BIM+智慧平臺(tái)在住宅工程施工階段的應(yīng)用

楚英元 王獻(xiàn)華

（八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司第一建設(shè)公司，甘肅 蘭州 730101）

0 引言

蘭州源善智慧港項(xiàng)目位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)，東側(cè)臨桃林路，南側(cè)臨安寧西路，北側(cè)臨蘭州機(jī)床廠家屬院、蘭州制膠廠家屬院，西側(cè)臨地塊內(nèi)。項(xiàng)目屬于商住兩用，多種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，異性構(gòu)件形式多樣，專(zhuān)業(yè)工程覆蓋面廣，專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍多。為了達(dá)到智慧工地的標(biāo)準(zhǔn)，公司采用BIM+智慧平臺(tái)新技術(shù)，為項(xiàng)目降本增效、科技引領(lǐng)、智慧工地觀摩等起到了重要作用[1]。本文以蘭州源善智慧港項(xiàng)目為案例，就BIM+智慧平臺(tái)在施工階段的應(yīng)用及產(chǎn)生價(jià)值影響進(jìn)行介紹。

1 BIM應(yīng)用策劃

源善智慧港項(xiàng)目（見(jiàn)圖1）初期，公司安排BIM工程師提前進(jìn)行駐場(chǎng)，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與施工模型規(guī)范；對(duì)設(shè)計(jì)總包移交的每版二維圖紙與三維模型進(jìn)行審核，形成審核意見(jiàn)單并進(jìn)行反饋。施工與設(shè)計(jì)總包持續(xù)不斷地對(duì)BIM模型進(jìn)行問(wèn)題溝通與修改。提前介入以消除錯(cuò)漏碰缺、圖紙變更以及施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，以達(dá)到圖紙實(shí)現(xiàn)“零”變更的要求，減少我方風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)。BIM應(yīng)用策劃分工見(jiàn)圖2。

圖1 源善智慧港項(xiàng)目效果圖

圖2 BIM應(yīng)用策劃分工

在建設(shè)初期，施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)提供的圖紙、場(chǎng)地等依據(jù)，完善施工模型，對(duì)機(jī)電管線(xiàn)進(jìn)行深化，并報(bào)監(jiān)理、第三方檢測(cè)單位層層審批，重重把關(guān)，最終形成可指導(dǎo)施工的BIM模型、各階段場(chǎng)布、各重難點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)模型以及工序指導(dǎo)，確保工程品質(zhì)。

在施工過(guò)程中，與建設(shè)方基于BIM模型、人物漫游、虛擬動(dòng)畫(huà)等技術(shù)，不斷地探討各檢測(cè)空間、安裝效果、各不同方案的推演、安裝進(jìn)度以及重難點(diǎn)管控等各種問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。

工程竣工后，將施工中的變更、深化調(diào)整以及設(shè)備選型等信息匯總，并創(chuàng)建竣工模型，提交與現(xiàn)場(chǎng)施工一致并賦予各設(shè)備完整信息參數(shù)的BIM模型，供商管后期檢修運(yùn)營(yíng)等使用。

2 基于BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 BIM輔助總平面布置及CI策劃

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施資源,使用BIM模型采用視覺(jué)化圖像產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置，CI計(jì)劃的各個(gè)階段可以直接表示,項(xiàng)目日程、現(xiàn)場(chǎng)條件的不同階段中,參照模擬靈活性實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)布局,合理且高效[2]。避免場(chǎng)地變動(dòng)過(guò)多而造成重復(fù)施工，確保工期安排。

2.2 BIM輔助方案編制

針對(duì)本工程重難點(diǎn)、復(fù)雜的施工節(jié)點(diǎn)以及各專(zhuān)業(yè)的構(gòu)造做法進(jìn)行三維建模，形象直觀地表述施工中的重難點(diǎn)及嚴(yán)格把控指標(biāo)，輔助方案編制，并指導(dǎo)施工。提高溝通效率，避免窩工等現(xiàn)象，加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量。以地下防水的樁頭防水為例，樁頭防水是地下防水的重點(diǎn)部位，稍有不慎就有可能造成漏水現(xiàn)象。針對(duì)樁頭部位詳細(xì)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)模型（見(jiàn)圖3），將細(xì)節(jié)點(diǎn)一一展現(xiàn)，嚴(yán)格把控，確保施工質(zhì)量。

