BIM技術在某學校EPC工程總承包項目中的應用

文/天津市建筑設計院 向 敏 劉 振

1 項目概況

項目位于天津市某高等院校內，建設內容包括基礎實驗實訓中心和留學生與教師公寓2棟建筑，地上最高5層，總建筑面積約5.13萬m2。其中，基礎實驗實訓中心建筑面積1.93萬m2，留學生與教師公寓建筑面積3.2萬m2，BIM模型如圖1,2所示。該項目采用設計牽頭的EPC工程總承包模式，涵蓋設計、施工、采購、竣工交付等全過程，中標單位為天津市建筑設計院，施工由該設計企業分包實施。

在項目實施前，該設計企業已開展BIM技術應用約5年，積累了大量設計、施工的BIM技術應用經驗，并成立BIM技術中心進行相關標準、課題研究和項目實踐工作。

在該項目建設過程中，為更好地實現設計、采購和施工的協同，并更高效、科學、透明地開展EPC工程總承包建設工作，工程總承包單位積極開展BIM技術應用實踐，創新性地將BIM技術與EPC項目管理融合應用于項目的全生命周期。

2 BIM技術應用目標

擬全過程開展BIM技術應用，提升EPC工程總承包管理精細化、信息化與標準化管理水平和能力，實現信息化、智能化建造，為建設方提供三維可視化竣工運維BIM模型，同時為后續EPC工程總承包項目全面普及BIM技術應用積累更多經驗。

3 BIM技術策劃

在EPC工程總承包管理策劃階段，根據項目BIM技術應用目標，結合本項目技術特點及EPC工程總承包模式管理特點，對項目各階段的BIM應用進行策劃，以實現BIM應用與工程總承包管理的關聯與結合。

本項目工期緊、任務重，為盡可能減少推進的阻力和對各參建單位既有工作流程的影響，項目選用二維設計+BIM技術應用模式。

本項目BIM技術采用由工程總承包項目總監全面負責，由工程總承包企業BIM技術中心統一組織實施，統一監督、協調管理，并直接承擔具體的BIM技術應用，各設計、施工參建單位全面配合的模式。BIM技術應用工作從投標準備開始，在設計階段采用伴隨式工作機制同步開展BIM技術應用，在施工建造階段選用BIM-5D管理平臺進行工程總承包管理角度的信息化管理。各階段BIM應用要點如下。

3.1 投標階段

投標階段主要配合完成項目總體策劃中關于BIM技術工作的部分，主要配合完成投標文件中BIM技術章節的編寫、投標完成基礎模型創建（含建筑、結構、機電、場布、施工組織措施等）、基于BIM的經濟目標分析和優化、基于BIM的施工技術措施分析和優化（如施工組織設計動畫和圖片、重點部位施工方案模擬動畫和圖片等）及基于BIM的細部節點補充圖紙等。

3.2 設計階段

3.2.1 工作目標

通過運用BIM技術三維可視化等優勢，優化、細化、深化二維設計，及時高效地將設計成果傳遞給施工管理團隊，并結合施工管理要求，補充三維模型，同時運用BIM技術進行工程量統計，為成本部門提供信息，提高精確度及精準度，規避實施階段二次變更及超預算情況的出現。

3.2.2 工作內容

中標后及時進行需求調研，進一步完善BIM策劃并細化設計階段BIM技術應用清單。在方案規劃審批后，根據設計進度同步創建BIM設計模型；配合設計完成第一階段管線綜合（非零碰撞、主要管線路由位置的綜合）；提供吊頂標高報告、圖紙檢查報告、碰撞檢測與分析報告；模型校審提出功能及空間、結構體系、機電系統等設計優化建議；提供BIM工程量清單；創建施工場地布置三維模型；提供NW或其他文件格式的漫游成果文件。

