占勇利,沈剑华,宋俊敏

(1.广厦建设集团有限责任公司,浙江 杭州 310012；2.中国联合工程有限公司,浙江 杭州 310022)

1 工程概况

某安置房工程,1号楼地上建筑面积6 349 m2,地上14层,建筑高度40.9 m；地下室建筑面积15 517 m2,地下3层。建筑安全等级为二级,设计使用年限50年,结构类型为框架剪力墙结构,抗震等级为三级。见图1。

图1 工程结构模型

通过对招标文件、CAD图纸和现场施工条件的了解,借助鲁班BIM软件、Revit软件等,将二维CAD转化成三维可视化建筑信息模型,其中能详细地统计出不同标号的混凝土量、混凝土总量以及不同直径钢筋量等,更清晰、直观地展示该工程概况。并且可以使得业主、评标专家一眼就能感受到该项目建成后的效果。见图2。

图2 工程建筑模型

2 施工场地布置

施工场地布置是投标方案中的重要组成部分,包括对道路硬化、材料堆放、临时设施、临时用水、临时用电、文明标化、施工围墙等规划。这是项目施工的前提,合理的场地布置能够在项目开始之初,从源头减少安全隐患，是方便后续施工管理、降低成本、提高效益的重要方式。传统CAD模式下静态的施工场地布置是由编制人员依靠经验和推测对施工场地各项设施进行布置设计,因为是凭经验和感觉,所以很难分辨其布置方案的优劣,更不能在早期发现。而基于BIM的三维场地布置,编制人员可以根据施工进度推进对场地进行动态模拟,根据地基基础、主体结构及装饰装修等不同阶段需求分别进行场地布置方案设计,确保场地布置满足不同施工阶段的要求。同时,通过形象、立体的现场平面布置模型,根据不同的施工进度,对现场平面布置按要求进行修改,满足安全文明标准化的要求,优化材料堆放场地,减少二次搬运等。比如：

1)本工程将主要材料堆场及加工区安排在1#楼以南的路旁,通过BIM技术模拟分析此处可以满足三阶段的使用,这样既方便了材料的运输,又减少了后期材料的二次搬运；

2)在土方开挖阶段由于作业人员较少,可以安排作业人员住在远离作业区的宿舍内,即生活区南面宿舍,尽量减少噪声等原因引起休息不充分；

3)通过BIM技术模拟日照分析,对生活区优化以后,将宿舍、食堂、卫生间等安排在了南北方向,尽量满足采光要求；

4)在公共区域布置茶水休息区、安全体验区等,方便作业人员休息以及提高安全防范意识,同时也能在实际安排规划中提供依据及版本样式；

5)将食堂与卫生间进行南北斜对角布置,使之距离在生活区内最远,起到了分隔效果；

6)合理安排绿化,种植草皮、景观树木等,使办公区及生活区绿化率将近达到30%,尽量做到不浪费一分土地,提高绿化率,满足安全文明标化要求。

以上效果采用BIM技术,均能实现三维可视化,为提前进行施工规划、场地布置提供依据，并且能够快速统计出硬化道路混凝土用量、宿舍数量、景观草皮树木量、室外消防栓数量以及预计完成时间等。而此效果在二维情况下是很难完成或者需要大量的人力、物力、时间才能完成。见图3、图4。

图3 基础阶段场地布置

图4 施工场地文明标化

3 碰撞检查

综合布线模拟与交叉专业模型之间的碰撞检查本应在施工图设计阶段进行,以减少施工中“错、漏、碰、缺”等问题。但实际上一般工程都是由施工企业根据已完成的设计图纸创建BIM模型进行土建与暖通、土建与给排水、土建与电气、机电专业间的三维碰撞检查。因此,也体现了施工企业的技术力量。基于BIM进行建设项目协同设计,将不同专业的设计师集成在一个三维模型下,实现了从二维向三维的转变,从相互独立到协同工作的转变,施工企业可以在满足建设单位功能要求的基础上,结合施工现场的情况和施工工艺的特点,通过建模优化设计方案,创造更多的利润空间。本工程针对了三层地下室进行了专业间的碰撞检查,共检查出了357处碰撞,其中土建与暖通有37处、土建与给排水有288处、机电专业有32处。土建与暖通碰撞检查报告(部分)见图5。

4 施工进度及模拟动画

图5 土建与暖通碰撞报告(部分)

传统的施工进度一般是根据招标文件、施工方案、施工图纸,然后按经验以及建设单位要求的进度节点,进行进度、人员、材料、抢工期等安排,最后通过甘特图或网络图展现出进度计划。传统的施工进度存在着较多的问题,比如：项目信息丢失现象严重，无法有效发现施工进度计划中的潜在冲突，工程施工进度跟踪分析困难，在处理工程施工进度偏差时缺乏整体性以及需要专业人员才能看懂。而基于BIM技术进行施工进度控制图6,可在三维信息模型的基础上再集成时间信息,构成动态的4D进度控制平台[1]。在工程开工前,可通过施工进度动画模拟视频,来预测施工方案和工艺的可实施性,为多方案的选择提供支持。在工程实施过程中,可通过动态的追踪反馈施工进度和资源消耗,对比进度计划的执行情况并及时作调整,保障工期按时完成。与此同时,可以通过动画模拟了解到大型机械的进出场时间,更好地控制施工成本。模拟施工进度动画时,可以在时间进度的推进下,合理适当地安排材料,比如钢筋、钢管、混凝土浇筑等材料,做到资源合理化利用。又如某一个区块的土方阶段完成,作业面出来以后,就可以安排浇筑混凝土垫层,浇筑完混凝土垫层可以安排绑扎钢筋,浇筑地下室底板,而在此之前可以准备主要材料进场,这些步骤都能够在视频动画中模拟出来。见图7。

