總承包項目中BIM技術實施過程管理分析*

段超龍，周曉帆，戴 路

(中國建筑第三工程局有限公司，湖北 武漢 430064)

0 引言

我國建筑業(yè)呈工程量較大、參建單位眾多、時間跨度長、工程數(shù)據(jù)繁雜等特點[1-2]。為此在大型和超大型建筑項目中，國家大力推行工程總承包模式，要求總承包管理方具有更高的項目技術、管理水平及應對承攬項目風險的能力[3]。在工程總承包模式下，采用BIM技術協(xié)助建筑工程在設計、施工和運維階段的實施，利用BIM技術可視化、虛擬建造及數(shù)據(jù)共享等特點，解決傳統(tǒng)項目實施過程中信息化程度低、協(xié)同效率低、資源浪費及返工等問題，并在諸多大型項目中取得較大效益[4-5]。同時，國內對基于BIM技術的EPC管理模式、精益建造、綠色建筑、裝配式建筑及復雜公共建筑施工過程進行大量研究[6-11]，在工程中，由于各參建方BIM技術水平差異較大，同時BIM技術實施增加成本，因此導致各參建方推行BIM技術的意愿有很大差異。

醫(yī)院項目因體量大、專業(yè)性、復雜性及精度要求高等特點，對總承包項目的整體管理能力有較高要求。因此，本文以泰康同濟(武漢)醫(yī)院項目BIM技術全專業(yè)綜合應用為基礎，總結其他工程總承包項目中的BIM技術應用經驗，分析工程總承包模式下BIM技術的應用策劃及實施過程，并研究如何將BIM技術成果應用到工程總承包管理中。

1 工程概況

泰康同濟(武漢)醫(yī)院是泰康保險集團股份有限公司與華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院合作，在武漢市漢陽區(qū)按照三級甲等標準新建的綜合醫(yī)院，占地9萬m2，總建筑面積27.6萬m2，其中，地上建筑面積17.2萬m2，地下建筑面積10.4萬m2， 床位1 500張(見圖1)。停車庫7.6萬m2，設備用房 1.5萬m2，設有A，B，C，D，E 5棟樓、裙房及地下室。建筑高度75.6m，地上17層，地下2層。A，B，C樓及其裙房為一類高層，D，E樓為多層。本項目于2017年完成設計，并于同年10月正式開工，2019年11月竣工。疫情期間進行使用改造，之后正式交付業(yè)主運營。建成后，成為華中地區(qū)醫(yī)教研一體化的頂級醫(yī)療中心[12]。

圖1 醫(yī)院效果

2 重難點分析

本項目設備種類繁多、工藝流程復雜、綜合性強、各專業(yè)接口繁多。該項目作為服務醫(yī)護人員、病患及陪護等特定人群的公共建筑，需求差異大，使用空間相互交叉，使該項目功能布局豐富、空間流線復雜。該醫(yī)院專業(yè)系統(tǒng)多、設備繁雜、涉及專業(yè)與單位眾多，各專業(yè)間穿插施工內容多，有土建、機電、鋼結構、精裝修、幕墻、外電源、弱電智能化、泛光照明、市政園林、電梯設備、凈化及醫(yī)療專項等20多家單位參與(見圖2)，總承包單位管理困難、協(xié)調難度大。

圖2 BIM管理架構

3 創(chuàng)建管理體系

3.1 組織架構

根據(jù)大型和超大型項目建設特點，采用合適的總承包管理組織架構，通過BIM技術融合設計、施工、采購和驗收各環(huán)節(jié)，以協(xié)調資源、統(tǒng)籌各方需求，從而提前充分解決項目存在的問題，提高工程實施效率、降低施工成本。該醫(yī)院參建方較多，為提高協(xié)調管理能力，在項目開始，明確以總承包方為中心的管理體系，確定各參建方的職責關系，如圖3所示。同時，根據(jù)項目情況，總承包單位將醫(yī)院BIM工作分為項目接入、施工深化、成果整合、項目歸檔階段：①項目接入階段 先接收設計階段BIM模型，并分析項目信息和業(yè)主需求，以確定設計階段BIM模型施工情況和總承包方BIM管理流程；②施工深化階段 總承包單位與各專業(yè)分包單位依據(jù)設計階段BIM模型、施工圖紙、合同、規(guī)范及標準等文件，根據(jù)本單位在項目實施過程中的需求，對BIM模型進行深化設計，發(fā)現(xiàn)并解決各專業(yè)存在的問題；③成果整合階段 通過總承包BIM管理人員審核的BIM模型進行各專業(yè)間整合，發(fā)現(xiàn)并解決各專業(yè)間存在的問題，同時將問題與審核結果及時反饋到設計方進行協(xié)商解決；④歸檔階段 將通過設計方和業(yè)主方審核的BIM成果提交業(yè)主進行資料歸檔，作為正式實施階段的依據(jù)，如圖4所示。