3.2.3 保障措施

1）進度管理 合理安排BIM技術人員，制定每日工作安排進度計劃表，并制定統一規范的建模標準、模型交換標準及模型維護方案，BIM經理要每天進行工作進度驗收，定期組織會議，并進行內部模型審查。

2）版本管理 需對圖紙及設計材料進行信息錄入，包括記錄各專業圖紙版本、設計文件收發日期等，形成圖紙和模型臺賬，確保模型與最新版圖紙的一致性和關聯性。

3）問題反饋 圖紙優化的建議或疑問應以書面形式出具相應報告，宜提供參考解決方案，及時反饋給設計經理，重要復雜問題或節點應組織專題會議分析討論。

3.3 實施階段

3.3.1 工作目標

隨著工程建設逐漸深入，持續完善整體BIM實施組織團隊、BIM模型信息及技術應用，通過基于BIM技術的項目精細化管理，實現項目進度、質量、安全、成本等工程目標。

3.3.2 工作內容

項目施工建造實施階段主要BIM工作內容包括：根據施工建造需深化施工現場臨時設施模型、土建專業深化模型（如按流水段拆分模型、補充結構預留預埋圖、吊頂標高圖、綜合天花圖、四面墻體圖、砌體排模等）、機電專業深化模型（如補充斷面圖等）、5D平臺信息更新和維護、工程量統計、重難點和復雜部位施工模擬、重點房間使用功能模擬，并按設計變更修改模型，最終提交竣工模型。

3.3.3 保障措施

1）信息反饋 若施工單位發現施工現場和BIM模型或設計圖紙出現誤差或與設計圖紙不符等情況應及時反饋，BIM技術團隊和設計團隊應及時核對，并形成書面文檔。

2）模型審核 各分包單位深化模型應由總承包BIM技術團隊審核，必須保證總體BIM模型與各專業分包模型統一。

3）成果管理 實施階段，除模型和圖紙外，還要重點關注與BIM技術應用有關的文檔類成果文件交付，如本期BIM工作內容、本期交付的BIM模型和應用成果、本期接收BIM指令或要求的執行情況、下期BIM工作計劃等。

4 BIM技術應用

4.1 設計階段

4.1.1 環境資料收集

采用無人機航拍技術，收集項目所在地周邊的地形、景觀、交通、水系、植被等環境資料，為設計優化和全模型整合提供技術支持。

依據校方提供的整個校區的室外管網現狀資料，繪制整個校區的室外管網現狀BIM模型，為室外管網設計提供技術支持。

4.1.2 方案分析

采用三維分析軟件，對已有建筑方案進行性能分析，為后續優化設計和深化設計提供科學依據，確保設計的合理性和使用的經濟性與舒適性。

通過BIM模型和三維分析軟件的分析計算，留學生與教師公寓項目在太陽輻射、建筑外窗外表面風壓、場地風環境、室內自然通風等方面均滿足相關要求（見圖3～6），可繼續深化設計。但受建筑形體和朝向的影響，1層食堂自然采光環境不佳，需重點深化設計和優化（見圖7）。

4.1.3 空間分析和優化

借助BIM技術，在三維空間進行分析，對建筑進行反復剖切，可減少在二維設計中易被忽略的細節部分，提升設計精細化，提高空間利用率，樓梯深化設計如圖8所示。

4.1.4 專業協同優化

在設計初期對走廊等管線密集位置進行管線綜合，預估并分配吊頂空間。在設計過程中，采用BIM方式進行全專業協同設計，改變傳統設計流程，提前進行管線綜合，設計過程中及時發現并避免交叉碰撞，減少后期工作量。

4.1.5 補充施工圖

在常規施工圖要求的基礎上，對圖紙表述不清或涉及跨層、升降板、孔洞預留等復雜區域問題，采用BIM三維圖紙形式補充出圖，發揮三維顯示較二維圖紙更清晰的優勢（見圖9）。同時將設計模型作為交付成果，一并向后續階段傳遞，后續相關工作可基于模型討論，實時測量及更精確掌握建筑物的尺寸和空間信息。

