BIM技术在总承包单位建设工程管理中的应用

2020-01-01邵彬彬

四川建材 2020年8期

邵彬彬

(合肥燃气集团有限公司，安徽合肥 230075)

0 前言

随着我国城市化进程的不断推动，旧的建筑模式因其效率低下，资源消耗较大已不能满足时代发展的要求，这时候迫切需要一种新的建筑模式和技术，用有限的资源创造出更高的价值。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)应运而生。从2011年发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》[1]中首先提出的“ BIM”技术到住房和城乡建设部2016年提出的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，政府部门已经不断探索和发展BIM信息化技术，促进建筑企业加大力度对BIM技术的应用，此举让我国的建筑业发展焕然一新，建筑质量的提高、成本降低、工期的缩短得到显著的改善。

1 总承包单位工程管理中存在的问题

1.1 图纸审查阶段

总承包单位取得施工图纸后进行熟悉、审查，核对其中有没有错误或者不合理的地方，图纸会审一般存在于纸质二维的基础上，实际施工过程中往往因为设计变更等原因造成图纸反复更换，此时总承包单位不得不多次审查并核对，无形中增加了图纸管理的难度。与此同时，还得将变更后的信息及时传达给施工一线，否则会造成返工，浪费资源。所以在实际施工中如何提高图纸审查的工作效率，减少变更，是现阶段总承包单位不得不面对的问题。

1.2 深化设计阶段

深化设计是总承包单位各专业设计负责人对图纸有着更深一步的理解，再用设计语言反馈到图纸之中。由于AutoCAD等二维出图软件仅仅只反映平、立、剖三个面上的图形，不够形象，对于大型工程来说，深化设计只能依靠设计师的头脑构图及丰富的专业知识，同时一个专业的改变往往也需要其他各个专业随之改变，深化设计效率比较低下。即便总承包单位能够很好地完成深化设计的任务，实际施工中也往往会产生构配件的遗漏或者交叉碰撞等现象，比如梁和楼梯的“打架”，不同专业之间也会发生冲突。因此，总承包单位深化设计阶段工作量巨大且效率低下的问题急需解决。

1.3 施工方案编制阶段

总承包单位的施工方案往往是项目负责人依据相关图纸、施工规范、标准图集等组织编制，具体施工过程中往往还依据现实情况进行修改和调整，专业技术水平要求较高，随着施工规模的增大，高层、超高层建筑越来越多，建筑结构越来越复杂，牵涉的专业也越来越多，对专业技术人员的要求也就越来越高了，方案的编制难度也随之提升。实际施工中，总承包单位一般不会对编制的施工方案进行模拟，而是边施工边改变，实际情况不一样的时候再想着去进行调整，如果编制不够完美，会造成施工中的各种问题，带来施工质量、工期、成本等恶劣影响，对项目造成一系列的损失。

1.4 施工现场管理及技术交底

施工现场做好管理是总承包单位建设优质工程最关键的一步，现场平面布置一般是项目管理人员根据现场地形、资源使用、项目特点等利用平面软件设计完成，涵盖了拟建建构筑物和其他基础设施的位置、用地范围内的加工、运输、存储、供电、供水、排水排污设施以及临时道路和办公、生活用房、大型机械设备、必备的安全、消防、保卫和环保设施等。往往因为建筑材料或者机械设备较多，摆放位置狭小，摆放不合理等原因造成现场混乱不堪，甚至产生一系列安全隐患，这时对施工现场进行有效的管理尤为重要。

施工作业之前，总承包单位需要进行层层技术交底，目的是施工人员能够知道如何进行施工和作业。交底往往都是口口相传，或者采用平面、书面的形式，较为单一和抽象。对于一些复杂的部位、复杂的施工方法和工艺往往不能有效传达到一线作业人员，或者作业人员根本不理解交底的内容，这样就导致技术交底不够深入、不透彻，进而导致施工过程不规范，施工质量难以达到设计要求。因此，高效的技术交底对项目的成功开展至关重要。

1.5 工程进度管理

总承包方通常采用横道图或单、双代号网络图来对施工进度计划进行描述。编制这些进度计划需要较高的专业技术水平，而这些进度计划仅停留在二维层面上，不那么立体、可视，难以清楚地表示出项目的施工进度以及各种工作之间的复杂逻辑关系。在工程建设中，总承包方一般是根据过往的工程经验以及所参与项目的实际情况来进行编制，通过估算每一个施工工序所需要的工程量以及所需时间，现实中，很少会按着计划进行，一旦出现一些不可控因素就会导致该项工作所需要的时间与计划不一样，施工单位就会出现盲目赶工或者窝工的现象，所需要的成本大大超过预算，工期也会发生调整。因此，总承包单位迫切需要采用一种新的技术或者新的工作模式来改变现状，以求更好地对施工进度进行把控，同时用最短时间高效地完成工作，这样才能达到预期的收益。