图6 BIM施工进度管理框架

图7 动画模拟视频

BIM技术施工进度管理及动画模拟的优点：

1)BIM技术能直观高效地表达多维空间数据,避免了用二维CAD图纸作为信息传递媒介带来的信息损失,从而使项目参与人员在最短时间内领会复杂的勘察设计信息,减少沟通障碍和信息丢失。

2)支持施工各阶段 “先模拟,后施工”的方法,为施工方案的可行性提供依据。

3)支持工程进度管理与资源管理的有机集成。基于BIM的施工进度管理,支持管理者实现各工作阶段所需的人员、材料和机械用量的精确计算,从而提高工作时间估计的精确度,保障资源分配的合理化。并且为各阶段材料的进场、堆放,大型机械进出场时间,外架的搭设与拆除等提供有效依据。

4)在施工进度反复优化后,动画模拟视频播放时能清楚地展示此时间段已完成的工作与下个阶段将要开始的工作,更直观、清晰地表达了项目施工的全过程,使无经验的管理人员都能一目了然地懂得项目的施工进度。将施工方案模型化、动画化,让评标专家、甚至非工程行业出身的业主领导都对施工方案的各种问题和情况了如指掌。

5 重难点方案控制

投标单位一般根据招标文件以及CAD图纸编制一些施工方案及应用的工艺、技术方法,对于施工难度较大或重要的分部分项工程,会单独进行编制重难点实施方案[2],以便对此项目起到关键性作用。而投标单位一般只能通过抽象的文字进行重难点方案的实施说明,不能使业主及评标专家起到一目了然的效果。借助BIM模型可视化的特点对关键部位、关键工序进行施工过程模拟,进而清晰地说明施工机械、施工材料、施工段划分及预制构件等相关事宜,使得业主更清晰地了解投标单位的技术实力,进而提高中标机率。比如图8：针对高大支模架,采用P-BIM模板及支撑架技术,能快速识别高支模区域,智能计算及布架,自动算量和二、三维图形生成；针对外架的搭设(图9),采用品茗脚手架软件,能快速识别三维模型及生成外架,包括落地式脚手架、悬挑式脚手架、附着式升降脚手架等；而对于三层地下室的深基坑,工程采用了围护桩+两道支撑梁支撑的方式,在土方开挖前使用BIM技术反复进行模拟施工,优化出土道路,尽量保证主干出土道路保持不变,一直使用到土方阶段完成。若在实际施工中发现进度稍有落后,可以模拟施工进行增加作业人员及挖土机械,来确保工程的顺利完成。考虑到是深基坑施工,为了方便土方开挖,经研究决定采用格构式塔吊基础,在模拟施工中也能够反应出这一方案。土方开挖时,BIM技术能够做到先模拟,后施工,提高了土方开挖的合理性,降低土方阶段的危险性。

图8 高支模架

图9 外架搭设

6 结 语

技术标编制过程中,最基本的原则是要根据招标文件及图纸、现场施工条件制定针对性的解决方案。方案要有鲜明的项目特征,不能搞一些通用的、每个项目都适用的东西,毫无竞争性,并且可能会给评标专家及业主产生一种抄袭的感觉,认为投标企业没有重视这次项目的投标工作。而利用BIM技术的可视化、三维信息模型化、模拟施工等特点,可将各个工程特点都展现出来。与传统技术相比,有以下几个方面的优势。

1)依据施工平面布置图,借助BIM技术对场地进行建模、场布,解决场地划分问题,进而确保场内生活区、办公区、生产区及运输道路布置的科学、合理；对多个施工工种工作场地进行安排,避免了相互牵制和干扰；对场地的临时设施、围挡和标识进行完善,从而落实安全文明施工方案,进一步展示投标单位的施工规范性,彰显企业形象。

2)根据二维CAD管线图纸,使用BIM技术进行三维建模后,对各专业整合而成的模型进行碰撞检查,以保证各个模型的一致性,并将有冲突的地方以碰撞报告的形式输出,并交由相关方进行修改,避免了在施工中发现问题,而产生联系单、耽误工期等行为,为企业赢得时间及创造利润空间,展示施工单位的实力。

3)在施工进度管理及动画模拟中,BIM技术能直观高效地表达多维空间数据,减少沟通障碍和信息丢失。对于复杂的施工工艺,利用模拟施工动画进行技术交底,可以让工人更好地理解施工方案意图,避免由于理解错误造成施工不当,为工程施工降低了危险性。

4)在技术标中重难点方案措施是必不可少的,而借助BIM技术可视化的特点能更加直观、清晰的将本工程的重难点展示在评标阶段并且提出解决方案,从而提高了中标机会。

以上优势减少了后续施工问题的发生,比如：材料的二次搬运；不合理的施工顺序导致风险增大、窝工、停工现象；增加各方的联系单,影响工期；不合理的场地布置,增加施工企业成本,减少自身利润等。目前,BIM技术在投标中的应用越来越广,在标书中的表现形式越来越多样化,俨然已成为一种新趋势[3]。

[1] 牛红霞.浅谈技术标编制的程序与技巧[J].建设监理,2009,4(118):36-38．

[2] 许炳,朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济,2015,36(3):10-14．

[3] 任世朋.BIM技术在投标中的应用[J].铁道建设,2016,3(126)：67-72．