圖3 太陽輻射模擬

圖4 建筑立面外壓分析

圖5 風環境模擬

圖6 室內自然通風分析

圖7 室內自然采光分析

圖8 樓梯深化設計

4.1.6 施工圖BIM算量

基于已有BIM模型，根據項目管理要求出具相應的工程量清單，為概算部門提供工程量等信息，完善概算準確度，減少漏項和漏量。

4.2 施工階段

4.2.1 設計模型拆分

施工階段根據設計階段BIM模型數據，按照施工建設需求對模型進行整理、拆分、深化，梳理施工所需的模型資源（見圖10）。

4.2.2 施工模型輸入

為滿足建設過程的精確模擬需求，在BIM模型中補充施工建設所需的附屬構件，如塔式起重機、人貨電梯等。

4.2.3 施工進度模擬

用BIM模型模擬施工進度方案，并結合成本控制進行對比。尋找最佳施工進度計劃，以便更嚴密地組織施工，縮短施工周期，降低成本。

4.2.4 復雜難點模擬

利用BIM模型模擬高支模搭建過程，作為技術施工交底，有效提升交底效率，也能更好地指導施工（見圖11）。

圖9 軸～軸出戶管預留孔洞施工圖補充

圖10 留學生與教師公寓設計模型拆分

4.2.5 施工安全優化

在BIM模型中加入安全防護策略方案，使模型對施工節點安全防護指導更精細。

4.2.6 機電專業深化與優化

管線綜合貫穿深化設計全過程，通過BIM進行管綜協調和討論，并找出BIM工作量增加和BIM價值最大化之間的平衡點，逐步優化管綜管理過程，提高管綜效果（見圖12）。

4.2.7 施工信息錄入

利用設計階段BIM模型數據，按照施工建設實際情況，收集圖紙數據等技術資料，對模型進行修改、深化，最終形成竣工BIM模型（見圖13）。

4.2.8 BIM-5D管控

本項目通過搭建BIM-5D平臺進行成本、進度、質量、安全可視化管控，實現BIM模型的多端口（網頁端、計算機端、手機端）瀏覽，及時準確定位施工問題點，提高解決問題效率。

基于BIM-5D平臺的進度管理，采用分區分段進度計劃管控模式，保持與現場實際進度的一致性與匹配性，并及時對出現延遲的進度進行不同顏色的預警。同時，在每周生產會前將本周實際完成情況與計劃完成情況運用BIM三維可視化方式進行演示，增強項目部對進度計劃的認識。自BIM-5D管理平臺進度計劃管控上線以來，為項目部主動完成進度計劃預警4次，提升了進度計劃管控效率。

基于BIM-5D平臺的質量、安全管理方面，可將現場質量、安全等問題實時上傳至云平臺，及時進行匯總和跟蹤，形成永久性可追溯記錄，并在BIM周報上進行通報，強化各參建方的管理意識（見圖14）。

4.3 竣工交付階段

通過該項目持續性的BIM技術應用，在各參建單位的共同努力下，形成該項目的BIM技術應用竣工交付模型，并向使用單位進行驗收和移交。

圖11 利用BIM模型模擬高支模搭建過程

圖12 機電管線綜合與優化

圖13 施工建造階段施工信息錄入

圖14 基于BIM-5D平臺的質量安全管理

5 總結與展望

本項目通過BIM技術的應用，促進了設計、采購和施工的全面協同，項目各管理者的協同、共享、合作效率進一步提高；實現精裝修、機電等專項設計與施工的無縫對接，減少了返工和拆改；促進了物料周轉，總體材料累計節約率達10%；并提高工作效率，加快施工進度；同時也積累了EPC工程總承包項目的BIM技術應用經驗，提高各參建方對于BIM技術應用的認同度。

BIM技術是總承包管理精細化的利刃，通過科學合理地運用BIM技術，EPC項目管理將會更精細、直觀、從容和自信。