BIM技術(shù)在第十屆中國花博會(huì)項(xiàng)目施工管理中的應(yīng)用*

許光亮，鄭力彬，曹旭梅，楊連佼

(1.中交三航局第二工程有限公司，上海 200122； 2.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

建筑信息模型(building information modeling，BIM)，是指以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，匯聚建筑工程建設(shè)中各階段、各專業(yè)的技術(shù)和管理數(shù)據(jù)的工程數(shù)據(jù)可視化模型。作為新興信息技術(shù)中的典型代表，BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用越來越普遍，尤其是房屋建筑、公路橋梁等行業(yè)，已有眾多的應(yīng)用案例。但市政園林工程由于自身特點(diǎn)和多方面原因，目前應(yīng)用BIM技術(shù)的工程案例較少，總體上還處于起步階段。

第十屆中國花博會(huì)項(xiàng)目將BIM技術(shù)和信息化系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用到工程施工管理中，在進(jìn)度管理、危險(xiǎn)源辨識(shí)、設(shè)備管理、三維電子沙盤等方面均取得良好的實(shí)踐成果和應(yīng)用價(jià)值，也為后續(xù)其他工程施工的BIM應(yīng)用提供了集成化、平臺(tái)化思路。

1 工程概況

第十屆中國花博會(huì)項(xiàng)目位于上海市崇明區(qū)東平鎮(zhèn)，用地面積2 416 337m2，總建筑面積50 708m2。工程主要建設(shè)內(nèi)容包括硬質(zhì)景觀工程、展館建筑、市政配套建筑、臨時(shí)服務(wù)建筑、橋梁、廊亭、藝術(shù)裝置、綠化工程及管線綜合等。

項(xiàng)目總規(guī)劃面積達(dá)10km2，土方開挖量138萬m3，總填方162萬m3，作業(yè)范圍大、施工過程涉及眾多專業(yè)和不同類別工作，建設(shè)內(nèi)容多、施工管理難度大。

工程總工期400d，其中施工工期360d，而作為國家級(jí)花卉盛會(huì)，受到國內(nèi)外眾多參會(huì)國家和地區(qū)的關(guān)注，工期不容調(diào)整，工期控制壓力大。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)實(shí)施流程

為解決項(xiàng)目重難點(diǎn)，滿足施工管理要求，提高施工管理信息化、可視化、精細(xì)化水平，項(xiàng)目部將BIM技術(shù)和信息系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用于工程施工管理中，在進(jìn)度控制、安全管控、設(shè)備管理、三維電子沙盤等方面開展了深入應(yīng)用。

項(xiàng)目BIM技術(shù)實(shí)施流程如圖1所示。

2.2 建立項(xiàng)目BIM模型

本項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜，涉及建筑、結(jié)構(gòu)、橋梁、景觀、綠化等，建立BIM模型時(shí)先編制項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)(work breakdown structure，WBS)，建立項(xiàng)目參數(shù)化族，并上傳至族庫滿足項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作需要(見圖2)。采用Revit 2018建立BIM模型(見圖3)，為了將構(gòu)件數(shù)量多、模型體量大的BIM模型集成到系統(tǒng)平臺(tái)上，對(duì)所有模型進(jìn)行輕量化處理和整合(見圖4)。

圖2 參數(shù)化族及族庫

圖3 三維模型

圖4 項(xiàng)目整合模型

2.3 基于BIM集成的進(jìn)度管理

傳統(tǒng)的進(jìn)度管理通常利用MS Project等工具編制進(jìn)度橫道圖，并通過日計(jì)劃、周計(jì)劃、月計(jì)劃、單位工程計(jì)劃等對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行控制，表達(dá)形式是圖、表、文檔。基于BIM技術(shù)的進(jìn)度管理是以工程BIM模型為載體，以集成BIM模型的信息化系統(tǒng)平臺(tái)為工具，采用線上、線下相結(jié)合的方式開展進(jìn)度計(jì)劃編制、計(jì)劃審批、進(jìn)度狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、進(jìn)度偏差分析等工作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理的信息化、精細(xì)化和可視化。

