基于BIM技術的土木建筑工程施工方法

聶 瑋

隨著新技術在建筑行業的應用，傳統施工管理方式已經無法滿足建筑項目施工管理需求，因此施工單位應積極更新施工管理理念，創新施工管理辦法。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術是在計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）的基礎上發展起來的，將其應用在建筑工程施工中能夠讓全體施工人員準確了解建筑信息，從而達到節約生產成本、提高生產效率的目的。

1 基于BIM 技術的土木建筑工程施工

1.1 安全管理

1.1.1 利用BIM 技術提升施工安全管理水平

在開展安全宣傳教育時，施工管理人員可以利用BIM 信息化模型展示項目現場施工情況，幫助作業人員直觀、準確地了解施工現場的危險部位，增強作業人員的安全意識。另外，管理人員還可以視頻的形式播放施工現場安全組織與安全管理的相關內容，并要求施工人員觀看，從而在施工準備階段達到防患于未然的效果，實現安全生產的目標[1]。

施工管理人員可以將建筑信息模型作為基礎，利用BIM 技術設計相應的施工環節并制作成視頻，在視頻中突出注意事項，組織一線施工作業人員觀摩學習，使作業人員在精確了解施工環節的基礎上，掌握規范的施工方法，降低安全事故發生的概率。

1.1.2 利用BIM 技術促進施工安全管理協調

土木建筑工程項目具有部門多、一線作業人員數量多以及工序復雜等特點，管理人員在施工過程中需要跨行業、跨工種傳遞施工資料。在BIM 技術的支持下，管理人員可以利用施工安全管理平臺共享現場信息，提高施工信息的傳遞效率，使各部門及時了解工程項目的施工變動，從而做好工作的溝通和銜接。此外，管理人員還可以利用三維信息化建筑模型促進各組織協調，強化各組織間交互的有效性[2]。

1.2 參數化建模

1.2.1 設計階段建模

技術人員可以利用建模軟件建立BIM三維信息化模型，然后將各部門模型整合成一個綜合的三維信息化模型，建模流程如圖1 所示。

圖1 建模流程

1.2.2 施工階段建模

在施工階段，技術人員可以利用BIM信息化平臺集成建筑三維模型和施工場地臨時設施等信息，而后獲得BIM 集成效果圖。

1.2.3 動態施工模擬

在進行動態施工模擬時，技術人員需要將工程項目的各類參數與施工安全管理計劃相結合，以便及時發現施工現場的安全問題，確保施工的科學性與有效性。

基于BIM 平臺的動態施工模擬步驟為：第一步，將BIM 信息化平臺界面切換到平臺時間視圖；第二步，導入土木建筑工程的具體施工計劃；第三步，將具體施工計劃與各部門所建立的三維信息化模型相關聯；第四步，選擇所要動態模擬的時間范圍；第五步，選擇數據查看；第六步，核對各參數信息；第七步，開始模擬。

1.2.4 安全檢查系統

施工管理人員可利用BIM 技術創建基于施工安全管理的三維信息化模型，并通過外部對接檢測形式查找土木建筑工程施工安全問題信息。具體操作中，施工管理人員可以利用廣聯達BIM 瀏覽器識別施工安全問題并展現相關的信息和參數，最后以圖片形式存儲[3]。

2 基于BIM 技術的土木建筑工程施工質量管理

2.1 基于BIM 技術的4M 管理

（1）施工人員（Manpower）。相較于傳統的現場資料保存、辦公室歸類整理以及文件上報的形式，施工人員可以利用移動智能設備下載與BIM 技術相關的客戶端，掃描和對比現場的實際施工情況，并將現場的質量信息立即上傳至BIM 模型中，以此來提升施工質量管理的水平[4]。

（2）施工設備（Machine）。在施工準備階段，施工管理人員可以利用BIM技術檢查施工現場的機械設備，還可以通過模擬分析的手段查看現場施工設備的布置是否合理。此外，管理人員還可以利用施工質量管理平臺查看施工設備的工作狀態是否正常。

（3）施工材料（Material）。施工管理人員可基于BIM 平臺建立施工材料數據庫，將項目的施工材料數據庫與各階段的施工計劃聯系起來，強化施工材料的管理，全面提高管理水平。同時，一線作業人員在施工過程中需要根據工程量領取施工材料，避免材料浪費，從而降低材料使用成本。另外，管理人員也可以依照BIM 平臺中形成的工程材料清單審查施工材料的質地、尺寸等參數，防止不合格的施工材料進入場地。

（4）施工方法（Method）。在土木建筑工程施工質量管理中，BIM 技術的應用只能作為一個輔助手段，不能完全替代傳統的施工管理工作。BIM 技術在施工方法管理中能夠起到重要的管控作用，管理人員可以利用BIM 技術的模擬演示功能對不同的施工工藝和方法進行仿真演示，選擇更科學的施工方法，達到提升施工質量的目的。

