BIM在質(zhì)檢高架倉庫樓多專業(yè)復(fù)雜施工中的應(yīng)用

鄒鵬威，申詩文，李健，王安，王夢平，郭鵬

（中國建筑第二工程局有限公司華南公司，廣東東莞523808）

1 引言

BIM是一個(gè)三維建筑數(shù)據(jù)庫，能集成大量建筑信息，且具有高度可視化、數(shù)據(jù)化、信息化等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目管理模式的全面升級與革新。近年來，BIM技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展非常迅速，在許多大中型工程建設(shè)項(xiàng)目中，BIM技術(shù)都得到了成功應(yīng)用。但目前BIM技術(shù)的應(yīng)用主要還集中在民用建筑領(lǐng)域，在工業(yè)建筑中的應(yīng)用還很少。本文結(jié)合廣東三生制藥有限公司在南方片區(qū)修建的質(zhì)檢高架倉庫樓施工，探究基于BIM技術(shù)的工業(yè)廠房施工模擬與優(yōu)化。

2 工程概況

此質(zhì)檢高架倉庫樓所在項(xiàng)目位于松山湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)信息路7號，紅線用地南北長約236m，東西寬約225m，用地面積約為53 333m2，建筑總面積75 350.38 m2。

8號質(zhì)檢倉庫樓為框架結(jié)構(gòu)（見圖1），地下1層，層高為2.99 m；地上4層，首層層高為6.0 m，2層、3層層高為5.5 m，4層層高為5.550 ～6.094 m，大屋面層高為3.6 m，總高度為27.30 m。南側(cè)高架庫部分，地上1層，總高度為2 4.8 m。

圖1 質(zhì)檢高架倉庫樓模型圖

3 質(zhì)檢高架倉庫施工重難點(diǎn)

1）北側(cè)部分為4層質(zhì)檢樓，涉及冷庫、常溫庫、潔凈房等土建、暖通、工藝等多專業(yè)交叉，南側(cè)為單層24m高架倉庫，1/2為常溫庫貨架儲存區(qū)，1/2為大面積冷庫，中間設(shè)置砌筑高墻及冷庫板隔斷，土建、消防、工藝等多專業(yè)交叉作業(yè)。

2）鋼結(jié)構(gòu)安裝、消防管及風(fēng)管安裝在屋面KST板、24m砌筑高墻施工完成后在室內(nèi)進(jìn)行施工，同時(shí)，施工外側(cè)金屬幕墻，最后，進(jìn)行內(nèi)側(cè)冷庫板施工及常溫庫高大貨架安裝，場內(nèi)眾多作業(yè)交叉，施工組織不當(dāng)將造成工序混亂、場內(nèi)交通不暢、長期使用大型機(jī)械等情況。因此，利用BIM對場內(nèi)進(jìn)行施工組織為工程施工重點(diǎn)及難點(diǎn)。

3）業(yè)主要求的工期非常緊，保證施工安全及施工質(zhì)量是工程控制的重難點(diǎn)。

4）為防止大型機(jī)械與屋面梁下鋼結(jié)構(gòu)交叉作業(yè)時(shí)出現(xiàn)安全隱患，采用BIM輔助高架倉庫鋼結(jié)構(gòu)施工。

