BIM技术在施工管理中的运用研究——以美瑞花园为例

田 琼，周 基，谭显通

(湖南科技学院，湖南永州 425199)

BIM技术用在设计过程中解决管线碰撞、精装修各工序配合、管线综合优化、专业设备定制及设备间深化设计等方面较多，但真正落实到建筑项目上进行施工过程中进行质量、进度、成本控制的较少，本文以美瑞花园项目为例，根据项目施工现场提供的数据结果进行对比分析，探讨BIM技术在施工管理中的运用。

1 工程概况

美瑞花园是广东省中山市的一个商业住宅小区。总用地面积27 205.6 m2，总建筑面积58 987.50 m2，其中地下13 619.0 m2，地上45 368.6 m2，拟建7栋15层框剪结构住宅楼，设一层地下车库，开挖深度为 4.50 m，建筑基地面积3 672.65 m2，具体建筑信息如下表1所示。场区交通便利，大型施工设备可进场施工，拟采用桩基础施工。

表1 住宅建筑层数、高度、面积及建筑分类

该住宅小区建筑结构形式为高层住宅采用剪力墙结构、部分底部带商铺住宅采用部分框支剪力墙结构，垃圾站、公厕、沿街商业及地下车库采用框架结构。基坑周边现地面标高约为2.00～2.50 m(绝对高程，下同)，地下室底板垫层底标高为-0.70 m及-1.70 m，承台底标高为-1.40 m及-2.40 m。其中1～3区、5区基坑设计深度考虑至底板垫层底，故基坑开挖深度为1.70～2.70 m；4区及6区基坑设计深度考虑至承台底，故基坑开挖深度为2.90～3.40 m。

2 BIM技术在施工前期的应用

因该项目的工程量大，工期紧，且部分工序采用平行施工，施工前期的施工规划和整体布署，对后续施工通畅性和便利性以及施工进度、施工成本、施工质量都有极大的影响。故该工程应用BIM技术进行施工前的模拟应用，分别对施工图纸进行自审，根据项目特点对施工方案进行优化选择，对施工进度进行合理布置，对重点难点施工工序进行动画模拟，提前准备，为项目实施保质争优，绿色环保施工打好基础。

2.1 施工前BIM场地平面布置合理化设计

运用BIM技术进行施工前期准备，利用BIM三维场布软件，在施工前期就可将拟建建筑及场地基础信息绘制成直观可视的三维模型，利用软件进行模拟各阶段的施工场地布置，合理安排临时设施的搭建，建筑材料、机械设备的堆放保存场地及堆放位置，水网电网的布置，使场地布置合理化，减少二次搬运概率(图1)。

图1 场地三维模型

2.2 施工前BIM进度计划优化设计

本工程根据施工图预算利用传统的管理人员经验粗略编制施工进度计划，然后采用BIM技术进行计划编制精细合理化的施工模拟。首先，利用广联达BIM算量；然后再进行施工过程、施工段、施工层的划分并且排序，并且根据施工时所需的技术间歇和组织间歇，合理安排施工流水；再以施工进度计划导入Navisworks软件进行全过程的模拟施工，探讨施工合理性，再以此编排更科学客观的施工进度计划，做好全面布署工作。

2.3 施工前BIM施工方案合理性挑选

美瑞花园工程地下一层，开挖深度为 4.50 m，根据分段分层的原则进行开挖，土石方开挖及运输的规划空间较大，第一层土方于现地面开挖，首先，需清理平整施工临时道路路基，在路基上铺设临时道路出运土方；其次，模拟实地环境，根据标高控制，在地下工作面铺设临时道路出运土方，经过BIM动画模拟，可以优化余土外运工程的施工路线找到最合适的施工方案，。

3 BIM技术在施工中的应用

3.1 质量管控

3.1.1 全面整合各专业施工图纸

本工程采取全新的BIM技术图纸会审方式，通过计算机将所有专业施工图信息集成生成一个整体三维建筑信息模型，它能涵盖建筑整体所有各专业设计效果。运用BIM碰撞功能，便能提前的将不同专业设计时有冲突的部位全部进行标记，并且提醒专业人员及时进行协调修改。如图2所示，通过BIM软件将各施工图模型整合至一个建筑模型中进行浏览和审阅，提前发现各施工图之间的冲突，在施工之前就将冲突协调修改完善，确保施工时各专业工程互不干扰，保障施工的流畅性，从而提升生产效率，保障工程的施工质量。

图2 各专业施工图整合三维效果

3.1.2 施工建筑材料与模型材质关联管控

BIM三维模型中材质可以随设计要求及实际施工选用材料标注，明确设计要求中各部位所需材料品种类型和规格，标注材质性能和施工工艺要求，并且，利用移动APP同步模型所有信息。以便于施工时，工程师们能实时实地地严格管控所用材料的规格和要求，确保工程质量。

