基于BIM技術在大型醫院綜合體施工階段的研究與應用
——以汕頭國瑞醫院項目為例

曾 平 王成龍 魏仁貞 陳明法

(中建四局建設發展有限公司 福建廈門 361001)

0 引言

大型醫院綜合體建設項目是一類特殊的公共建筑，對社會影響大，同時體量大、專業性強，建設工藝復雜、涉及專業工種多、建設管理難度大。據統計，大型醫院的管線可達40余種。傳統的管理模式和技術手段在應對大型醫院綜合體建設項目時出現了不適應，為了提升大型醫院綜合體項目建設管理水平，需要借助BIM技術來輔助項目進行管控[1-3]。

1 工程概況

1.1 項目介紹

汕頭國瑞醫院項目，位于廣東省汕頭市新東區東海岸新城河涌以北，新津河以東。總規劃占地面積約8.8萬m2，總建筑面積約36.2萬m2，醫院建筑主體結構全部連體貫通，包括1棟帶有6個模塊單元的門診醫技樓及其東西兩翼各3棟住院大樓，在主體結構的東西兩側附設1棟網絡醫院樓、1棟科教樓、3棟職工公寓樓等，配套2層地下車庫共2000個車位，配套設施齊全。該項目建成后將成為粵東區域規模最大、設備最先進的綜合型三甲醫院。汕頭國瑞醫院項目效果圖如圖1所示。

圖1 汕頭國瑞醫院項目效果圖

1.2 項目重難點及應對措施

(1)項目參建單位多，總包管理困難；項目占地面積大，現場全面開挖，同時施工，交叉作業面廣；工期緊。利用BIM5D平臺對現場進度、質量、安全等進行協調管理,合理安排人、材、機，保證項目有序進行。

(2)地下室施工階段處于南方多雨季節，基坑平面廣，抽排水任務重。將地下室多個集水坑連通一起后集中排水，利用BIM技術優化連通管的坡度、走向。

(3)項目地下室超重梁數量多、醫技樓中庭超高板高度達15m。利用BIM技術對高支模區域進行檢索、模擬內架搭設并交底。

(4)機電管線復雜、大型設備數量多；采用BIM技術對機電管線進行管綜優化，提前模擬設備吊裝方案。

2 BIM組織與應用環境

2.1 組織架構

該項目BIM團隊以公司BIM中心為BIM指導，項目部管理人員配合BIM團隊，實現項目全員參與BIM應用。

2.2 項目BIM標準

依據國家BIM標準和企業BIM標準，結合項目實際情況編制了《汕頭國瑞醫院項目BIM工作職責及崗位說明書》《汕頭國瑞醫院項目BIM工作指引》《汕頭國瑞醫院項目BIM建模標準》《汕頭國瑞醫院項目BIM實施流程》《汕頭國瑞醫院項目BIM專業協調管理制度》及《汕頭國瑞醫院項目BIM交付標準》等文件。

3 項目BIM創新應用

3.1 無人機土石方工程量計算

土方平衡就是通過“土方平衡圖”計算出場內高處需要挖出的土方量和低處需要填進的土方量，進而知道計劃外運進、出的土方量。在計劃基礎開挖施工時，盡量減少外運進、出的土方量的工作，不僅關系土方費用，而且對現場平面布置有很大的影響[4]。傳統的土方平衡計算是一項非常繁重的工作，由于影響因素太多，存在反復修改的現象，使工程人員花費大量的時間在制圖上，難免疏于設計的合理性。

該項目創新使用無人機進行土石方工程量平衡，過程演示：規劃建模區域→生成實景三維模型→生成DEM模型→建立Revit場地模型→建立Revit基坑模型→加載負二層回填模型→加載負一層回填模型→計算地下室開挖及回填工程量。汕頭國瑞醫院項目基坑無人機實景模型如圖2所示。

圖2 無人機實景模型

3.2 機電深化設計

依據設計院的機電施工圖，進行機電深化設計，并完善機電專業系統設計，遇到設計表達不明確或有遺漏的，向設計單位提出調整建議[5]。

對綜合完成的BIM模型進行碰撞檢測以及查漏補缺工作，調整完成后進行報審，并對業主、設計院等提出的反饋意見進行及時修正，直至報審通過。機電深化模型見圖3管綜優化前后對比、圖4物流軌道深化模型。

圖3 管綜優化前后對比

圖4 物流軌道深化模型

通過BIM技術提前對管線進行綜合排布并優化，將風管平面圖分解分段出圖，利用revit導出材料清單，工廠按照圖紙清單進行預制加工。工廠預制加工現場組裝的建造方式既環保又提高了施工效率,有效地保障了現場的施工質量。

