BIM技術在超高層項目穿插流水施工中的應用研究

王劍

現階段，現代化的建筑朝著高層和超高層方向發展，有效緩解了土地資源緊張的問題，擴大了地下和地上空間的利用。相比普通建筑來說，超高層建筑結構更為復雜，對設計、施工技術人員的專業綜合管理提出了更高的要求。建筑工程項目在實施過程中本身具有復雜性、系統性，包含不同專業、不同工種、不同部門之間的交叉工作比較多，隨之而來的施工組織困難、各類資源損耗大、安全隱患多等問題越發凸顯。建筑工程各參建單位要結合行業發展現狀，對施工組織方式、管理手段進行優化、改進，積極應用信息化、現代化技術強化建筑工程項目施工全過程的協同管理。

一、BIM技術在超高層項目運用的優勢

與普通住宅工程相比超高層項目工程量巨大，是高層住宅的三倍甚至以上，施工實施過程中，涉及到大量的建筑材料、設備和大型的施工機械設備，以及需要高素質的人才作為后盾。運用BIM技術可以模擬分析項目實施過程情況，進而合理安排調配資源。在超高層建筑施工中，工序繁多，需要高空作業，為保證施工過程安全，可以使用BIM技術制作工序模擬動畫，找出施工過程中的安全隱患，做出合理的計劃并投入充足的安全防護設施。由于超高層項目的特殊性，對施工質量具有非常高的要求，除了一般的要求以外，還要保證結構的穩定性以及關鍵節點施工的可行性。綜上所述，超高層項目的施工過程必須以較高的實施標準來進行，否則會因為組織不周全，導致嚴重的事故。通過建立BIM模型可以實時模擬超高層項目的建設，在這個過程中規范超高層項目施工人員的操作行為，更好地規劃項目實際進程，準確和及時發現施工過程中潛在的問題和風險。

二、BIM技術在超高層項目穿插流水施工中的應用措施

1. 在施工組織機構中的應用

以BIM技術為基礎，通過項目管理平臺，借助BIM三維的可視化效果，更加直觀地反映項目進度情況、質量情況、安全管理、施工記錄情況等內容。快速了解項目實施情況，解決施工專業多、協調困難問題。積極構建和應用BIM技術，結合BIM信息管理系統和穿插流水施工管理模式，大幅提高建筑工程項目的集成化、信息化管理水平。研究BIM技術在超高層項目穿插流水施工中的應用是促進建筑行業實現信息化、現代化、集成化發展的重要途徑。BIM信息管理系統的構建可以統籌協調不同施工項目的施工內容，根據高層建筑工程項目的工程特點，在各參建方中設置BIM負責人，項目BIM團隊由總包方和分包方的BIM負責人共同組成，強化BIM信息管理系統的細節化管控，使得BIM管理技術貫穿于建筑工程施工的全過程，以推動不同子項目的平行、穩定、順利開展。

2. BIM技術在穿插流水施工工序組織中的應用

施工工序組織是決定穿插法施工效果和應用價值的關鍵因素之一。施工組織方案依靠管理人員工程經驗進行制定，考察的是設計、施工、管理人員的專業水平能力。由于建筑工程項目施工組織工序所涉及的內容比較多，在不同施工內容、不同工序銜接方面容易出現錯誤。如果對重點、難點、要點、關鍵點以及施工工序的安排不合理，很容易引發工程安全事故。基于以上問題，在現代化建筑、大型建筑項目中應用BIM技術和穿插施工模式相結合的方式，對整個工序進行模擬，在設計階段加強對具體問題的分析，同步考慮空間因素、事故現場環境、施工設備、施工材料對建筑工程項目施工質量、施工進度產生的影響。建筑工程項目中應用穿插式流水施工工序組織BIM技術的應用主要體現在以下幾個方面：

（1）土建施工階段的施工方案精細化模擬應用。在土建主體結構施工中應用穿插式施工模式和BIM信息系統可以對工作面分配和交叉內容進行展示，根據施工質量要求選擇、對比多個施工方案，利用BIM技術和計算機系統進行建模，對施工現場具體情況實現高度模擬和演練，在設計階段解決設計不合理、施工方案不科學或者與實際施工情況不符的問題，通多動態分析可以提高施工方案的合理性、有效性。在住宅建筑主體結構外墻PC吊裝施工時和主體結構支模階段，利用Navisworks軟件可以對建筑實體進行內部瀏覽，同時模擬起重設備的工作狀態，判斷在PC構件吊裝過程中，在橫向、縱向空間內容有無其他施工內容交叉。在模擬過程中，若垂直方向或者水平方向出現交叉，可結合土建施工現場的具體情況進行判斷、調節、協調，保證施工方案的可行性。