3.1.3 实测实量数据集成管控，保障工程质量

实测实量是施工过程中必不可少且任务量极大的一项重要工作，核查施工完成后工程部位的原始尺寸是否满足设计要求是工程质量评判的一个重要标准。而利用BIM技术的可视化模型，则可以对实测实量数据进行系统化的管理，在实测不满足要求的部位进行标记，其精细程度可以详细至某一梁某一柱某一墙，如图3所示。而大数据的积累总结，也是可以帮助施工单位在后续同类施工中采取针对措施改进，以此保障工程的施工质量。

图3 三维模型标记管理

3.2 安全控制

3.2.1 BIM危险源标识

本工程为商住建筑群，且各栋建筑楼层高度均超10层，高空作业多，漏天作多，地下作业也多。利用BIM技术将施工中易发生安全事故的施工工序和部位在BIM模型中进行注明标记，施工时着重注意该部位的施工安全管理。施工完成后，需要进行的安全防护及隐患处理的方面也将及时安排人员进行跟进管理，采取有效的安全管理措施，实时杜绝安全事故的发生。

3.2.2 BIM高危性分部工程施工模拟施工

本工程为高层商住楼群体建筑，在某些施工中需注意施工安全生产问题，如在塔吊安装、楼层卸料平台安装、基坑边坡土方开挖、高大模板支模加固等危险性较大的施工方面，利用了BIM模拟施工，集中施工人员和管理人员进行技术交底。在本工程桩基础施工前，利用BIM技术模拟施工，优选出最优打桩顺序与施工区域划分。在基坑北侧靠公园段采用混凝土支护桩支护，其施工也具有一定危险性且工序复杂，施工质量直接影响整个工程的质量，故也使用模拟施工对工人进行施工工艺要点交底。

3.3 进度控制

进度管理一直是工程管理人员的工作重点，管理人员在施工过程中需要对照施工进度计划对工程进度进行实时对比分析，从而进一步对施工进度进行管理控制。传统管理模式一般利用横道图对比法进行计划与实施对比，前后工序进度的关联性进度控制更多依赖管理人员的经验，对工程整体计划缺乏一个系统的管理工具。利用BIM建筑信息模型的实时性与系统性特点，管理者可以更便捷地了解工程各部位的施工进度及实施情况，并根据实际情况对其做出调整与管控。

3.4 成本控制

3.4.1 精准备料

精准备料是工程项目有效控制成本的一大施工管理目标，为了实现这一目标，本工程在各施工阶段，利用BIM算量软件与模拟施工软件计算出所需材料、人工，以及为了满足施工条件所需要投入的人工和材料，结合现场实际场地储存条件，选择最优备料数量，然后便传达至物资管理部门精确备置本阶段施工材料。从而避免备料不足时的影响工期现象，或备料过多超出施工场地储存容量导致物料损毁或质量出现问题而产生浪费现象发生，有效控制了成本。

3.4.2 减少返工整改

返工整改不仅误工误时，甚至还会带来较大的经济损失，故需最大限度减少此类现象出现。利用BIM技术进行施工图整合、对关键工序和复杂工序技术人员与施工人员进行三维动画模拟施工技术交底等等均能有效降低返工整改现象的发生概率。减少返工整改，从成本角度来说也是避免了不必要的额外工程支出，也是节约了工程施工成本。

3.4.3 提前识别，减少工程额外成本

在本工程基坑支护施工过程中，因南侧基坑边实际场地标高与设计文件略有不符，导致距离基坑外城市道路也小于基坑支护设计所示，故实际施工无法采用其放坡方案进行放坡开挖、喷锚支护。在工程测量人员给出现场实际测量数据后，导入其三维建筑模型计算，结果表明无法按照设计放坡坡度要求进行放坡，故迅速联系建设单位与设计单位商讨，南侧靠近“科技东路”段改用12 m“拉森”钢板桩支护，建设单位承诺给予签证，这也避免了后续的诸多麻烦，节约了额外成本。

4 结束语

BIM技术在项目管理上的应用，使得工程项目在各项管理上快速、准确获取工程管理所需的各种基础数据和信息，对管理者的决策给予了巨大的帮助。BIM技术的虚拟三维模型和3D、4D关联数据库为项目工程进度保证，工程成本、安全、质量控制，解决工程难点问题等提供了帮助。项目各方管理上的协同、配合、共享、合作效率也进一步提高。利用BIM技术、互联网技术、云技术的结合拥有与项目部的对称的信息，可以及时、准确下达指令，减少了沟通的时间成本，实现项目精细化管理，成就了建设方与施工方的双赢。该项目首次利用BIM技术进行虚拟建造提升项目精细化管理水平，得到了同行和业界的高度赞赏，也取得了很好的经济效益与社会效益。