5）對高大模板支撐架體進(jìn)行BIM輔助設(shè)計(jì)，提前預(yù)演超危方案。

4 BIM輔助機(jī)電及工藝管道布置

4.1 解決機(jī)電管線碰撞及機(jī)電管道與土建碰撞問題

在工程中暖通風(fēng)管、工藝設(shè)備管道、給排水管、氣動(dòng)專業(yè)等管道在質(zhì)檢高架倉庫樓中布置錯(cuò)綜復(fù)雜，且在原建筑設(shè)計(jì)圖中沒有完全把所有洞口表示出來，需進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，耗費(fèi)大量人力物力，影響現(xiàn)場施工進(jìn)度。各專業(yè)管道間也存在交叉碰撞現(xiàn)象，在現(xiàn)場施工中易造成返工、材料浪費(fèi)等問題，不同專業(yè)管道安裝過程中距離過近導(dǎo)致后期檢修過程中拆改困難，無安全作業(yè)空間。應(yīng)用BIM技術(shù)主要解決高架質(zhì)檢倉庫樓多專業(yè)間不同管道、設(shè)備、線管的碰撞以及與砌筑、吊頂標(biāo)高是否相互影響，工業(yè)設(shè)備的位置設(shè)置是否合理，檢修口的設(shè)置是否合理、隱蔽便于后期維修人員施工等問題[1]。

4.2 高架庫鋼梁設(shè)置方案對比分析

因業(yè)主要求，需在高架庫屋面梁底設(shè)置設(shè)備夾層，夾層高度為22m，第一種方案采用梁側(cè)對穿焊接吊桿，安裝水平槽鋼形成設(shè)備夾層（見圖2）；第二種方案采用機(jī)械擴(kuò)底后置鋼板焊接加肋板，安裝鋼梁，平鋪C形檁條，形成設(shè)備夾層（見圖3）。2種方案成本接近，第一種方案工程量大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、工期長；第二種方案工程量小、安全風(fēng)險(xiǎn)可控、工期短。通過BIM模型可以達(dá)到可視化、精細(xì)化方案準(zhǔn)確對比要求，有效保證施工方案的完善性與整體性。

圖2 高架倉庫鋼結(jié)構(gòu)布置方案一

圖3 高架倉庫鋼結(jié)構(gòu)布置方案二

5 BIM輔助質(zhì)檢高架倉庫樓施工組織與實(shí)施

質(zhì)檢高架倉庫樓的施工組織與實(shí)施按照先地基與基礎(chǔ)，后結(jié)構(gòu)，再建筑，裝飾裝修開始時(shí)同時(shí)進(jìn)行外立面金屬幕墻板龍骨安裝，下一步安裝KST預(yù)制屋面板，掛外立面金屬幕墻板，安裝高架庫鋼結(jié)構(gòu)梁，高架庫冷庫板，最后安裝放置高架常溫庫貨架，其中，穿插施工制藥間金屬壁板、耐火紙面石膏板、玻璃隔斷、金屬及隔音板吊頂、機(jī)電管道安裝、制藥設(shè)備吊裝、傳送帶基礎(chǔ)安裝等。質(zhì)檢高架倉庫樓多專業(yè)管道分五橫四縱非正交式分布網(wǎng)狀布置，呈平面、立體交叉狀態(tài)，各業(yè)態(tài)作業(yè)面交織在一起，涉及多個(gè)分包作業(yè)，施工條件非常復(fù)雜。施工組織前，需要解決施工流水段銜接困難、材料運(yùn)輸困難大、場內(nèi)重型吊裝設(shè)備及高空車多導(dǎo)致場內(nèi)交通擁堵等問題。

施工組織與實(shí)施關(guān)鍵點(diǎn)為：（1）施工工序與施工流水段的合理分解；（2）垂直運(yùn)輸?shù)姆桨高x擇；（3）水平運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)控制。

5.1 施工流水段布置

地下管廊、獨(dú)立基礎(chǔ)、機(jī)電管線、工藝設(shè)備、內(nèi)外墻板等，從施工開挖至分段分層施工上工序復(fù)雜、相互重疊。對此，采用“先深后淺、從底往上”的施工工序控制原則。根據(jù)其分布特點(diǎn)以及現(xiàn)場臨時(shí)道路情況，將施工區(qū)域進(jìn)行分區(qū)。根據(jù)各個(gè)施工區(qū)段完成情況在模型內(nèi)標(biāo)注不同顏色，初步安排施工區(qū)段模擬的施工順序，從而更直觀、更動(dòng)態(tài)地反映工程進(jìn)度情況，便于及時(shí)糾偏。