圖3 BIM總承包管理體系

圖4 BIM實施流程

3.2 實施標準

根據(jù)建設特點，業(yè)主方與設計方共同組建BIM標準編制小組，并編制醫(yī)院BIM標準進行試運行?？偝邪鼏挝灰罁?jù)業(yè)主BIM標準、設計階段BIM標準和策劃、施工階段的BIM標準和策劃，指導BIM整體實施，使BIM工作保持連貫性，并為BIM工作實施提供依據(jù)。施工階段的BIM標準中詳細規(guī)定BIM建模規(guī)則和成果要求，創(chuàng)建模型軟件、審查要求、命名規(guī)則、提交及文件交互與色彩規(guī)則等信息。同時，結合設計階段BIM軟件平臺及新增專業(yè)BIM需求，在項目實施前統(tǒng)一軟件類型、版本，避免實施過程中因軟件版本、模型不一致導致成果難以應用等問題。

4 深化管理

在大型和超大型項目中應用BIM協(xié)助總承包管理，首先需根據(jù)項目特點拆分BIM工作內容，以降解項目復雜性，并通過深化工作使BIM模型滿足設計、施工、竣工交付及運維等不同階段的應用要求。根據(jù)模型深度和應用階段不同，將BIM模型劃分為初步設計模型、施工圖模型、施工模型、竣工模型、運維模型。其中，總承包單位為使施工模型滿足施工需求，依據(jù)施工模型管理協(xié)調各專業(yè)分包單位和指導施工過程，是實現(xiàn)BIM模型實施落地和應用BIM技術提升總承包方管理水平、技術水平和信息化水平的核心。根據(jù)項目特點將BIM模型深化管理分為專業(yè)模型深化、專業(yè)間模型綜合深化。

4.1 專業(yè)模型深化管理

該項目單專業(yè)模型深化設計分為土建模型深化、鋼結構模型深化、機電模型深化、幕墻模型深化、裝飾模型深化、園林模型深化及醫(yī)療專項系統(tǒng)模型深化。建筑專業(yè)和結構專業(yè)的土建模型一般由總承包單位完成深化，并作為其他專業(yè)模型深化的基礎，在其他專業(yè)模型深化前應完成施工階段土建BIM模型的第1版深化和修改工作。開展其他專業(yè)BIM模型深化工作前，由總承包單位與對應專業(yè)分包單位共同編制專業(yè)BIM實施策劃書，在BIM策劃書中規(guī)定人員安排、工作時間計劃、內部控制流程和成果提交要求等內容。同時，為實現(xiàn)BIM深化進度計劃，保證BIM深化成果高質量完成，總承包方需進行BIM深化工作的過程管控，并通過日報、周報及周會的形式掌握BIM深化工作完成情況。通過日報、周報，各分包單位向總承包方匯報當前工作節(jié)點完成的工作和下個工作節(jié)點安排的任務；通過周會總結本周計劃完成情況、本周工作中存在的問題及解決方法、下周需完成的工作，以發(fā)揮總承包方的管理協(xié)調能力，實現(xiàn)BIM深化工作按計劃完成。

