碧桂園
——城央壹品總承包工程BIM技術(shù)應(yīng)用

王依寒 盛 卓 張 彬 蘇霽康 黃小婉

(湖南省第二工程有限公司，長(zhǎng)沙 410015)

1 工程概況

項(xiàng)目位于廣西壯族自治區(qū)岑溪市南北大道延長(zhǎng)線，總建筑面積86 516.7m2，造價(jià)約2.5億，于2018年8月開工，竣工日期為2020年5月，由湖南省第二工程有限公司承建。項(xiàng)目按照帶商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的住宅設(shè)計(jì)，建筑高度達(dá)99m，框剪結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目在施工過(guò)程中的諸多施工工藝將使用碧桂園集團(tuán)的SSGF工法。工程效果圖如圖1所示。

圖1 工程效果圖

2 工程重難點(diǎn)

(1)施工工期緊：本工程各節(jié)點(diǎn)工期緊張，場(chǎng)地狹小，且要經(jīng)歷雨季、夏季及臺(tái)風(fēng)季節(jié)，因此做好施工組織、施工現(xiàn)場(chǎng)布置及制定雨季、臺(tái)風(fēng)的專項(xiàng)方案是重點(diǎn)工作。

(2)施工難度大：專業(yè)齊全，對(duì)交叉施工部署要求高，并采用新型工藝SSGF工法，技術(shù)要求高； 建筑最高約100m，高空作業(yè)較多。

(3)管理難度大：本工程在總承包人管理下的分包單位多，協(xié)調(diào)工作要求高，如何提高參建各方之間的信息傳遞效率，減少因信息傳遞失誤對(duì)項(xiàng)目造成的損失尤為重要。

(4)安全文明要求高：本項(xiàng)目為高層項(xiàng)目，工序復(fù)雜，材料繁多，各專業(yè)的施工質(zhì)量控制、安全文明施工是本項(xiàng)目的管理重難點(diǎn)之一。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)標(biāo)

本項(xiàng)目在招投標(biāo)階段引入BIM技術(shù)，將傳統(tǒng)的紙質(zhì)投標(biāo)方案進(jìn)行優(yōu)化，就招投標(biāo)中的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化模擬分析，直觀地反映建筑的外觀、空間及功能，檢驗(yàn)?zāi)芊駶M足用戶基本需求，并科學(xué)地進(jìn)行場(chǎng)地布置(圖2)； 通過(guò)施工模擬與資源優(yōu)化，合理制訂施工措施優(yōu)化投標(biāo)報(bào)價(jià)； 通過(guò)編制BIM技術(shù)標(biāo)為本工程投標(biāo)提升競(jìng)標(biāo)實(shí)力和中標(biāo)率。

圖2 施工場(chǎng)布BIM模型

3.2 GIS無(wú)人機(jī)測(cè)繪

通過(guò)討論研究測(cè)繪范圍、飛行高度及航線規(guī)劃等，制定詳細(xì)的無(wú)人機(jī)飛行方案，選取晴朗的天氣進(jìn)行無(wú)人機(jī)測(cè)繪工作。

利用無(wú)人機(jī)航拍采集空間信息和實(shí)景影像，獲取三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成實(shí)景模型(圖3)，通過(guò)軟件計(jì)算場(chǎng)地面積、土方挖填等數(shù)據(jù)(圖4)，為項(xiàng)目施工組織包括施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置、優(yōu)化機(jī)械和物料運(yùn)輸路線、分析周邊環(huán)境影響等提供依據(jù)。

圖3 實(shí)景模型

圖4 計(jì)算場(chǎng)地面積、土方挖填等數(shù)據(jù)

3.3 VR+裝飾可視化

BIM+VR技術(shù)是建筑信息模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一體化交互技術(shù)，不僅具有BIM技術(shù)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有VR技術(shù)的可視化漫游體驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。

本項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)通過(guò)完善裝飾工程中需要的材質(zhì)信息，建立了裝飾工程材質(zhì)庫(kù)。從中挑選出不同的材質(zhì)搭配，形成多套方案，并利用前期建立的房間裝飾模型，將不同的方案直觀展示出來(lái)。

通過(guò)掃描二維碼，可以隨時(shí)、隨地從手機(jī)端查看室內(nèi)精裝VR全景漫游(圖5)，感受到實(shí)景一般的模擬體驗(yàn)，并可以直接查看到掛接在模型上的各類信息。BIM與VR技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，給設(shè)計(jì)者、實(shí)施者及體驗(yàn)者帶來(lái)了不一樣的感知交互體驗(yàn)，通過(guò)形象直觀的聲像處理方式為三者之間提供更好的信息數(shù)據(jù)的交流，真正實(shí)現(xiàn)了BIM+VR應(yīng)用的輕量化、可視化、信息化。

