BIM技術在大體積筏板混凝土澆筑施工中的應用

謝宏　鄧朗妮　秦美玲　劉陽　莫專恒

摘??? 要：隨著現代施工技術的不斷更新發展，傳統的施工管理方法在現代施工項目的建設中顯露出不少弊端.因此，有必要采用適當的技術手段對傳統的施工管理過程加以改進，從而提高施工管理的效率.為了探索現代施工管理新的解決方案，該文依托貴港市某大型公共建筑項目，采用BIM技術對其筏板基礎混凝土澆筑施工管理過程進行應用研究.通過BIM軟件模擬施工過程，輔助施工管理人員優化施工方案、管理施工進度、統計工程量.實踐結果表明：該項目采用BIM技術輔助施工管理能有效提高施工管理的效率，保障了項目的順利實施，同時也為國內大體積混凝土澆筑施工的管理提供了實踐經驗.

關鍵詞：BIM技術;大體積筏板;施工管理;施工模擬

中圖分類號：TU71?????????? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2019.02.009

0??? 引言

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一項以信息為基礎的技術，將工程項目的真實信息整合到3D模型中，通過BIM集成的信息管理平臺，可以對工程項目進行整體把控，模擬施工過程，為工程管理者提供決策支持[1].從BIM的理念傳入國內到現在，BIM已經逐步被國內建筑行業所認知，越來越多的建筑企業開始使用BIM技術，這也促進了BIM技術在國內的發展.上海中心大廈的建設是我國早期采用BIM技術應用在實際工程中的典型案例，該項目的成功為BIM技術在我國的推廣起到了巨大的推進作用[2].在政策層面，近幾年從國家到地方，頒布多項BIM相關政策[3]，在政策指引下，我國BIM技術的研究熱度高漲.隨著BIM發展的熱潮，BIM技術在工程中應用的實踐經驗也越來越豐富，這加快了BIM在技術層面的發展，更方便快捷的軟件應用為BIM的使用者帶來了便利.不少工程實踐表明，使用BIM技術能有效提高施工效率、降低風險、減少損耗[4-5].因此，在大型工程項目的建設中，要重視BIM技術的應用，采用更先進的技術手段才能全面提升工程建設的水平.

大體積混凝土澆筑施工一直以來都是工程項目施工的難點之一.為保證施工質量，不僅需要良好的施工工藝，還要制定縝密的施工進度計劃，以確保在合理的時間內完成預定的混凝土澆筑量.在傳統的大體積混凝土澆筑施工過程中，受管理人員工程經驗的影響，對混凝土澆筑進度的把控可能會有所偏差，從而影響施工質量.運用BIM技術對工程項目進行進度管理，能很好地避免此類問題對施工進度造成的影響[6].本文詳細闡述BIM技術在貴港市某大型公共建筑項目——筏板基礎大體積混凝土澆筑施工中的應用.BIM技術在該項目的成功應用，為現代大體積混凝土澆筑施工提供了新的實踐經驗.

1??? 項目概況

該項目位于廣西貴港市，是由大劇院、群眾藝術館、科技館等三個主體部分與一個公共區域部分組成的大型公共建筑，總建設用地面積為96 544.048 m2.項目建成后，將成為貴港市多位一體的主要文化活動陣地及城市景觀標志性建筑.

本項目筏板基礎尺寸為300 m×130 m，主要分為1 150 mm、1 000 mm兩種厚度.該筏板上分布著多處電梯井及集水坑，筏板模型如圖1所示.本工程筏板基礎混凝土澆筑體量大、分布面積廣，并且需要連續澆筑成型，這不僅對現場施工提出了更高的要求，也對施工組織提出了巨大挑戰.本項目部采用BIM技術，在筏板施工前對混凝土澆筑施工方案進行論證及優化，為項目的施工提供了更精細化的管理，以此保障施工的質量和進度.

2??? BIM技術在項目中的具體應用

2.1?? 施工方案的優化

施工方案對工程施工具有指導性作用.傳統的施工方案編制過程中，項目各參與方之間的交流都是基于紙介質，隨著項目規模的增大，所用的紙質文檔及圖紙也越多.這樣一來，對施工方案進行論證、優化時，各方需花費大量精力閱讀紙質文檔，也無法直觀地看出問題所在，效率低下.運用BIM技術能有效地提高項目各參與方的溝通效率，可直觀分析施工過程中存在的問題，為項目各參與方提供了極大便利[7-8].