3.3 鋼結構與阻尼器深化設計

項目編制鋼結構深化設計方案并組織開展深化設計工作、創建深化設計模型、繪制深化設計施工詳圖、將深化設計模型與其他專業BIM模型進行協調。鋼結構節點深化模型如圖5所示。

圖5 鋼結構節點深化模型

3.4 BIM技術輔助施工方案優化

3.4.1工程樁的保護

該項目為一層(局部兩層)地下室，基坑采用自然放坡，導致一部分工程樁裸露在坡上，待負二層施工完畢方可施工該塊底板。項目結合BIM技術，優化了土方開挖路線及工程樁保護措施做法模擬，對現場進行施工交底，有效地避免施工過程中對工程樁的破壞，工程樁保護做法如圖6所示，現場實施情況如圖7所示。該做法已申請了1項專利，并發表2篇論文，并在我司的類似基坑項目投入使用。

圖6 工程樁保護做法

圖7 現場實施情況

3.4.2集水井管道聯通抽水

該項目臨近東海，地下室水位高，除了基坑降排水以外，地下室集水坑抽水也為項目重難點之一，

項目部將多處集水坑用水管連通一起后，設置多個抽水泵進行集中抽水。利用BIM技術提前布置優化連通管位置、坡度及走向，避開承臺施工區域，設置集中抽水集水坑位置，集水井管道聯通抽水如圖8所示。共創造經濟效益約6.2萬元，計算過程見表1集水井管道聯通抽水優化前后經濟效益對比。

圖8 集水井管道聯通抽水

3.4.3高支模檢索及模架搭設

利用模型檢索超重梁及超高板分布區域，為危險性較大的分部分項方案編制提供精確數據。

根據高支模方案及規范，使用BIM技術提前進行高支模模架排布，針對高支模施工過程中可能出現的重難點，利用BIM技術可視化的特點，將這些部位以三維的方式展現出來。便于項目管理者分析和規劃整個施工方案，做進一步調整和優化，也有利于施工現場人員熟悉模板內架搭設環節的搭設工序。醫技樓超高板內架搭設模擬及現場照片對比，如圖9所示。

圖9 醫技樓超高板內架搭設模擬及現場照片對比

3.4.4弧形坡道標高控制

根據施工圖建立坡道模型，在平面圖中由弧形坡道圓心引出5條射線，與弧形坡道內外弧投影線的交點即為現場所需點位的投影點，利用revit標高測量工具對投影點進行標高標注，從而得到準確且符合現場實際的標高數據，用以指導現場施工中模板的定位工作，坡道測量模型如圖10所示。

圖10 3#坡道測量模型

3.4.5設備運輸吊裝

該項目為大型醫院項目，涉及多種大型設備、器械的吊裝及運輸，利用BIM技術根據施工圖紙及三維模型制定詳細的吊運方案，確定吊車、叉車等機械位置，規劃室內運輸路線，為設備的順利吊運提供了保障，吊裝模擬如圖11所示。

圖11 吊裝模擬

4 基于BIM5D平臺的管理

4.1 進度管理

利用平臺記錄項目每日形象，包含施工進度、天氣情況、施工機械、作業工種及人數等。

并采用無人機定期對項目航拍留存，與計劃工期形成對比、分析進度偏差，提升項目現場管控的實時性。

4.2 質量管理

現場管理人員利用平臺手機端對現場質量問題進行拍照記錄上傳，增強各部門之間的協同辦公能力，提高項目部精細化管理水平。過程管控做到人人應用、人人管控、定期總結。

4.3 安全管理

項目實行安全常態化管理，使用平臺手機端記錄現場安全隱患問題，同時指定整改責任人及整改期限，對現場安全隱患進行動態追蹤。

5 結語

(1)在各專業BIM模型創建過程中，發現土建、機電安裝圖紙問題共計500余處，鋼結構及阻尼器圖紙問題70余處。項目部及時組織圖紙會審，避免施工中因圖紙問題造成工期影響。

(2)利用BIM技術進行管綜優化，地下室階段洞口預留率100%，共調整凈空不滿足要求處20余處，避免二次開鑿造成結構破壞及觀感破壞。

(3)通過BIM技術輔助塔吊型號及數量、集水坑聯通管、施工電梯出入口鋼平臺等方案分析優化，共節省項目直接成本237.1+6.2+9.55=252.85萬元，輔助發表論文4篇，專利2項，雙優化4項。

(4)通過汕頭國瑞醫院項目BIM技術應用的實施，有效降低了項目的管理成本，顯著提升了項目精細化管理水平，同時為我司培養了一支優秀的BIM技術應用團隊，促進公司信息化發展，提升公司品牌影響力，增強行業競爭力。