全生命周期BIM技術在大型群體項目施工階段的應用實踐

文/陜西建工集團有限公司 宮 平 李 寧 程 晨

1 工程概況

由陜西建工集團有限公司承接的項目一期工程占地1750畝，主要包括工科科研、學生公寓、醫療化工、文理科科研等功能區，共48個建筑單體，總建筑面積159萬m2，總投資75.3億元。

2 工程重點及難點

1）項目建設標準高，建筑功能復雜，同步建設，體量巨大。

2）參與人員、標段、項目部數量眾多，管理協調難度大，對信息管理的時效性有極嚴苛要求。

3）項目工程量與資源需求量巨大、工期緊迫，自2017年3月25日土方開挖至同年11月20日全面封頂，歷時240d。

3 BIM應用策劃

3.1 背景及難點

項目采用BIM技術，一方面由業主方驅動，須完成建筑信息模型“設計-施工-運維”全生命周期BIM應用的信息傳遞，制定了LOD400的信息模型交付標準。另一方面，項目被列為重點工程，是陜西建工集團確定的BIM應用示范項目，要求在BIM全面應用基礎上形成可參考復制且具有創新探索的實踐經驗。

因項目本身具有工期緊、質量標準高、管理體量巨大等客觀條件而對項目提出的精細化管理需求既是BIM應用的機遇也是難點。面對龐大的信息數據流量，如何保證信息傳達的即時性和進行有效的信息迭代，不僅是項目本身的難點，也是其在BIM應用過程中最大的難點。

住培工作是目前教學醫院的一項重要工作，對于培養高層次臨床醫師，提高醫療隊伍素質起到極為重要的作用，在醫學終生教育中起到承前啟后的作用。傳染病學是臨床醫學中的一門重要學科，住培工作中傳染病學的教學是一個重要的組成部分。由于學員培訓時間有限，特別是傳染病學病種往往具有其流行病學特點，導致學員不能在有限的輪轉實習期間見到所有規定病種。如何在實習教學工作過程中高效的提高學員的知識掌握及臨床能力，培養學員發現問題、解決問題及團隊協作等能力是帶教老師需要思考和摸索的問題。

3.2 策劃原則與實施計劃

全生命周期BIM應用遵循信息模型貫穿設計、施工、運維三大過程，統一各主要單位的信息交互標準，通過信息化管理手段提高協同工作效率原則，制定了“目標、流程、協同、配套”4步走的BIM項目實施計劃書：①分析應用目標及價值，最終確定7個階段，共24個BIM目標和應用點；②對各應用點進行流程梳理、編制，確保各項工作有章可循；③確定信息交換的內容、詳細程度，明確各方權責；④完善保證BIM應用實施所需的配套要求。

3.3 搭建人員組織框架

根據制定的BIM應用目標內容組建核心管理團隊，從各參建單位調集專業人才共35名組建BIM中心。自上而下構建由項目經理牽頭、總工程師把關、BIM負責人總體管理、BIM協調質檢員落實匯總、BIM組長組織實施、BIM技術員具體操作的人員組織體系，為BIM應用順利實施打下堅實基礎。

3.4 制定BIM中心管理制度

在中心運作過程中不斷更新《BIM中心管理辦法》《BIM實施方案》《創新獎勵辦法》等管理制度，逐漸形成包括人員管理、技術管理和行為激勵的制度體系。

3.5 完善配套設施

結合應用目標搭建服務器、云平臺，建立信息集散中心，統一采購高性能桌面工作站作為信息輸入輸出終端，購置無人機、3D打印機、VR設備等輔助信息的采集、交流與傳遞設施。

3.6 應用總體流程

BIM技術推廣過程中，首先要考慮清楚項目的管理模式，通過設定項目BIM實施的總流程，梳理應用邏輯，明確各方在不同階段的責任和權限（見圖1）。

3.7 建立質量控制體系

如圖2所示，根據項目實際情況建立兩級校驗的質量控制體系：一級校驗由專業人員和咨詢單位完成，保證模型與圖紙、現場一致；二級校驗由BIM中心團隊成員完成，主要保證模型與實施方案中規定的一致性。兩級校驗的質量控制體系對信息進行有效篩選、整合和驗證，確保信息傳遞的準確性及可信度。

4 BIM應用實施

業務需求是新技術產生和推廣應用的首要動力，通過BIM技術在整個項目過程中的應用實施，將BIM技術在項目中的實施內容歸為5類：移動圖紙、溝通媒介、工程預演、工作流程和創新平臺。

4.1 移動圖紙

BIM技術改變了傳統的建設工程生產模式，為項目生產和管理提供了大量數據信息。移動圖紙指從設計圖紙到模型竣工的一系列模型建立及完善過程，通過制定建模標準檢查模型的準確性，分階段按要求完善模型精細度，最終完成信息模型整合（見圖3）。通過此過程，不僅能檢查出設計圖紙本身的質量問題，同時也對信息模型進行了多次自校和互校，檢查出模型構件的信息錯誤、扣減關系錯誤、復雜節點做法等（見圖4）。