本工程的筏板基礎施工具有結構整體性要求高、混凝土體量大、結構體積大等特點.完備的施工方案是對筏板基礎施工質量的有力保障.項目部在優化施工方案的過程中，先使用預先建立好的施工現場場地布置BIM模型向各方動態展示施工場地情況，隨后將擬定的施工方案采用BIM技術進行施工過程的動態模擬，以此檢驗在各區域澆筑混凝土時人員、機械安排以及各測溫點布置的合理性.通過施工模擬可以發現施工過程中可能存在的問題，幫助施工決策人員對可能存在的問題做出有效的預防和解決方案[9].

在使用BIM技術對施工方案進行優化時，首先，需要BIM團隊根據施工圖，運用Revit軟件建立BIM模型;其次，BIM技術人員依照擬定的施工方案，將Revit建立的模型導入Navisworks Manage軟件中進行施工模擬;接著，施工決策人員根據施工模擬結果進行分析總結，對存在問題進行解決;最后，將優化后的施工方案再通過BIM技術進行施工模擬，直至完成施工方案的優化[10].施工方案優化過程如圖2所示.

本項目施工方案編制過程中，由于筏板占地面積和混凝土澆筑體量大，施工方案編制人員根據設計圖紙在結構伸縮后澆帶、筏板厚度變化邊界部位劃分混凝土澆筑分區，提出了將筏板混凝土澆筑分為五區域和八區域兩種施工方案.通過BIM技術進行施工模擬后，結合現場人員、設備、場地等具體情況得出以下結果：在分五區域施工時各區域間澆筑量相差較大，人員、機械安排不夠均衡沒有足夠的彈性;而分八區域施工各施工區域澆筑量比較均衡，能更合理地安排施工，可靈活處置現場突發情況.所以項目部最終決定采用分八區域澆筑的方案，由A區到H區依次施工，筏板具體分區如圖3所示.

2.2?? 施工進度管理

筏板基礎混凝土澆筑施工前的施工工序包括基礎墊層鋪設、鋼筋綁扎、支模等，各施工過程需緊密配合，保證施工的流暢.大體積混凝土澆筑施工需連續進行，分層澆筑時每層澆筑間隔時間要控制在混凝土初凝時間內.同時，還應控制適當的混凝土澆筑速度，過快會導致振搗不充分，過慢會影響澆筑質量影響工期.在澆筑過程中出現施工中斷或進度滯后的情況，將對施工質量造成不利的影響.因此，對施工進度的掌控是本項目施工過程中的核心內容之一.在傳統的進度管理模式中，對施工進度控制的主要做法是：由施工管理人員編制進度計劃，再將進度計劃表下發到現場施工管理人員，現場管理人員依照進度計劃對施工進度實時跟蹤記錄，上報決策層.傳統的做法雖然也能有效把握施工進度情況，但存在一定的滯后性.決策人員在拿到上報的現場施工進度后，需根據個人經驗對施工現場做出人員、材料、機械上的調整，受個人經驗的限制或其他人為因素的影響，有可能做出不合理的決策，從而影響施工進度.BIM模擬施工可將筏板基礎各施工階段用不同顏色表示出來，根據施工進度展現出不同形態，BIM技術可模擬性、可視化的特點，能有效彌補傳統做法中人為因素造成的影響.目前，越來越多的工程項目運用BIM技術對項目進行進度管理，在保障進度的同時也給企業帶來經濟效益.

使用BIM技術管理施工進度時，首先，將Revit建立的三維模型導入Navisworks Manage軟件中，然后，依據施工進度計劃表將各關鍵節點進行分解，對各施工段的名稱、計劃起止時間等關鍵信息輸入到軟件中.在施工開始后，將現場施工進度及時更新到軟件中，這樣就可以直觀地看到施工進度情況，以便決策人員整體掌控施工進度，在出現某些原因導致的施工偏差時，可及時分析原因并做出相應調整或補救措施，保障施工總進度[11].

筏板基礎混凝土澆筑施工與其他上部結構施工的進度控制有所不同，筏板基礎因其需連續施工，所以在進度管理上的時間精度要求更高.本項目在筏板澆筑施工前，將八個施工段的各施工過程輸入到Navisworks Manage中，根據擬定的施工進度計劃可將每一施工過程的進度時間精確到分鐘，使澆筑過程的進度管理更為精確，施工進度計劃模擬如圖4所示.筏板澆筑施工過程中，出現了泵送機械損壞的情況，在修理更換機械的同時延緩施工進度，現場施工人員將該施工段的實際進度反饋到BIM技術人員處，項目管理人員對比施工實際進度與計劃進度的滯后情況，對施工現場做出調整，加快了緊后施工過程的施工進度，從而未影響到施工總進度.通過BIM技術的實時管控，筏板澆筑施工按計劃進度圓滿完成.