圖5 裝飾方案VR漫游

3.4 安全疏散模擬

我們針對(duì)安全問題對(duì)場(chǎng)域各階段突發(fā)情況下人員逃生數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。以此來(lái)分析最不利逃生情況，確定人員逃生路線，分析安全疏散場(chǎng)地部署位置的合理性。

將BIM模型導(dǎo)入pathfinder中，進(jìn)行安全疏散模擬，對(duì)疏散的仿真研究要更接近真實(shí)情況，得到的疏散方案也更加有保證[1]。根據(jù)房間使用面積估算人員密度，在模型中添加疏散人員，進(jìn)行疏散模擬。通過(guò)分析逃離過(guò)程中的區(qū)域密度和出口使用情況(圖6-7)給消防設(shè)備的部署提供依據(jù)，并給業(yè)主提供合理建議，保障逃生密度大的區(qū)域暢通和指引標(biāo)志的明確。

圖6 逃離時(shí)間曲線

圖7 出口使用頻率曲線

3.5 機(jī)電BIM深化設(shè)計(jì)

對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布、凈高分析，針對(duì)管線穿插結(jié)構(gòu)、凈空高度不滿足等問題，與專業(yè)設(shè)計(jì)、甲方溝通，確定最終的管線綜合排布模型(圖8)，BIM工程師根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型進(jìn)行跟蹤維護(hù)與優(yōu)化，同時(shí)在洞口維修、燈具排布、開關(guān)面板安裝等方面進(jìn)行應(yīng)用，導(dǎo)出施工圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。使用BIM技術(shù)對(duì)各系統(tǒng)管線進(jìn)行優(yōu)化排布，科學(xué)安排施工工序，預(yù)計(jì)縮短工期約20天，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本30萬(wàn)元。

圖8 機(jī)電模型、機(jī)房管道模型

3.6 BIM輔助SSGF—爬升腳手架

碧桂園全新SSGF新建造技術(shù)成套工法，是以“科技創(chuàng)新”、“安全共享”、“綠色可持續(xù)”、“優(yōu)質(zhì)高效”為四大核心理念，由碧桂園自主研發(fā)的工業(yè)化建造體系[2]。其中，爬升腳手架是該工法中的一項(xiàng)核心工藝，本項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)輔助SSGF爬升架，以優(yōu)于傳統(tǒng)建造技術(shù)的作業(yè)方式打造高科技現(xiàn)代住宅。

利用C4D建立高精度SSGF爬架模型(圖9)，通過(guò)細(xì)部模型展示和三維節(jié)點(diǎn)說(shuō)明，向管理人員及班組進(jìn)行三維技術(shù)交底。

本項(xiàng)目SSGF工法中全鋼式升降腳手架的鋼管直徑減少，但強(qiáng)度提升，比傳統(tǒng)的腳手架系統(tǒng)節(jié)約材料80%以上，節(jié)能低碳。防墜器(圖10)使用新型鋼制作，大幅增強(qiáng)其抗形變的能力。每個(gè)機(jī)位一般都有三個(gè)防墜器工作，即使構(gòu)配件減少1/3，任何狀態(tài)都有2個(gè)防墜器工作，仍然安全。

圖9 爬升腳手架模型

圖10 防墜器

SSGF工法中全鋼式升降腳手架采用地面拼裝、塔吊吊裝的形式安裝，每個(gè)單元組都有特定的承插部位，減少了高空危險(xiǎn)搭設(shè)作業(yè)，同時(shí)減少了勞動(dòng)力需求，從人、材方面節(jié)約成本，縮短建造周期，提升工程質(zhì)量。

3.7 BIM輔助SSGF—鋁合金模板

本工程標(biāo)準(zhǔn)層全采用鋁合金模板工廠化加工生產(chǎn)，其特點(diǎn)是混凝土澆筑成型效果好。首先利用BIM技術(shù)建立鋁合金模板三維模型，對(duì)三維實(shí)體模型和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行展示，對(duì)優(yōu)化圖紙中存在爭(zhēng)議部位提前溝通、協(xié)調(diào)，生成料單并導(dǎo)出施工圖，提交由工廠進(jìn)行預(yù)制化生產(chǎn)，最后施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模板拼裝[3]。此工藝可實(shí)現(xiàn)免抹灰，消除空鼓等質(zhì)量隱患，且縮短了工期18天。

圖11 標(biāo)準(zhǔn)層鋁模模型

圖12 現(xiàn)場(chǎng)鋁模樣板

本項(xiàng)目對(duì)鋁合金模板施工工藝進(jìn)行了三維動(dòng)畫展示，對(duì)鋁模技術(shù)進(jìn)行全方位全過(guò)程的可視化交底，直觀地展示了鋁模施工中的重難點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的操作步驟和方式，讓交底內(nèi)容更形象，表達(dá)更加清晰，提高工人對(duì)施工方法理解的準(zhǔn)確度，提升工作效率，減少因新工藝技術(shù)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)窩工現(xiàn)象的發(fā)生。