圖3 樁頭防水節(jié)點(diǎn)模型

2.3 可視化施工交底

項(xiàng)目部在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式施工方案的交底過(guò)程中，方案中全部為文字和二維圖片，這就要求被交底人有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和讀圖識(shí)字能力，方能將文字和二維圖片在自己腦子中轉(zhuǎn)換為三維實(shí)物模型。但是對(duì)于一些經(jīng)驗(yàn)有所欠缺的工人和管理人員，對(duì)于方案的理解就容易出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響施工質(zhì)量和安全，造成返工[3]。

而通過(guò)BIM技術(shù)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)三維樣板模型及施工動(dòng)畫(huà)視頻（見(jiàn)圖4），逼真形象地演示施工方案的施工過(guò)程，使技術(shù)交底更加直觀、易懂，能夠讓現(xiàn)場(chǎng)文化程度較低的工人更好、更深入、更準(zhǔn)確地理解施工方案，從而能夠更好地控制現(xiàn)場(chǎng)的施工質(zhì)量[4]。

圖4 部分可視化交底模型

2.4 管線(xiàn)綜合優(yōu)化布置

本工程核心筒走廊附近管道密集，多功能廳、門(mén)廳等跨空間區(qū)域管道錯(cuò)綜復(fù)雜、且規(guī)格較大，凈高要求高，管線(xiàn)綜合難度大。在遵守排布原則的情況下，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域利用BIM技術(shù)進(jìn)行多次排布優(yōu)化（見(jiàn)圖5），確保管線(xiàn)排布有序、整齊，標(biāo)高、坡向一致。

圖5 管線(xiàn)優(yōu)化布置

2.5 BIM商務(wù)管控的優(yōu)勢(shì)

在建模過(guò)程中對(duì)不同標(biāo)號(hào)的混凝土采用公司標(biāo)準(zhǔn)化手冊(cè)中要求的顏色進(jìn)行區(qū)分，提示現(xiàn)場(chǎng)管理人員所澆筑樓層混凝土標(biāo)號(hào)。項(xiàng)目管理人員通過(guò)模型導(dǎo)出混凝土量，限額控制，較傳統(tǒng)方法減少材料浪費(fèi)20余萬(wàn)元。

2.6 BIM+3D打印技術(shù)

本項(xiàng)目塔樓外框柱存在28根型鋼骨柱，柱截面尺寸較大，為1.0m×1.4m、1.0m×2.0m兩種型號(hào)。且塔樓為筒子樓，層高為4.5m。需在短暫工期內(nèi)高質(zhì)量完成具有高、大、多三個(gè)特點(diǎn)的型鋼柱施工，項(xiàng)目創(chuàng)造性地采用定型柱箍加固型鋼柱施工技術(shù)，但工人對(duì)該創(chuàng)新技術(shù)不了解、不清晰。為保證定型柱箍加固型鋼柱質(zhì)量，項(xiàng)目建立了三維模型并運(yùn)用3D打印技術(shù)制作柱箍實(shí)體加固樣板（見(jiàn)圖6），結(jié)合施工模擬動(dòng)畫(huà)形象具體地對(duì)工人進(jìn)行交底，確保定型柱箍安裝準(zhǔn)確性。定型箍模板加固體系共為本項(xiàng)目節(jié)約成本76萬(wàn)元，節(jié)約工期約11d。

圖6 3D打印對(duì)比圖

2.7 大體積混凝土施工-埋設(shè)測(cè)溫點(diǎn)

基于BIM信息模型的二次開(kāi)發(fā)軟件對(duì)大體積混凝土溫度變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)模型反應(yīng)信息，對(duì)溫差變化較大位置增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)[5]。將模型數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)，利用軟件校準(zhǔn)功能，核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫點(diǎn)埋設(shè)位置及深度（見(jiàn)圖7），如發(fā)生偏差，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出提醒。溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳至采集軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)變化。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)設(shè)備

3 智慧協(xié)同平臺(tái)搭設(shè)

本工程通過(guò)BIM技術(shù)搭建項(xiàng)目的移動(dòng)協(xié)同管理平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)BIM工程師、質(zhì)量安全人員、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等管理人員圍繞BIM管理平臺(tái)協(xié)同工作，對(duì)項(xiàng)目的CAD圖紙、文檔資料、施工日志等文件進(jìn)行集中統(tǒng)一管理，大大提高了工作效率及施工質(zhì)量。

3.1 質(zhì)量、安全管理系統(tǒng)