4.2 專業(yè)間模型深化管理

在完成醫(yī)院單專業(yè)BIM模型深化設計基礎上，需進行各專業(yè)間的深化工作。由于專業(yè)間的深化工作涉及業(yè)主使用功能的深化方案，需專業(yè)分包方、總承包方、設計院及業(yè)主共同審定提交的深化方案。同時，各專業(yè)BIM深化設計問題按照深化設計流程先提交總承包方審核，總承包單位根據(jù)問題情況提交監(jiān)理、設計及業(yè)主負責人對接，并完成有關變更的確認工作，其中各專業(yè)間BIM模型深化設計流程如圖5所示，各專業(yè)間相互深化需在成果匯總后進行二次深化。以土建專業(yè)為例，檢查土建BIM模型和機電BIM模型碰撞后，將砌體施工依據(jù)、土建構造柱定位圖、機電留洞圖、消防留洞圖、涉水房間反坎、電梯井道圈梁、過梁深化圖等二次結構信息，通過BIM技術進行全部整合，輸出綜合圖經各單位技術負責人簽字，報送監(jiān)理和業(yè)主審核，確認無誤后進行砌體施工，加強協(xié)調各專業(yè)施工接口，杜絕返工，以提升總承包管理能力。

圖5 BIM深化設計流程

總承包方作為各專業(yè)BIM深化設計工作的主導方，除持續(xù)追蹤解決各專業(yè)問題外，還應結合BIM深化工作與現(xiàn)場施工，管理BIM深化進度同樣需要通過日報、周報及周會形式進行過程管控，以掌握BIM深化工作完成情況。該醫(yī)院總承包與分包、各專業(yè)分包及各專業(yè)間存在大量深化設計、施工界面、合同權責等交叉接口。因此，基于BIM模型的施工現(xiàn)場接口管理是總承包方進行專業(yè)間BIM模型深化管理的重點。通過整合各專業(yè)施工計劃，列出矩陣式表格，形成施工及深化設計計劃接口，以現(xiàn)場進度和施工計劃為主線融合各專業(yè)物理接口，在各專業(yè)系統(tǒng)內進行相互提資。以主要專業(yè)為基礎進行BIM深化工作，充分考慮現(xiàn)場施工容易發(fā)生專業(yè)碰撞的位置，梳理全面細化的專業(yè)BIM接口需求清單，按BIM深化接口表在BIM深化過程中優(yōu)先進行接口處的碰撞檢查及綜合協(xié)調，為項目整體開展打下基礎。

5 成果實施管理

在項目不同階段，對BIM模型有不同精度和深度要求。在BIM模型各應用階段存在不同類型的過程成果用于推動項目進行，直至項目竣工，將與實際工程一致的模型交付業(yè)主進行輔助運維管理。其中，BIM成果包含設計醫(yī)療流線分析方案、設計優(yōu)化方案、管道綜合排布方案、圖紙問題、凈高分析圖、預留預埋、支吊架及復雜節(jié)點處理等內容，總承包方通過應用不同階段的BIM成果，提早發(fā)現(xiàn)設計問題、施工重難點及管理薄弱環(huán)節(jié)。通過信息協(xié)同平臺進行文檔儲存、圖紙報審、圖紙版本管理、模型審核、模型在線瀏覽等應用，總承包方通過平臺對項目參建方進行項目協(xié)調和信息管理。通過信息協(xié)同平臺進行BIM成果管理與信息傳遞，首先設計方上傳施工圖與設計BIM模型，總承包方及各專業(yè)分包方下載相應內容，并審核設計BIM模型，將模型深化過程中的圖紙問題和審核結果反饋給設計方，最后由設計方回復后進行問題閉合。BIM深化完成后，上傳BIM深化模型交付業(yè)主審核，并歸檔整理所有文件，加強各專業(yè)與設計間的溝通效率。

BIM成果實施運行保障體系包括成立BIM小組、設立周生產BIM例會和建立BIM培訓制度。BIM小組工作由項目總工負責牽頭，各專業(yè)管理人員全過程參與實施。項目總工開展每周生產例會匯報近期工作情況時，應專題介紹利用BIM技術配合各部門推進現(xiàn)場進度、質量和安全管理的情況，記錄各方施工過程所需的BIM成果，并采取措施利用BIM技術輔助解決現(xiàn)場疑難問題。項目部在BIM成果應用過程中，將集中組織BIM軟件操作技能培訓，實現(xiàn)BIM知識成果從BIM專職人員向全體管理人員遷移，主要涉及Revit，Navis works等BIM軟件及項目BIM管理平臺，培訓人員涵蓋項目各分包管理人員、勞務隊管理人員及其他人員，實現(xiàn)基層能做、中層能用、高層能懂的目標。