2.3?? 工程量統計

工程項目中，材料用量的統計涉及到企業的成本控制，直接影響企業的經濟效益.以往的工程算量主要通過算量軟件或人工估算，遇到異形結構時，算量軟件難以保證建模精度，從而導致實際工程量與計算工程量有所偏差.目前運用較為廣泛的BIM算量軟件有Revit、廣聯達GCL算量、廣聯達BIM5D等，這些軟件都能較為便捷地統計出所需工程量[12].

1）Revit工程量統計

Revit軟件具有更精細化的建模技術，能很好地表現出工程實體的實際形狀，同時具備材料明細統計功能.Revit的明細表功能可以根據需求，自定義多種統計方式，使用明細表功能，能精確地統計出各構件的實際工程量，這不僅提高了算量精度，還提高了算量效率.

2）廣聯達GCL算量

廣聯達GCL算量軟件是業內較為常用的算量軟件，該軟件可以直接建模也可直接導入BIM模型進行算量.采用廣聯達GCL進行算量時，需將Revit模型導出GCF格式文件，再把GCF文件導入廣聯達GCL軟件中匯總計算，通過導出的匯總表查看各工程量明細.

3）廣聯達BIM5D

廣聯達BIM5D以BIM平臺為核心，具備更強大的BIM管理功能.使用廣聯達BIM5D進行工程量統計的步驟如下：①將Revit模型導入GCL軟件中;②用GCL軟件導出IGMS文件;③將IGMS文件導入BIM5D軟件中;④在BIM5D軟件中選擇所需查看的工程量，導出清單查看結果.

本工程僅需統計混凝土的工程量，且模型并不復雜，所以采用Revit軟件進行工程量統計即可，不需再導入其他軟件進行計算統計.使用Revit對筏板基礎的混凝土工程量進行統計，得到筏板混凝土總量為42 565 m3，明細表統計功能如圖5所示.明細表所統計的混凝土工程量，為施工計劃的編制、施工進度計劃的安排提供了依據.項目管理人員可根據每一施工段的工程量合理安排人員、機械、以及商品混凝土采購量.利用BIM模型進行工程量統計，實現了一模多用，避免在其他算量軟件中重復建模的勞動，達到真正的提高效率.

3??? 結論

本項目運用BIM技術，對大體積筏板基礎混凝土澆筑施工進行方案優化、進度管理、工程量統計等應用.項目施工實際效果表明：使用BIM技術進行模擬施工，提高了施工方案論證的效率，解決了方案中存在的問題，為順利施工提供了有力的技術保障.同時，基于BIM技術的施工進度管理為項目管理人員提供了更便捷的進度控制手段.Revit軟件中的明細表功能，使工程量的計算更為精確高效.

BIM技術的應用已成為工程項目建設領域的潮流，但不難發現，有不少項目對BIM的應用存在先施工后BIM的情況，沒有使BIM技術真正落地實施.BIM技術在本項目大體積筏板混凝土澆筑施工中的成功應用，真正做到了使用BIM指導施工，為類似工程的施工管理提供了寶貴的實踐經驗，對BIM技術在國內的發展起到推動作用.

參考文獻

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Application of BIM technology in large volume raft foundation

concrete pouring process

XIE Hong， DENG Langni*， QIN Meiling， LIU Yang， MO Zhuanheng

（School of Civil Engineering and Architecture， Guangxi University of Science and Technology，

Liuzhou 545006， China）

Abstract： The traditional construction management method displays many disadvantages as the???????? construction technology has been developing. So it is necessary to adopt appropriate technical means in construction management process to improve the efficiency. This paper studies the raft foundation???? concrete pouring construction management process of a large-scale public building project of Guigang City. Using BIM software to simulate the process， we optimize the construction plan， manage the??? progress and calculate the project quantities. The results show that BIM technology improves the??????? efficiency in the construction management， ensuring the implementation of the project. This can??????? provide practical experience for the management of mass concrete pouring construction in China.

Key words： BIM technology; large volume raft foundation; construction management; construction simulation