BIM技術(shù)在某工程施工階段方案優(yōu)化的應(yīng)用研究

羅茂穎，張 馳，劉 冬

(四川師范大學(xué) 工學(xué)院，四川 成都 610101)

1 工程概況

OPPO(重慶)智能生態(tài)科技園是OPPO智能科技有限公司的重點工程，建成后計劃承擔(dān)OPPO生產(chǎn)任務(wù)的1/3，是OPPO集團體現(xiàn)科技化、信息化、現(xiàn)代化的重要門戶，同時是OPPO數(shù)萬員工工作及生活的樂園。項目規(guī)劃建筑用地面積約1 521.32畝(1畝≈666.67 m2)，總建筑面積約127萬 m2，分兩期實施。

2 BIM技術(shù)必要性及項目實施管理流程

2.1 BIM技術(shù)必要性

本項目工程體量大、占地廣、工期較短，計劃從樁基施工到具備生產(chǎn)設(shè)備搬遷條件僅13個月；項目面積大，安全管理點多面廣，安全保障難度極大；涉及參建單位多，其中包括項目管理單位、總包單位、設(shè)計單位等9家單位。BIM技術(shù)可解決專業(yè)配合不夠、施工配合不協(xié)調(diào)、設(shè)計考慮不深入、圖紙質(zhì)量不高等問題，大大減小返工和修改的問題，可實現(xiàn)節(jié)約項目成本、縮短工期的目的。有效提高項目各參與方的交流和溝通，合理安排進度計劃，優(yōu)化施工方案對比，解決項目原施工圖紙中存在的設(shè)計不合理并進行深化設(shè)計。

2.2 項目實施管理流程

為保證BIM能夠在本項目中有條不紊的開展，保證成果質(zhì)量，做到每一個成果都有依據(jù)、可追溯。制定BIM實施流程見圖1，確保BIM工作的順利開展。

圖1 項目實施管理流程圖

3 施工階段BIM應(yīng)用方案

根據(jù)OPPO智能生態(tài)園項目特點，基于設(shè)計階段提供的二維施工圖，重點研究施工管理階段的BIM 體系建立、現(xiàn)場總平面布置、碰撞檢查、機電深化設(shè)計、施工方案對比分析等，實現(xiàn)基于BIM技術(shù)應(yīng)用的精細化管理。在施工階段，基于BIM技術(shù)協(xié)同各參與單位(總承包、分包、監(jiān)理、質(zhì)檢等)，達到高效溝通、減少變更、提質(zhì)增效的目標。

根據(jù)本項目實際情況，采用Revit、Fuzor、Lumion等軟件進行 BIM 技術(shù)應(yīng)用。針對項目技術(shù)難點，主要從場地規(guī)劃管理、管線綜合優(yōu)化、各專業(yè)之間及專業(yè)內(nèi)部碰撞檢查、施工方案對比、可視化模型展示等方面進行應(yīng)用。

3.1 施工場地布置

在項目開始前，對基礎(chǔ)施工階段、主體施工階段、裝修施工階段的場地布置進行虛擬建模，提前對場地布置進行優(yōu)化。進行施工臨建布置、塔式起重機運行空間分析、重型起重機等設(shè)備行走路線優(yōu)化、鋼筋等材料臨時堆放區(qū)布置、現(xiàn)場人員安全分析等，合理安排施工總平面，為總包、分包等參建單位協(xié)同創(chuàng)造必要條件，充分考慮綠色施工和降低成本要求，用 BIM 三維模型體現(xiàn)現(xiàn)場臨建的位置與空間變化場地模型見圖2。

(a)基礎(chǔ)施工階段

(b)裝飾施工階段

(c)主體施工階段圖2 各階段的施工場地模型

3.2 綜合管線優(yōu)化

1)機電管線綜合。依據(jù)設(shè)計院提供的機電藍圖、土建總包提供土建模型、業(yè)主提供各區(qū)凈高要求，在滿足機電管道、設(shè)備便于安裝、便于檢修，不改變使用功能的情況下，對機電模型進行搭建，并進行優(yōu)化。由于業(yè)主對美觀要求高，所有管道不能明露，且大部分室內(nèi)均不設(shè)置吊頂，增大了管線綜合調(diào)整難度。

2)二次結(jié)構(gòu)碰撞與洞口預(yù)留。由于本項目管道密集，成排管道寬度大、數(shù)量多，與二次結(jié)構(gòu)碰撞較多，為避免管道與二次結(jié)構(gòu)碰撞，對機電管線優(yōu)化時充分考慮結(jié)構(gòu)柱、圈梁、門窗過梁位置，提前優(yōu)化管道走向或調(diào)整二次結(jié)構(gòu)位置，避免碰撞。

