基于BIM技術在大型醫(yī)院綜合體施工階段的研究與應用
——以汕頭國瑞醫(yī)院項目為例

曾 平 王成龍 魏仁貞 陳明法

(中建四局建設發(fā)展有限公司 福建廈門 361001)

0 引言

大型醫(yī)院綜合體建設項目是一類特殊的公共建筑，對社會影響大，同時體量大、專業(yè)性強，建設工藝復雜、涉及專業(yè)工種多、建設管理難度大。據(jù)統(tǒng)計，大型醫(yī)院的管線可達40余種。傳統(tǒng)的管理模式和技術手段在應對大型醫(yī)院綜合體建設項目時出現(xiàn)了不適應，為了提升大型醫(yī)院綜合體項目建設管理水平，需要借助BIM技術來輔助項目進行管控[1-3]。

1 工程概況

1.1 項目介紹

汕頭國瑞醫(yī)院項目，位于廣東省汕頭市新東區(qū)東海岸新城河涌以北，新津河以東?？傄?guī)劃占地面積約8.8萬m2，總建筑面積約36.2萬m2，醫(yī)院建筑主體結構全部連體貫通，包括1棟帶有6個模塊單元的門診醫(yī)技樓及其東西兩翼各3棟住院大樓，在主體結構的東西兩側附設1棟網(wǎng)絡醫(yī)院樓、1棟科教樓、3棟職工公寓樓等，配套2層地下車庫共2000個車位，配套設施齊全。該項目建成后將成為粵東區(qū)域規(guī)模最大、設備最先進的綜合型三甲醫(yī)院。汕頭國瑞醫(yī)院項目效果圖如圖1所示。

圖1 汕頭國瑞醫(yī)院項目效果圖

1.2 項目重難點及應對措施

(1)項目參建單位多，總包管理困難；項目占地面積大，現(xiàn)場全面開挖，同時施工，交叉作業(yè)面廣；工期緊。利用BIM5D平臺對現(xiàn)場進度、質量、安全等進行協(xié)調(diào)管理,合理安排人、材、機，保證項目有序進行。

(2)地下室施工階段處于南方多雨季節(jié)，基坑平面廣，抽排水任務重。將地下室多個集水坑連通一起后集中排水，利用BIM技術優(yōu)化連通管的坡度、走向。

(3)項目地下室超重梁數(shù)量多、醫(yī)技樓中庭超高板高度達15m。利用BIM技術對高支模區(qū)域進行檢索、模擬內(nèi)架搭設并交底。

(4)機電管線復雜、大型設備數(shù)量多；采用BIM技術對機電管線進行管綜優(yōu)化，提前模擬設備吊裝方案。

2 BIM組織與應用環(huán)境

2.1 組織架構

該項目BIM團隊以公司BIM中心為BIM指導，項目部管理人員配合BIM團隊，實現(xiàn)項目全員參與BIM應用。

2.2 項目BIM標準

依據(jù)國家BIM標準和企業(yè)BIM標準，結合項目實際情況編制了《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM工作職責及崗位說明書》《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM工作指引》《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM建模標準》《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM實施流程》《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM專業(yè)協(xié)調(diào)管理制度》及《汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM交付標準》等文件。

3 項目BIM創(chuàng)新應用

3.1 無人機土石方工程量計算

土方平衡就是通過“土方平衡圖”計算出場內(nèi)高處需要挖出的土方量和低處需要填進的土方量，進而知道計劃外運進、出的土方量。在計劃基礎開挖施工時，盡量減少外運進、出的土方量的工作，不僅關系土方費用，而且對現(xiàn)場平面布置有很大的影響[4]。傳統(tǒng)的土方平衡計算是一項非常繁重的工作，由于影響因素太多，存在反復修改的現(xiàn)象，使工程人員花費大量的時間在制圖上，難免疏于設計的合理性。

該項目創(chuàng)新使用無人機進行土石方工程量平衡，過程演示：規(guī)劃建模區(qū)域→生成實景三維模型→生成DEM模型→建立Revit場地模型→建立Revit基坑模型→加載負二層回填模型→加載負一層回填模型→計算地下室開挖及回填工程量。汕頭國瑞醫(yī)院項目基坑無人機實景模型如圖2所示。

圖2 無人機實景模型

3.2 機電深化設計

依據(jù)設計院的機電施工圖，進行機電深化設計，并完善機電專業(yè)系統(tǒng)設計，遇到設計表達不明確或有遺漏的，向設計單位提出調(diào)整建議[5]。

對綜合完成的BIM模型進行碰撞檢測以及查漏補缺工作，調(diào)整完成后進行報審，并對業(yè)主、設計院等提出的反饋意見進行及時修正，直至報審通過。機電深化模型見圖3管綜優(yōu)化前后對比、圖4物流軌道深化模型。

圖3 管綜優(yōu)化前后對比

圖4 物流軌道深化模型

通過BIM技術提前對管線進行綜合排布并優(yōu)化，將風管平面圖分解分段出圖，利用revit導出材料清單，工廠按照圖紙清單進行預制加工。工廠預制加工現(xiàn)場組裝的建造方式既環(huán)保又提高了施工效率,有效地保障了現(xiàn)場的施工質量。

3.3 鋼結構與阻尼器深化設計

項目編制鋼結構深化設計方案并組織開展深化設計工作、創(chuàng)建深化設計模型、繪制深化設計施工詳圖、將深化設計模型與其他專業(yè)BIM模型進行協(xié)調(diào)。鋼結構節(jié)點深化模型如圖5所示。

