基于BIM技术的智慧工地建设

文｜马明磊 李敏

随着信息技术的发展，软件辅助手段已渗透到工程设计、施工与运维的各个阶段。然而在工程建设的全生命周期，也存在信息传递共享不及时、不准确等问题。BIM(Building Information Modeling)技术很好地解决了这一问题，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计、施工、运维等各方人员都可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。“十二五”、“十三五”期间，住房和城乡建设部重点推进BIM技术的普及应用，在2015年6月发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提出了“到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。以下新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%：以国有资金投资为主的大中型建筑；申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区”的发展目标。BIM技术的应用极大地提升了工程管理和质量水平，而BIM作为智慧建造的核心内容，极大地推动了工程建设向信息化发展。

BIM在智慧工地中的应用

智慧工地建设首先通过BIM+GIS技术进行项目前期场地的选址，通过BIM三维建模对施工场地内各功能区的划分，包括场站建设、便道修筑路线等，通过模型对塔吊的工作范围、吊重、塔吊的利用率，工作人员和车辆的入场、出场路线进行模拟，实现三区分离、人车分流，塔吊能满足施工的需求，在用人高峰期及车辆进出场高峰期施工场地能井然有序的运行。

智慧工地的建设基于施工现场管理云平台，集成了进度、质量、安全等所有工程信息，这些信息又整合在一个三维模型中。大部分情况下，BIM模型的精确度决定了智慧工地的开展程度。智慧工地建设中，BIM模型的应用主要体现在以下几个方面：

一、工程量的统计

BIM模型创建完成后，通过对模型的计算，能够分析出不同施工节点钢筋、混凝土等材料用量。以中建八局杭州某高架桥梁工程BIM建模为例，通过Revit模型可以直接提取混凝土工程量信息，与设计图纸工程量几乎一致，与现场施工混凝土用量之差可以控制在2%以内。在钢结构中，可以通过对模型的分解，直接根据三维模型加工钢构件。

二、可视化交底

通过BIM的可视化特点，对施工方案进行模拟，对施工人员进行3D动画交底，极大地提高了施工工艺的可视化程度，更有利于技术人员和现场施工人员了解方案的实施。

三、节点分析

通过对设计图纸的解读，对复杂节点进行BIM建模，通过模型对复杂节点进行分析。比如复杂的钢筋节点，在模型建立后，对模型进行观察，找到钢筋的碰撞点，对钢筋的布置进行优化；也可以模拟模板支撑体系的受力状况，以确保模板支撑体系的施工安全。

四、碰撞检查

管线施工中，预留孔洞未预留、机电、设备管线安装时发生碰撞等问题时常发生。面对这些情况，传统解决办法就是在墙体、楼板上再次开凿，安装管线时相互交叉而减少楼层实际使用空间。而应用BIM技术，在设计图纸下发后，根据设计图纸，对建筑物进行综合建模，把预留孔洞在三维模型中高亮显示，直观的显示出各个位置的预留孔洞，并给施工人员交底，防止遗忘。在结构、建筑、机电、设备模型都创建完成后进行合模，分析出各碰撞点，与设计进行沟通，对设计图纸进行修改。利用BIM技术解决碰撞问题，最大限度降低施工返工，节约工期，节约成本。

五、物料的实时管控

传统的工地管理模式中对物料、设备的管控力不强。一般由技术部门提出材料计划后，由物资部门进行采购，然后由物资部门反馈材料到达现场的时间，材料到达现场后由物资部门进行签收。在这个过程当中，物资不能按时到场，到场材料不足或不合格等情况时常发生。

而基于BIM技术和云平台技术的物资系统可对进场物料跟踪管理。结合二维码等电子标签，对进场材料、机电设备、钢结构、取样试件等进行物料进度跟踪管理。对材料的进场情况进行实时监控，管理人员能随时了解主要材料的进场情况。在机械、设备管理方面，可以根据施工进度计划模拟，合理安排机械、设备的进、出场时间。

六、视频监控

现今视频监控技术已成为绝大多数工地施工的标准化要求之一，而结合BIM技术，可以更直观更方便地查看工程中每一个点的视频监控。

“智慧工地”中的远程监控，不仅仅是对施工场地及周围装几个摄像头、然后在项目部成立一个监控室，对施工场地进行监控。而是通过互联网，使建设单位、施工单位、监理单位、建设主管部门通过手机APP和PC端，实时地了解施工现场的进展情况，做到透明施工。例如在中建八局杭州某高架桥梁工程中，通过智慧工地云平台系统，可以查看模型中相应点位的视频监控，随时掌握现场施工进度，以及安全、质量、劳动力等信息。

七、 BIM5D全方位模拟

BIM5D模拟除了将三维模型结合了人、机、料，还将时间和成本等信息加入进去。利用可视化的BIM5D模型，其能提供给现场管理人员的信息程度较图纸所能显示的更为丰富，能使得团队对工程有更好的描述性、解释性、评估性与预测性，使团队间的沟通变得顺畅，帮助团队对于工程执行的决策更加完善，促使工程质量变得更良好。

BIM5D的应用更能反应智能化和精细化，因为其强调工地各方的融合，包括安全、生产、技术、商务各个体系，基于时间要素形成成本的动态管控，更精准的控制现场生产。

结语

BIM技术为项目的生产与管理提供了大量可供深加工和再利用的数据信息，通过以BIM、无人机技术、云计算、物联网、绿色建造等为代表的当代先进技术的综合应用，为项目精细化管理提供了强有力的保证，安全、绿色、智能的智慧工地必将成为建筑施工行业发展的方向。