2.3.1建立關(guān)聯(lián)關(guān)系

在進(jìn)度計(jì)劃階段，通過分項(xiàng)工程與WBS關(guān)聯(lián)、WBS與MBS(model breakdown structure，模型分解結(jié)構(gòu))相關(guān)聯(lián)、MBS與BIM模型關(guān)聯(lián)，從而建立了分項(xiàng)工程與BIM模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并綜合利用平臺(tái)生成的甘特圖等開展項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃安排、資源分配計(jì)劃、費(fèi)用預(yù)算等工作，如圖5所示。

2.3.2可視化進(jìn)度統(tǒng)計(jì)及偏差分析

無論進(jìn)度計(jì)劃編制得如何完善，都無法考慮到工程施工過程中的全部因素，實(shí)際執(zhí)行中仍會(huì)出現(xiàn)偏差，因此跟蹤施工進(jìn)度、控制進(jìn)度變化是貫穿施工過程的重要工作。在進(jìn)度控制階段，利用系統(tǒng)平臺(tái)的甘特圖、環(huán)狀圖、進(jìn)度4D模擬等功能進(jìn)行項(xiàng)目分部分項(xiàng)工程進(jìn)度狀態(tài)可視化統(tǒng)計(jì)(見圖6)與可視化進(jìn)度偏差分析(見圖7)。

圖6 可視化進(jìn)度狀態(tài)統(tǒng)計(jì)

圖7 可視化進(jìn)度偏差分析

每一分部分項(xiàng)工程的開工、完工時(shí)間、產(chǎn)值和進(jìn)度偏差情況都與相應(yīng)的BIM模型精確關(guān)聯(lián)，并通過模型賦色等手段形象展示出來，在項(xiàng)目例會(huì)、進(jìn)度管理例會(huì)等場(chǎng)合均可作為項(xiàng)目管理決策輔助工具，真正實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度管理的精細(xì)化、可視化。

2.4 安全管理

2.4.1危險(xiǎn)源管理

工程施工安全危險(xiǎn)源管理主要包括危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)控制措施落實(shí)和危險(xiǎn)源信息更新等方面內(nèi)容，對(duì)于重大危險(xiǎn)源還須編制重大危險(xiǎn)源安全報(bào)告和事故應(yīng)急救援預(yù)案。

危險(xiǎn)源是安全管理的主要對(duì)象，在信息系統(tǒng)平臺(tái)上錄入危險(xiǎn)源信息，如產(chǎn)生因素、可能導(dǎo)致的事故、危險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別、控制措施等，并通過地理坐標(biāo)和模型MBS 2種途徑將重大危險(xiǎn)源可能發(fā)生位置與項(xiàng)目三維BIM模型場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)。項(xiàng)目安全管理人員可通過系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)布危險(xiǎn)源識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)控制措施、應(yīng)急預(yù)案等文件，查看不同維度的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，便于管理者及時(shí)采取措施，避免事故發(fā)生，保證施工安全(見圖8)。

圖8 項(xiàng)目危險(xiǎn)源統(tǒng)計(jì)分析

2.4.2現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)巡查

項(xiàng)目施工過程中的日常巡檢既是管理制度的要求，也是保證項(xiàng)目施工安全、工程質(zhì)量的重要手段。傳統(tǒng)的巡檢方式依賴責(zé)任人員的現(xiàn)場(chǎng)簽字、審核，受施工區(qū)域限制，同時(shí)形成的是紙質(zhì)記錄，既不利于歸納分析，也不利于從項(xiàng)目整體的層面把控施工安全。