圖5 鋼結構節(jié)點深化模型

3.4 BIM技術輔助施工方案優(yōu)化

3.4.1工程樁的保護

該項目為一層(局部兩層)地下室，基坑采用自然放坡，導致一部分工程樁裸露在坡上，待負二層施工完畢方可施工該塊底板。項目結合BIM技術，優(yōu)化了土方開挖路線及工程樁保護措施做法模擬，對現(xiàn)場進行施工交底，有效地避免施工過程中對工程樁的破壞，工程樁保護做法如圖6所示，現(xiàn)場實施情況如圖7所示。該做法已申請了1項專利，并發(fā)表2篇論文，并在我司的類似基坑項目投入使用。

圖6 工程樁保護做法

圖7 現(xiàn)場實施情況

3.4.2集水井管道聯(lián)通抽水

該項目臨近東海，地下室水位高，除了基坑降排水以外，地下室集水坑抽水也為項目重難點之一，

項目部將多處集水坑用水管連通一起后，設置多個抽水泵進行集中抽水。利用BIM技術提前布置優(yōu)化連通管位置、坡度及走向，避開承臺施工區(qū)域，設置集中抽水集水坑位置，集水井管道聯(lián)通抽水如圖8所示。共創(chuàng)造經(jīng)濟效益約6.2萬元，計算過程見表1集水井管道聯(lián)通抽水優(yōu)化前后經(jīng)濟效益對比。

圖8 集水井管道聯(lián)通抽水

3.4.3高支模檢索及模架搭設

利用模型檢索超重梁及超高板分布區(qū)域，為危險性較大的分部分項方案編制提供精確數(shù)據(jù)。

根據(jù)高支模方案及規(guī)范，使用BIM技術提前進行高支模模架排布，針對高支模施工過程中可能出現(xiàn)的重難點，利用BIM技術可視化的特點，將這些部位以三維的方式展現(xiàn)出來。便于項目管理者分析和規(guī)劃整個施工方案，做進一步調(diào)整和優(yōu)化，也有利于施工現(xiàn)場人員熟悉模板內(nèi)架搭設環(huán)節(jié)的搭設工序。醫(yī)技樓超高板內(nèi)架搭設模擬及現(xiàn)場照片對比，如圖9所示。

圖9 醫(yī)技樓超高板內(nèi)架搭設模擬及現(xiàn)場照片對比

3.4.4弧形坡道標高控制

根據(jù)施工圖建立坡道模型，在平面圖中由弧形坡道圓心引出5條射線，與弧形坡道內(nèi)外弧投影線的交點即為現(xiàn)場所需點位的投影點，利用revit標高測量工具對投影點進行標高標注，從而得到準確且符合現(xiàn)場實際的標高數(shù)據(jù)，用以指導現(xiàn)場施工中模板的定位工作，坡道測量模型如圖10所示。

圖10 3#坡道測量模型

3.4.5設備運輸?shù)跹b

該項目為大型醫(yī)院項目，涉及多種大型設備、器械的吊裝及運輸，利用BIM技術根據(jù)施工圖紙及三維模型制定詳細的吊運方案，確定吊車、叉車等機械位置，規(guī)劃室內(nèi)運輸路線，為設備的順利吊運提供了保障，吊裝模擬如圖11所示。

圖11 吊裝模擬

4 基于BIM5D平臺的管理

4.1 進度管理

利用平臺記錄項目每日形象，包含施工進度、天氣情況、施工機械、作業(yè)工種及人數(shù)等。

并采用無人機定期對項目航拍留存，與計劃工期形成對比、分析進度偏差，提升項目現(xiàn)場管控的實時性。

4.2 質量管理

現(xiàn)場管理人員利用平臺手機端對現(xiàn)場質量問題進行拍照記錄上傳，增強各部門之間的協(xié)同辦公能力，提高項目部精細化管理水平。過程管控做到人人應用、人人管控、定期總結。

4.3 安全管理

項目實行安全常態(tài)化管理，使用平臺手機端記錄現(xiàn)場安全隱患問題，同時指定整改責任人及整改期限，對現(xiàn)場安全隱患進行動態(tài)追蹤。

5 結語

(1)在各專業(yè)BIM模型創(chuàng)建過程中，發(fā)現(xiàn)土建、機電安裝圖紙問題共計500余處，鋼結構及阻尼器圖紙問題70余處。項目部及時組織圖紙會審，避免施工中因圖紙問題造成工期影響。

(2)利用BIM技術進行管綜優(yōu)化，地下室階段洞口預留率100%，共調(diào)整凈空不滿足要求處20余處，避免二次開鑿造成結構破壞及觀感破壞。

(3)通過BIM技術輔助塔吊型號及數(shù)量、集水坑聯(lián)通管、施工電梯出入口鋼平臺等方案分析優(yōu)化，共節(jié)省項目直接成本237.1+6.2+9.55=252.85萬元，輔助發(fā)表論文4篇，專利2項，雙優(yōu)化4項。

(4)通過汕頭國瑞醫(yī)院項目BIM技術應用的實施，有效降低了項目的管理成本，顯著提升了項目精細化管理水平，同時為我司培養(yǎng)了一支優(yōu)秀的BIM技術應用團隊，促進公司信息化發(fā)展，提升公司品牌影響力，增強行業(yè)競爭力。