3.8 BIM輔助SSGF—二維碼技術(shù)交底

結(jié)合碧桂園SSGF工業(yè)化建造體系標(biāo)準(zhǔn)做法和本項(xiàng)目特點(diǎn)，編寫本工程SSGF工法標(biāo)準(zhǔn)做法及分部分項(xiàng)工程施工方案，制作成二維碼工藝卡粘貼在現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域(圖13)。該交底方式充分發(fā)揮了其傳播更快捷、更新穎、制作更方便、成本更節(jié)約的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員只需通過(guò)手機(jī)掃描二維碼就能快速查詢到各工序施工工藝和質(zhì)量把控要點(diǎn)。

圖13 施工現(xiàn)場(chǎng)二維碼庫(kù)

3.9 虛擬樣板

本項(xiàng)目結(jié)合工程實(shí)際需要，搭設(shè)了屋頂防水樣板、洞口預(yù)留樣板、地下室卷材防水樣板、墻體排磚及墻面抹灰等18個(gè)樣板模型(圖14)，搭設(shè)模型過(guò)程中嚴(yán)格滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)尺寸、規(guī)格、材質(zhì)、外觀等進(jìn)行嚴(yán)格控制。利用模型三維可視、直觀形象的特點(diǎn)，將施工樣板虛擬化、信息化，替代傳統(tǒng)樣板，做到樣板先行，確保施工質(zhì)量。將樣板模型鏈接制作成二維碼，粘貼在施工主要通道處，供管理人員及勞務(wù)人員隨時(shí)掃碼查閱以輔助現(xiàn)場(chǎng)管理。

圖14 虛擬樣板

基于BIM的虛擬樣板，相對(duì)于傳統(tǒng)樣板而言，其載體及主要傳播媒介為二維碼、LED屏，占用空間小，節(jié)省了大面積施工場(chǎng)地； 傳統(tǒng)實(shí)體樣板的搭設(shè)耗時(shí)耗力，且造價(jià)不低，而常規(guī)做法的虛擬樣板有其通用性，在本項(xiàng)目使用期間，企業(yè)其他項(xiàng)目可以同時(shí)共享，為企業(yè)節(jié)約了工程成本； 在工人瀏覽虛擬樣板模型時(shí)，對(duì)尺寸、規(guī)格、材質(zhì)、工序等信息可以通過(guò)構(gòu)件屬性、文字描述等形式進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)，工人可以清晰準(zhǔn)確地理解其施工工藝和重難點(diǎn)控制信息，從而減少誤工、返工等情況的發(fā)生。

虛擬樣板的應(yīng)用，為項(xiàng)目節(jié)約成本約25萬(wàn)元，同時(shí)提高了項(xiàng)目的綜合管理水平。

3.10 BIM輔助項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)

施工現(xiàn)場(chǎng)安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)輔助項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)，監(jiān)控點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)設(shè)置，在大門、樣板區(qū)、生活區(qū)、圍擋等部位設(shè)置相應(yīng)機(jī)位，通過(guò)十二個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)手機(jī)端實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、質(zhì)安、文明施工、勞務(wù)用工等情況(圖15)。

圖15 手機(jī)端遠(yuǎn)程監(jiān)控

項(xiàng)目召開了岑溪市住建系統(tǒng)安全生產(chǎn)工作例會(huì)暨碧桂園城央壹品現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，運(yùn)用BIM技術(shù)為現(xiàn)場(chǎng)觀摩進(jìn)行了路線及方案策劃(圖16)，觀摩路線為：經(jīng)實(shí)名制通道進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)→至班前教育講臺(tái)→至SSGF工法樣板間及SSGF產(chǎn)業(yè)工人培訓(xùn)學(xué)校→至安全通道宣傳欄→至二維碼技術(shù)交底庫(kù)→至現(xiàn)場(chǎng)材料堆碼→至1#、5#、6#主體結(jié)構(gòu)實(shí)體展示。

圖16 觀摩路線圖

本項(xiàng)目還編制了BIM創(chuàng)優(yōu)宣傳手冊(cè)，制作了BIM宣傳欄(圖17)和安全質(zhì)量宣傳欄，堅(jiān)持科技引領(lǐng)、綠色建造、樣板引路、過(guò)程精品，確保創(chuàng)集團(tuán)全優(yōu)工程。

圖17 BIM宣傳欄

4 結(jié)語(yǔ)

碧桂園—城央壹品總承包工程運(yùn)用BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)效果可視化、專業(yè)工程二次設(shè)計(jì)、輔助項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)、以及對(duì)SSGF工法的輔助應(yīng)用這幾個(gè)方面取得了一定成果。BIM技術(shù)的應(yīng)用，代表了先進(jìn)的現(xiàn)代施工水平，能提升公司形象和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也取得了各單位對(duì)公司軟硬實(shí)力的認(rèn)可。