2 BIM在总承包工程管理中的应用

BIM技术在总承包单位施工管理中的应用优势主要体现在图纸审查，碰撞检测，施工仿真与方案优化，施工技术管理，施工进度控制等方面[3]。

2.1 图纸会审，减少工程变更

总承包方的BIM工程师会根据施工图纸将二维平面图转化为三维立体模型，施工人员观看立体图形便可发现建筑构件之间是否“打架”、交叉，所有建筑的位置也可显示出来，更加容易进行审图和发现问题，会审效率也大大提高，图纸也就更加准确。与此同时，建模工作人员也可将不同专业的模型建立在同一个模型之中，所显示出来的状态更加逼近于建成后的状态，不同专业人员沟通更加简便、高效。对于审查出来的问题，总承包单位也可反馈给设计单位或者业主单位及时进行修改，减少了变更的发生，同时网络信息化、电子化也简化了以往的纸质手续流程，对于这些问题，设计院在修改后及时反馈到BIM模型中，业主单位可以直接在BIM模型中进行确认并存档，更加便于总承包方对工程变更的把控，也有利于减少返工和窝工的发生，节约了人、材、机等资源。

2.2 碰撞检测，完善设计深化

BIM模型存储所有数据信息，例如构(建)筑物中构件大小和空间位置关系，信息量大，参数化和可视化强。因此，BIM技术在深化设计阶段的应用不仅可以有效地解决总承包单位深化设计阶段存在的问题，帮助总承包方提高设计深化的工作效率。在实际工程建设中，BIM技术在深化设计中“大展拳脚”，应用较为普遍。此项技术可以汇总模型中的所有专业图纸，涵盖了各种信息，利用BIM软件建模功能中的碰撞检测，可以很快地发现构配件发生交叉的部位，且视角清晰、可视化强，施工人员可以快速沟通和交流并进行修改，也可以根据设定完成检测报告。在BIM模型中可以使用其自由旋转和可视化的功能，可以将各个方向的投影和剖面图展示出来，减少了传统人工花费大量时间和精力在制作投影和剖面图上，可视化和自由剖切功能，生成多角度的剖视图，避免了传统方法花费大量时间制作剖视图而造成的工作效率低。正是因为BIM模型可视化强，信息集成化较高，在深化设计阶段更加可以广泛地进行应用，大大地减少了总包方深化设计的工作量，提高深化设计的工作效率。

2.3 BIM模型现场模拟，优化方案

BIM模型中集成材料、场地、人员甚至天气情况等诸多信息，总承包方可以利用BIM建模，并依据施工现场情况，动态模拟施工流程，并以此来对已编制的施工方案或者施工组织设计进行完善和优化，通过这样的模拟使得在实际建设中施工方案的可操作性更强，而不仅仅限于纸上谈兵[4]。通过BIM模型还可以对施工节点进行模拟，如钢筋绑扎、模板制作、混凝土浇筑等，三维模拟下，施工作业选材、机械选型更加贴近于实际，这样施工效率也便会大大地提升，施工过程中的难点和复杂之处在施工之前便会被作业人员所掌握。BIM模型演练中还可以尝试使用不同的施工方法并找到最符合该项工程，更加有利于总包单位提升施工作业水平，降本增效。

2.4 施工部署及可视化交底

在施工作业之前，总承包方可以使用BIM建模模拟施工现场的建(构)筑物、临时道路、材料堆场、大型机械设备、安全、消防、保卫和环保设施等。合理安排场地布局，充分利用空间，在完成现场初步布局后，将已建好的模型与施工进度计划相关联并对现场部署进行动态模拟仿真，调整不合理之处，完成布局优化。此外，BIM三维模型用于模拟现场安全防护，减少施工现场的潜在安全隐患，并防止发生安全事故。例如，临边洞口、脚手架、脚手板、防护栏、挂篮等设施进行了精细建模，并将模型可视化用于安全文明施工，有效地防止了安全隐患的出现。由于现场施工人员众多，总承包方经常对一线作业的交底仅限于二维层面，实际上存在解释不明确、不详细的问题，而BIM可视化是将二维层面转换成三维模型，平、立、剖面图能够转化为立体结构，同时可以模拟结构复杂的施工过程或关键零部件，图纸一旦确定，三维模型便生动直观地展现出来，即使现场一线施工人员也能理解好交底的内容，施工效率和质量得以提高。

2.5 项目进度、成本控制

BIM-4D(3D模型+时间)技术是指使用BIM系列软件中的Navisworks软件，将三维BIM模型和时间相关联，变三维为四维模型，从而可以在时间维度上模拟施工过程，该环节可以对已经编制好的进度计划进行检查和校对，一旦出现不同施工作业之间发生交叉，出现矛盾之处，就可以对进度计划进行修编，从而避免了盲目施工或者考虑不充分导致的工期延误。对于偏差，总包方可以进行分析和论证，及时采取措施进行调整，也可以作为实际案例进行总结，此举可以对施工进度进行非常高效的控制，总包方的进度管理能力也可以得到提升。

BIM软件具有自动更新和计算功能，只要总承包商将项目工程数据信息集成到BIM模型中，BIM软件就会自动计算项目工程量和成本数据，结果准确，从而解决了效率低，预算员手动计算容易出错的问题。

此外，BIM-5D(3D模型+时间+成本)的出现更好地实现了总承包商的“三控两管”(进度控制，成本控制，质量控制，合同管理和资源管理)。BIM-5D是指在BIM三维模型的基础上集成项目进度和成本信息，结合实际施工情况，实现对项目进度和成本的实时控制，从而实现更全面的建设管理。总承包方可以使用集成专业信息的建筑模型在实际施工之前预测项目的空间，演练施工过程、工程成本和使用功能，对项目进行精细管理，并比较在施工过程中形成的数据，有效指导现场施工，从而解决了施工现场在项目管理过程中的协调沟通、成本控制、资源浪费等问题。