4.2 溝通媒介

利用BIM平臺，項目建立起多項強力、高效的溝通機制，順利完成對外展示、多單位協同、部門間協作、圖紙會審與技術交底、文明施工展示等工作。

1）對外展示 通過互聯網等新媒體手段，結合BIM模型的可視化特性，完成項目對外展示工作。采用輕量化模型對BIM應用進行公開匯報和說明，提升了對外展示溝通的可參與度，獲得多方好評。

2）多單位協同 將參與項目的多方單位（業主、承包商、分包商、監理、設計等）共同納入BIM協作體系，協助并協調多方綜合運用BIM技術，增強對技術節點的理解深度，提升溝通效率。

圖1 創新港項目全生命周期BIM實施總流程

圖2 建筑信息模型兩級校驗流程

圖3 模型細度完善步驟

3）部門協作 由創新港BIM中心人員整體運作，采用EBIM云平臺，開通700多人私有云賬號，搭建各部門間的信息溝通協作平臺，將BIM應用作為常態化的管理手段和信息交流渠道深入各部門日常工作。

4）圖紙會審與技術交底 BIM最直觀的特點在于三維可視化，三維模型相比二維圖紙多了一個維度信息，所體現出的信息準確度和直觀性是二維圖紙無法比擬的。通過建立各專業BIM模型，在項目前期反饋各專業設計中的問題，生成并提供可整體協調的數據，解決二維圖紙會審耗時長、效率低、復雜節點表述不清等問題，對工程中出現的重點、難點節點進行模型細化，根據實際需求制作節點施工動畫，基于節點深化模型直觀展示節點施工要點。

5）文明施工展示 采用相應的模型渲染軟件為現場文明施工等要求提供依據和素材，將效果圖變為效果場景，豐富展示手段，提升展示效果，降低展示成本（見圖5）。

4.3 工程預演

4.3.1 場地布置

如圖6所示，工程初期利用實際場地信息建立模型并對施工場地布置進行模擬分析，合理規劃臨建及施工場區，較二維手段更易發現場布問題，以便及時調整。在創建文明工地、綠色工地過程中，利用BIM軟件進行場布能更迅速地對優化方案進行反饋并生成所需信息，提高工作效率。

4.3.2 安全體驗區及質量樣板區

整體策劃安全體驗區，利用BIM軟件設計空間，選取項目所需的安全體驗設施，避免重大修改、返工，使功能分區更合理（見圖7）。升級質量樣板展示手段，優化細部做法，實現可視化虛擬交底，開發模型+樣板間的施工樣板新模式。

4.3.3 方案模擬和優化

在挑架方案制作過程中，通過提取比對不同構件位置方案的材料工程量，擇優選取，輔助施工現場管理，通過軟件生成的《扣件式腳手架計算書》《型鋼懸挑腳手架（扣件式）計算書》大大提高編制方案的效率與計算書的權威性。

4.3.4 創優策劃

裝修深化設計時，優化樓梯間、衛生間等裝飾構造的細部做法和空間尺寸，合理選擇墻磚、地磚尺寸，堅持樣板引路，打造工程精品，質量一次成優（見圖8）。

圖4 混凝土構件扣減關系正誤示例

圖5 基于BIM模型的實景渲染

圖6 BIM場地布置模型

圖7 安全體驗區BIM模型

4.3.5 復雜節點預施工

如圖9所示，對鋼筋密集區重點進行模型搭建，利用BIM對鋼筋綁扎工藝進行施工模擬，避免二次返工，保證工程質量和進度。

4.4 工作流程

將BIM技術植入施工現場全過程，協助梳理基于BIM技術的工作模式，應用BIM技術從方案開始，完成方案制定、方案內審、分析報告、方案確認、現場實施的全過程，基于模型生成安裝施工的各類圖紙，既保證質量又提升效率。

4.5 創新平臺

BIM是建筑行業的一項重大創新，為建筑行業發展提供了新思路，已成為行業內熱門的創新平臺。本項目通過BIM+VR、BIM+3D打印、BIM+裝配式、BIM+無人機等創新科技，提高項目信息采集與傳遞效率，對部分復雜構件、工藝難點進行微縮打印，模擬施工并優化施工順序。本項目15號樓是陜西省首棟裝配整體式框架結構公建，利用BIM技術提前發現和解決各類碰撞問題，實現構件從設計到安裝全過程的物料追蹤（見圖10）。

5 結語

通過搭建云平臺等手段解決現場700多名管理人員利用BIM模型協同工作的需求，建立的BIM策劃與質量控制體系基本實現了建筑信息從設計模型到施工模型的有效傳遞。綜合運用多種技術在策劃和模擬中直觀進行方案優化和比選，解決技術難題。圍繞BIM開展機電深化設計和現場安裝實施，減少現場返工并提高工作效率。在BIM技術助力下，項目主體施工階段實現了提前工期近30d的預期目標，BIM+為本項目提供了更廣闊的創新應用平臺。

圖8 裝修深化設計展示

圖9 型鋼復雜節點建模

圖10 BIM+裝配式建筑構件物流追蹤全過程