2.2 基于BIM 技術的施工過程管理

2.2.1 施工前

（1）技術交底。目前，施工方可以利用建筑信息模型中的相應功能與設計方案開展技術交底工作，在保證技術交底工作科學性的基礎上提高施工效果，預防施工中存在的問題[5]。

（2）碰撞檢測及預留洞口。施工管理人員將工程土建信息與BIM 信息模型整合，并將整合后的數據導入Navisworks 軟件中就能夠在土木工程項目施工前進行管道設備的碰撞檢測，明確產生碰撞的位置。該軟件生成的碰撞檢測報告與預留洞口報告是施工質量管理的重要數據，施工管理人員需要對比碰撞點，科學評價碰撞點的嚴重性，調整局部施工。

2.2.2 施工中

在施工過程中，施工管理人員可以要求現場作業人員拍攝結構標高、管道走向以及預留洞口位置的照片，并將這些照片上傳至質量管理平臺。然后，施工管理人員可以將數據圖片導入BIM 建筑信息模型中進行質量檢查，若發現施工質量問題或施工誤差，可聯系現場負責人進行施工整頓并再次檢查整頓后的成果，直至完全符合要求為止。由此可見，基于BIM 技術的施工質量檢查能夠降低工程返工率。

2.2.3 施工后

施工人員可以應用BIM 信息模型將施工中和竣工階段所收集的施工質量信息數據作為基礎，通過統計、分析、整合將這些數據與施工前建立的模型進行對比，明確工程完工后的質量信息是否與施工前模型中的信息一致，從而達成提高竣工階段質量管理水平的目的。

3 基于BIM 技術的土木建筑工程施工進度管理

3.1 建立4D-BIM 施工進度管理模型

3.1.1 系統模型結構設計

施工管理人員可利用Revit 平臺與Project 平臺創建4D-BIM 模型，并利用現階段廣泛應用的模型—視圖—控制器（Model View Controller，MVC） 軟 件系統設計模式建立土木建筑工程施工進度管理模型。施工進度管理MVC 系統體系結構如圖2 所示。

圖2 施工進度管理MVC 系統體系結構

3.1.2 施工進度管理平臺設計

基于4D-BIM 的施工進度管理平臺能夠解決施工進度管控數據不對稱的問題，同時也能夠打破信息孤島。4D-BIM 施工進度管理平臺如圖3 所示。

圖3 4D-BIM 施工進度管理平臺

4D-BIM 施工進度管理平臺能夠將進度管理滲透到每一個施工環節中，在具體應用中還需要利用工作分解結構（Work Breakdown Structure，WBS）功能軟件才能實現進度管理功能。管理人員可以在4D-BIM 施工進度管理平臺中細化土木工程施工進度。

在一級進度計劃階段，從4D-BIM 數據庫中導出施工進度管理所需資料，而后模擬分配施工現場的設備、物資和人員等。在二級進度計劃階段，可將BIM模型所呈現的工程量、各工種持續施工時間、初步制定的二級進度計劃錄入4D-BIM 施工進度管控平臺中。在三級進度計劃階段，管理人員可以反復模擬現場施工并將獲得的參數與二級進度計劃階段進行對比，若與預期的進度計劃存在局部沖突，則需要及時聯系施工現場的相關負責人員對一線作業人員進行技術指導，還要調查局部沖突發生的原因。

3.2 基于BIM 的施工全過程進度管理

3.2.1 施工前

施工管理人員結合工程項目進度規定與工程量等內容建立計劃施工進度并錄入BIM 信息模型中，同時各部門負責人要認真履行職責，在后期施工中如實上傳施工進度、施工時間以及其他參數，充分發揮管理數據庫的作用。

3.2.2 施工中

各部門負責人員按照實際情況將施工時間參數上傳至數據庫，施工管理人員將計劃施工進度與現場施工時間做對比分析，持續跟蹤現場的施工進度信息，并在現場施工進度與計劃施工進度存在偏差時聯系各部門負責人及時調整。如果出現施工進程不一致、施工方法不統一的問題，就需要管理人員先明確問題產生的原因，然后在BIM 信息模型中重新錄入進度的信息，此時BIM 信息模型將會再一次模擬現場施工，重新分配施工現場資源，為管理人員提供新的計劃。

另外，BIM 進度管理平臺具有橫道圖和進度表等功能，管理人員可以利用4D-BIM 施工進度管理平臺的各個功能追蹤施工過程中的施工進度信息。

3.2.3 施工后

土木建筑工程項目施工結束之后，管理人員可以將4D-BIM 進度管理平臺的進度信息作為參照，分析施工人員數量、設備數量，以及施工方法之間的關系，并通過施工進度的糾偏總結經驗，為下一次工程中的施工進度管理奠定良好的基礎。

4 結語

在實際施工過程中，缺少監督是造成建筑工程不能如期交付、施工質量不合格等問題的主要原因。針對這種情況，施工單位可以引入BIM 技術，基于BIM技術的建筑信息模型為施工安全宣傳教育、施工現場信息掌握以及工程施工進度控制提供基礎支撐。