利用基于BIM的信息系統(tǒng)平臺(tái)的移動(dòng)端，記錄現(xiàn)場(chǎng)巡查發(fā)現(xiàn)的問題及問題處理全過程信息，有效保證管理過程可復(fù)核、可追溯。此外，通過地理坐標(biāo)和模型MBS 2種方式將巡查記錄關(guān)聯(lián)到項(xiàng)目三維BIM模型場(chǎng)景中，管理人員可直接通過系統(tǒng)平臺(tái)的BIM場(chǎng)景查看各區(qū)域巡查結(jié)果。結(jié)合系統(tǒng)平臺(tái)的歸納統(tǒng)計(jì)功能，項(xiàng)目管理層可從整體層面掌握項(xiàng)目各區(qū)域、各類型的巡查結(jié)果，適時(shí)調(diào)整措施和管理手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全的信息化、精細(xì)化、可視化管理(見圖9)。

圖9 移動(dòng)巡查

2.4.3設(shè)備管理

工程建設(shè)離不開施工機(jī)械機(jī)具，機(jī)械設(shè)備管理是工程施工管理的重要一環(huán)，機(jī)械設(shè)備的規(guī)格參數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況也密切關(guān)系到工程的施工質(zhì)量和施工安全。由于項(xiàng)目作業(yè)區(qū)域范圍大、涉及施工類別多，使用的起重吊裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、樁基設(shè)備、挖掘設(shè)備、自動(dòng)加工設(shè)備種類多、數(shù)量大，因此傳統(tǒng)的設(shè)備管理模式難以進(jìn)行有效管理。

利用基于BIM的信息系統(tǒng)平臺(tái)，建立設(shè)備“一機(jī)一檔”，記錄施工期間設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)登記、出廠合格證明、日常檢查、維修保養(yǎng)、操作人員變更、保養(yǎng)間隔時(shí)間等全方位信息；開發(fā)設(shè)備日常管理流程表單，用于設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)、巡檢、維修、保養(yǎng)等事項(xiàng)的上報(bào)、審批。設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)、巡檢、維修等填報(bào)的事項(xiàng)經(jīng)審核后自動(dòng)同步至設(shè)備檔案中，同時(shí)系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)根據(jù)設(shè)備保養(yǎng)間隔時(shí)間發(fā)送保養(yǎng)提醒，真正實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的數(shù)據(jù)化、精細(xì)化管理(見圖10)，既保障了設(shè)備和操作人員安全，又有利于工程施工質(zhì)量管理。

圖10 機(jī)械設(shè)備管理

2.5 三維電子沙盤

根據(jù)建立的項(xiàng)目BIM模型，開發(fā)了一套三維電子沙盤(見圖11)，集工程介紹、各區(qū)域三維效果展示、現(xiàn)場(chǎng)航拍影像、項(xiàng)目宣傳視頻、三維虛擬漫游和自動(dòng)游園等功能于一體，生動(dòng)形象地展示了項(xiàng)目建成后的地形地貌、建(構(gòu))筑物、四級(jí)園路、景觀小品及林木花卉。

圖11 三維電子沙盤

沙盤中的圖片、視頻等素材及內(nèi)容結(jié)構(gòu)等支持用戶自定義，將不同時(shí)期的工程航拍影像資料配置到沙盤上，可形象展示不同階段的現(xiàn)場(chǎng)施工情況，既是項(xiàng)目的重要宣傳展示窗口，也是工程施工信息化、可視化的重要體現(xiàn)。

3 結(jié)語

第十屆中國花博會(huì)項(xiàng)目將BIM技術(shù)及信息化系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用到施工管理過程中，在進(jìn)度管控、安全管理、電子沙盤等方面均取得了良好實(shí)踐成果，實(shí)現(xiàn)了施工管理的信息化、可視化、精細(xì)化，創(chuàng)新了工程管理方式，提高了管理效率，節(jié)省了管理成本，為項(xiàng)目的提質(zhì)增效起到了重要作用。

BIM技術(shù)適用于各類大型綜合性建設(shè)項(xiàng)目，特別是施工內(nèi)容復(fù)雜、涉及專業(yè)多、施工范圍廣等復(fù)雜項(xiàng)目，第十屆中國花博會(huì)工程施工過程中對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用是BIM技術(shù)及信息化系統(tǒng)平臺(tái)在城市大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中的一次成功實(shí)踐，為今后類似項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用提供了一種集成化、平臺(tái)化的思路。