在項目圖紙深化期間，需組織BIM專題會議討論深化方案與圖紙疑問，解決重要技術方案交底、各專業(yè)系統(tǒng)碰撞協(xié)調、施工圖優(yōu)化等問題。在項目部BIM專題會議上，由BIM專職人員介紹深化方案及圖紙問題，現(xiàn)場各專業(yè)負責人評審方案實施過程中的問題，項目部將會議結果列入周工作計劃及部門例會會議紀要，確保BIM深化成果與現(xiàn)場施工相結合，實現(xiàn)BIM成果順利落地。此外，需利用BIM成果輔助現(xiàn)場施工，借助BIM可視化特點，進行BIM審圖、碰撞檢測、深化設計和BIM出圖，以指導現(xiàn)場施工。借助三維可視化交底，對復雜構件和節(jié)點進行模型交底、樣板引路、現(xiàn)場總平面管理、工程量統(tǒng)計、虛擬漫游、施工進度模擬及施工方案模擬，輔助現(xiàn)場進行各階段施工進度管理和質量管理。以VR安全體驗等三維動態(tài)形式模擬施工真實場景和險情，實現(xiàn)施工安全教育交底和培訓演練。最后，由總承包方、業(yè)主及各參與方共同組成BIM巡檢小組，每月檢查現(xiàn)場BIM應用情況，檢查現(xiàn)場與深化成果的一致性，對BIM成果應用不佳的情況進行分析后形成報告，對BIM應用形成指導性文件。

6 效益核算管理

在大型和超大型項目中，總承包方利用BIM技術和BIM綜合管理平臺校核設計模型及圖紙，優(yōu)化圖紙和各專業(yè)碰撞問題，并利用三維可視化技術指導現(xiàn)場施工，輔助現(xiàn)場管理施工進度和質量，以提升總承包方項目信息化管理水平及效益。

通常依據(jù)經驗和同類項目類比定性得到項目效益分析結果。但在總承包管理項目中，在項目開始就應考慮BIM技術對項目收益的影響。通過在施工預算和施工圖預算的對比基礎上，對比施工圖預算與BIM圖紙預算的量價差異，以統(tǒng)計應用BIM技術對工期和費用的影響。通過統(tǒng)計采用BIM技術提前降解的問題數(shù)目，核算BIM技術對施工工效的影響。當項目竣工交付驗收后，對比BIM模型效果和實際效果，以評定BIM模型應用情況。

根據(jù)統(tǒng)計結果，在施工階段通過BIM建模及深化設計共發(fā)現(xiàn)圖紙問題1 800多處，項目共節(jié)省1 500多萬元，節(jié)省約1 800個工時，同時還有應用BIM技術降解復雜節(jié)點、項目問題及工程重難點，帶來的非直接效益。

7 結語

在泰康同濟(武漢)醫(yī)院項目中，為融合總承包管理模式與BIM技術，總承包單位需在介入項目伊始就制定BIM技術實施策劃。在BIM工作正式展開前，通過BIM運行組織架構、實施流程、進度計劃和實施標準等框架結構，為BIM工作提供依據(jù)。

在BIM模型創(chuàng)建和深化階段，通過模型標準、過程管理、進度計劃和問題協(xié)調流程等措施，保障實際開工前，消解圖紙問題、降解項目復雜性和提供滿足施工使用的模型。在BIM成果應用階段，借助信息協(xié)同平臺進行BIM成果管理、信息傳遞和可視化技術，輔助現(xiàn)場進行培訓交底及各階段施工進度管理與質量管理。

實踐表明，大型和超大型項目采用BIM技術輔助總承包融合設計、施工、采購和驗收各環(huán)節(jié)，提前充分解決項目存在的問題，最大限度發(fā)揮總承包方集中資源組織協(xié)調管理實施的能力，帶來可觀的效益。