確定施工區(qū)域先后次序后，對整體施工組織進(jìn)行設(shè)計(jì)，更細(xì)致地劃分施工區(qū)，保證各工序間銜接施工有序進(jìn)行。每段勞動(dòng)力需要根據(jù)每日計(jì)劃進(jìn)程進(jìn)行資源調(diào)配，以免造成窩工或勞動(dòng)力積壓情況出現(xiàn)。

5.2 高大模板支撐架模擬布置施工

1）采用BIM模擬施工，對高架倉庫腰梁模板支撐施工提前進(jìn)行預(yù)演，排查具有一定危險(xiǎn)性的工程安全隱患。分段施工，評估其對道路的影響情況，制定施工順序，保證至少有1條道路與施工通道可以正常通行。

2）空間內(nèi)地下結(jié)構(gòu)施工采用單向車道運(yùn)輸管理，根據(jù)施工材料機(jī)械入場需求，按時(shí)段安排進(jìn)入時(shí)間、停留時(shí)間、出場時(shí)間，保證施工道路暢通有序。

3）每日對現(xiàn)場材料進(jìn)行收盤統(tǒng)計(jì)，根據(jù)次日模擬施工工程量，確保材料是否充足，避免在行車時(shí)間段外出現(xiàn)補(bǔ)料情況，造成交通阻塞[2]。

5.3 高架庫金屬幕墻外板及屋面預(yù)制KST板可視化交底

在水平道路限制下，垂直運(yùn)輸也會受到影響，布置汽車吊、泵車等難度較大。塔式起重機(jī)相比汽車吊具有占地較小、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，垂直運(yùn)輸設(shè)備初步方案優(yōu)先考慮使用塔式起重機(jī)。塔式起重機(jī)在限定空間內(nèi)布置，需要考慮以下3點(diǎn)：（1）避開地下連廊，布置時(shí)盡量使其覆蓋范圍廣；（2）室內(nèi)空間高度為24m，對塔吊基礎(chǔ)深度要布置合理，避開室外管廊結(jié)構(gòu)；（3）塔吊大臂不能與下部結(jié)構(gòu)相碰撞并且要在4m以下，大臂端部距質(zhì)檢樓小屋面內(nèi)側(cè)的女兒墻操作架距離至少1m以上[3]。

通過BIM技術(shù)輔助屋面KST板吊裝分析，對屋面板吊裝作業(yè)進(jìn)行了有效組織，具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1）降低了外金屬幕墻龍骨吊裝作業(yè)與屋面板吊裝時(shí)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)；（2）加快了屋面板吊裝進(jìn)度，提前進(jìn)行了穿插填縫作業(yè)；（3）節(jié)省了材料，使所有設(shè)備安裝均一次成功，除業(yè)主變更或額外要求外，無多余拆改現(xiàn)象，現(xiàn)場外金屬幕墻龍骨及墻板、收邊件安裝基本無拆改，節(jié)省了大量材料（見圖4）。

圖4 高架庫金屬幕墻外板

6 結(jié)語

由于制藥廠質(zhì)檢倉庫樓工藝復(fù)雜，在施工組織、設(shè)備安裝、各專業(yè)協(xié)調(diào)、開挖順序及深度等方面均存在很大的施工難度，豐富的現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)此時(shí)也不能起到很好的作用，施工時(shí)會遇到各種突發(fā)情況導(dǎo)致工期延緩。利用BIM可改進(jìn)機(jī)電管道及結(jié)構(gòu)碰撞問題，避免施工時(shí)出現(xiàn)問題，且對實(shí)際布置標(biāo)高一目了然。進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，有效采用BIM四維進(jìn)度模式規(guī)劃了其整體結(jié)構(gòu)、裝修施工順序，勞動(dòng)力投入情況，模擬外墻巖棉夾芯板，冷庫保溫板，貨架施工。本文主要針對BIM在制藥廠復(fù)雜工藝、多專業(yè)條件下輔助施工時(shí)的特點(diǎn)、應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，希望對后續(xù)類似工程提供了經(jīng)驗(yàn)及參考案例。