將已排布完成的機電管線綜合模型與砌體模型整合，檢查機電管道與墻體的碰撞，提前預(yù)留單根、成排水管、風(fēng)管、橋架的洞口位置，并在砌體模型中生成預(yù)留洞口，出具紙質(zhì)版圖紙進行報審。

3)支吊架優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)綜合管線排布情況，布置綜合支吊架模型，利用受力分析軟件進行三維綜合支吊架受力計算，驗算其是否符合力學(xué)要求，根據(jù)受力計算書數(shù)據(jù)對三維綜合支吊架規(guī)格進行調(diào)整。確定支吊架規(guī)格后，依據(jù)支吊架布置規(guī)范進行布點設(shè)計，并導(dǎo)出支吊架預(yù)制圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3.3 施工方案對比

利用BIM進行施工方案對比，相較于傳統(tǒng)施工方案對比更加清晰、準確。如圖3所示，優(yōu)化4根DN450的空調(diào)水管與排煙風(fēng)管交叉，方案1為風(fēng)管上翻、空調(diào)水管下翻，避開碰撞，此方案雖然節(jié)省車間凈高空間，但空調(diào)水管翻彎過多，管道焊縫增加20多處，增大漏水風(fēng)險，增加施工難度且增加成本；方案2為水管不翻彎，風(fēng)管下翻走管道下部，此方案雖然局部凈高略有降低，但是減少焊接管焊縫，又方便施工。最終綜合考慮選擇方案2進行施工。

(a)方案1

(b)方案2

(c)現(xiàn)場實際安裝情況圖3 施工方案對比

3.4 室外管網(wǎng)深化設(shè)計

根據(jù)設(shè)計圖紙搭建室外管網(wǎng)模型、場地模型，提出設(shè)計問題。地形模型搭建時，由于地形與等高線之間水平距離不一致，分包單位難以保證電氣、給水管道等未提供安裝高度管道的覆土高度是否滿足設(shè)計要求，利用CIVIL 3D搭建場地模型，通過模型、圖紙指導(dǎo)施工。

完成室外多專業(yè)模型搭建后，通過整合室外地形、機電、各子項模型綜合，發(fā)現(xiàn)多專業(yè)碰撞問題，通過BIM模型輔助確認方案，最終由設(shè)計進行回復(fù)確認，BIM工程師再對模型進行更新。本項目室外管網(wǎng)優(yōu)化的主要內(nèi)容為：①將所有管件轉(zhuǎn)換成標準件；②所有構(gòu)件滿足覆土高度；③調(diào)整管道之間碰撞，保證安全距離，并充分考慮挖機施工空間，挖土、填土區(qū)域，便于現(xiàn)場施工。完成室外管網(wǎng)調(diào)整后，進行室外管網(wǎng)出圖，并報項管審查。為便于現(xiàn)場施工，所出圖紙在所有井位、管件處均有坐標標注，便于現(xiàn)場開挖。

3.5 吊裝方案模擬

利用Revit建立三維主體結(jié)構(gòu)和待吊裝設(shè)備模型，并導(dǎo)入Fuzor中進行施工模擬，根據(jù)初步施工方案確定行車路線及吊車站點進行匹配，通過觀察周邊結(jié)構(gòu)的干涉及作業(yè)車輛的行走路線模擬情況，對作業(yè)車輛的工作范圍及吊車站點的部署進行合理性調(diào)整，同時將最終的吊裝方案進行動畫交底至現(xiàn)場操作人員，確保方案的可實施性。

4 經(jīng)濟效益分析

在二次砌體預(yù)留洞口方面，本工程共計需開洞數(shù)量大致為1 060個，則后期開洞則需花費約為10.6萬元，其中不包括構(gòu)造柱與管道碰撞對構(gòu)造柱重新進行調(diào)整的費用。

外墻復(fù)合板埋件與結(jié)構(gòu)件碰撞，按照傳統(tǒng)方式施工，需要對第一步工序進行返工拆除、重新施工，僅外墻復(fù)合板與其他部分碰撞問題，共計節(jié)約30.02萬元(見表1)。

表1 復(fù)合板碰撞經(jīng)濟效益分析表

經(jīng)綜合估算，本工程應(yīng)用BIM技術(shù)共縮短工期65 d，直接節(jié)約成本達2 330萬元(見圖4)，并有典型性和可示范性，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

圖4 經(jīng)濟效益分析表

5 結(jié) 語

本次項目作為重慶市渝北區(qū)政府重點項目，通過BIM技術(shù)將安全、質(zhì)量、工期、成本精細化管理手段進行提升，為BIM技術(shù)在其他項目中的應(yīng)用起到引導(dǎo)作用，使區(qū)域建筑業(yè)朝向更加健康的方向發(fā)展，同時為企業(yè)創(chuàng)建標準，培養(yǎng)人才，對行業(yè)發(fā)展做出貢獻。

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