（2）水電安裝階段的碰撞檢查和空間分析應用。在選比不同施工方案時，結合BIM技術和計算機軟件系統，可以創建相應的BIM機電模型。要根據地下水電系統安裝的具體需求，構建與施工現場情況相符合的BIM模擬場景，使用的Revit軟件隱藏其中一類設備并導入Navisworks軟件，測量藏水管保留風管狀態和隱藏風管保留水管狀態下的空間大小。通過Navisworks軟件進行添加視點，制作工作集，添加不同機電的安裝順序，制作施工動畫，找出最適合的安裝工序，確定各類設備的先后安裝次序和工作面布置，實現設備的精細化管理。

（3）精裝修階段的工序管控分析應用。在生產管理環節，通過BIM5D生產管理系統，BIM模型關聯施工進度，將任務分解，結合項目進度計劃軟件，制定每周施工進度計劃，通過三維模型與現場進度掛接，明確各項任務的部位、時間等信息，清晰直觀了解各階段資源配置情況，減少工作面沖突。對重難點部位提前預警，做好資源配置，使現場有組織地進行管理，保障施工組織策劃的合理性。BIM技術信息化管理系統的可視化功能，可以對現場施工場景做出真實空間的BIM模型，真實空間的尺寸和360度視角可以讓施工人員清晰地識別施工現場的具體情況，利用模擬分析協調施工現場的不同工序。利用Navisworks軟件，對環境進行測量。在精裝修階段利用穿插流水施工模式和BIM技術相結合的施工模式，裝修BIM負責人利用Revit軟件，根據施工圖紙進行三維建模，導入到Navisworks軟件之后對施工實地場景進行高度模擬。可以從第三視角全方位、多角度觀測裝修內容內部的場景，精確計算、測量具體空間內的尺寸和面積，得出多個施工工序平行施工過程中存在的安全問題和可能產生的影響。實現施工工序和施工面的合理控制可以大幅提高施工質量。傳統的施工控制模式主要依靠管理人員的工作經驗和二維施工圖紙，很難發現各施工工序之間的交叉和碰撞問題，應用穿插式施工模式時很容易引發二次返工問題，延緩施工工期的同時對施工質量、施工安全的控制也會造成很大的影響。

3. 穿插流水施工進度計劃編制BIM應用

施工進度的控制也是建筑工程中不可或缺的一部分，在工程進度控制中應用BIM技術可以全面展示出工作面的交叉、分配，以便管理人員合理分析、制定進度計劃。加快施工進度控制的精細化、智能化程度，管理人員可以從多個方面分析影響施工進度的各類因素，收集相應數據，以更加直觀、形象、具體的形式呈現出交叉、平行、同步施工過程中存在的問題，從而確定工程總工期和關鍵線路。當出現實際施工進度與預期施工計劃不符的問題時，可以及時發現，通過調整施工方案使施工進度計劃與實際施工進度保持一致，以保證參建主體的經濟效益和社會效益。

二、BIM運用實例：上海某企業總部項目

1. 項目難點

（1）樓層高；

（2）項目參與方多；

（3）技術信息量大；

（4）資金成本控制難。

2. 解決辦法

（1）BIM圖紙會審。為提供最合理的溝通方式，使用BIM可視化的特點，對本工程的圖紙會審與設計交底。BIM部門采用建模軟件，對本工程進行三維建模，然后對各專業模型進行復核和算量統計，從而達到最優的方案。

（2）機電專業綜合管線優化。利用BIM技術對全專業模型之間進行碰撞檢查（構件和管線、建筑與結構、結構與管線等）。優先計劃安排給排水、暖通、電氣照明等機電專業設備的安裝順序和空間，對于施工中的設備擺放、物料位置進行合理規劃，在施工前期找出未來會產生的問題及矛盾，及時調整不合理的地方，降低傳統平面圖紙模式的錯、漏、碰、缺等現象的出現，提升施工效率和質量，縮短工期。

圖1 BIM綜合管線優化圖

（3）BIM施工進度控制。根據資源限制和總工期需求，考慮施工方案、流水段劃分、施工工藝，在項目3D模型中添加時間進度，從而變成4D模型以便及時調整施工進度計劃。

（4）利用BIM模型對工程進行質量控制。由于在模型的管線綜合階段，已經把所有碰撞點一一查找并解決，且模型是根據現場的修改信息即時調整。因此以BIM模型為衡量標準判斷施工現場是否是按模型施工。

圖2 BIM質量控制圖

在超高層項目工程施工過程中，BIM技術結合穿插流水施工的應用，能充分發揮出BIM技術在穿插流水施工管控和三維可視化模擬應用中的技術優勢，顯著的提升項目效益。