事后安全、質(zhì)量控制：運(yùn)用公司BIM平臺(tái)手機(jī)端，將現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全問(wèn)題實(shí)時(shí)上傳，并由相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)該問(wèn)題整改回復(fù)，形成閉環(huán)；通過(guò)Cooperation后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析整理，每月度第一次例會(huì)對(duì)上月度現(xiàn)場(chǎng)施工主要質(zhì)量問(wèn)題10條，安全問(wèn)題10條進(jìn)行總結(jié)，并確定處理措施，會(huì)后針對(duì)性對(duì)工人進(jìn)行交底，減少因質(zhì)量缺陷造成的返工、維修所增加的成本12%，提高了建筑產(chǎn)品的品質(zhì)，在建造期間確保安全事故零發(fā)生。同時(shí)可以添加模型視口，與模型相應(yīng)位置鏈接，對(duì)其統(tǒng)一管理。

3.2 進(jìn)度計(jì)劃編制與管控

在公司BIM平臺(tái)將模型和進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)更新云平臺(tái)數(shù)據(jù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)度較計(jì)劃進(jìn)度滯后時(shí)，BIM模型將以紅色提示，現(xiàn)場(chǎng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制定糾偏措施，準(zhǔn)確判斷滯后工程量，以便迅速調(diào)整人員、材料、機(jī)械配置計(jì)劃，科學(xué)合理安排各工序間的組織，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管控精細(xì)化。本項(xiàng)目共處理關(guān)鍵線(xiàn)路上的滯后情況5次，經(jīng)過(guò)有效落實(shí)并制定措施，施工進(jìn)度提前3d。

3.3 環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)

施工現(xiàn)場(chǎng)四周分別設(shè)置環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置（見(jiàn)圖8），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲、揚(yáng)塵、風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)，使現(xiàn)場(chǎng)噪聲、揚(yáng)塵等環(huán)境污染實(shí)現(xiàn)可視化管理，當(dāng)環(huán)境超標(biāo)時(shí)可及時(shí)做出施工部署調(diào)整，保證綠色文明施工。

圖8 智能?chē)婌F環(huán)境監(jiān)測(cè)圖

3.4 智能?chē)娏芟到y(tǒng)

通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制噴淋，并與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)揚(yáng)塵指標(biāo)達(dá)到一定數(shù)值，自動(dòng)開(kāi)啟噴淋系統(tǒng)，使施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵污染能夠及時(shí)治理，保證綠色文明施工。

3.5 BIM+智能施工放樣系統(tǒng)

為提高5號(hào)樓幕墻不規(guī)律三角鋁單板的放線(xiàn)精度，項(xiàng)目引入智能施工放樣系統(tǒng)（見(jiàn)圖9）。將幕墻鋁板模型數(shù)據(jù)處理導(dǎo)入放樣系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)在操作面板中選取需放樣的特征點(diǎn)，放線(xiàn)機(jī)器人即可通過(guò)藍(lán)牙傳輸，自動(dòng)捕捉反光鏡確定點(diǎn)位偏差，指導(dǎo)作業(yè)人員調(diào)整。此技術(shù)的實(shí)施，每面放樣時(shí)間較傳統(tǒng)方式縮短10h。

圖9 智能放樣機(jī)器人及操作面板

3.6 BIM+VR的應(yīng)用

（1）管線(xiàn)綜合復(fù)查。因?yàn)榈叵率颐娣e大，且管線(xiàn)排布難度大，利用BIM技術(shù)的可視化和集成化優(yōu)勢(shì)，結(jié)合VR技術(shù)身臨其境，更方便快捷檢查出綜合調(diào)整管線(xiàn)排布是否合理。

（2）VR安全體驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)搭建VR安全體驗(yàn)館（見(jiàn)圖10），配置16項(xiàng)VR體驗(yàn)?zāi)K，包括觸電傷害、消防滅火、基坑坍塌、高空墜落、物體打擊、機(jī)械傷害等。讓體驗(yàn)者身臨其境地體驗(yàn)因不規(guī)范操作所致的傷害，提高安全意識(shí)。

圖10 BIM+VR體驗(yàn)

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，施工企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)及時(shí)處理圖紙疏漏、優(yōu)化深化設(shè)計(jì)，可直接出圖指導(dǎo)施工；并且實(shí)現(xiàn)了方案可視化，避免了施工返工，從而減少返工損失；通過(guò)VR身臨其境，消除凈空不足，提高了建筑空間的使用率。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目有效的實(shí)施并同時(shí)由BIM工程師帶動(dòng)項(xiàng)目全員參與的BIM協(xié)同工作模式，培養(yǎng)了大批新技術(shù)人才，為施工企業(yè)以后進(jìn)行BIM技術(shù)的全面推廣應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。