BIM技术在狭小施工环境中的应用研究*

李建栋

(绍兴职业技术学院，浙江 绍兴 312000)

0 引言

BIM技术是集成数字信息的处理技术，在缩短工作周期、节约成本、提高生产效率等方面存在显著效果，能广泛应用于各施工阶段，受到人们的广泛关注和运用[1]。在狭小施工环境中应用BIM技术，预设施工方案和环境，可提前得出施工过程中可能遇到的困难和问题，以及时采取措施优化施工方案，从而保证工程顺利进行，提高生产效率。

狭小施工环境是指施工用地面积小于首层建筑面积3倍的施工环境[2]。狭小施工环境对现场人员组织、材料堆放、施工技术落实、安全防护等带来不同程度的影响。为克服狭小施工环境造成的不利因素，施工时往往采取做好各阶段平面设计、实行场内外加工、编制材料和机械使用时间等维度协同措施。采用BIM技术能够利用模型优势、各维度之间的信息，提高应用效果。

1 BIM技术在狭小施工环境中的应用

1.1 应用内容

1)深化设计 建立基本三维模型后，可利用BIM技术对临时设施、工程降水、脚手架搭设、模板支拆、塔式起重机使用、垂直运输等环节进行安全计算，通过施工模拟、碰撞检查，优化施工方案。

2)现场平面布置 使用BIM技术建立模型，辅助现场布置，有利于施工管理人员准确验证现场布置的有效性，可及时进行处理和优化[3]。

3)信息化材料管理 BIM技术可为材料采购、堆放、交工、使用计划和管理，提供更准确的数据支撑。

4)施工工艺模拟 BIM 技术的模拟性应用与施工技术和安全交底实用性强、针对性高、交互性好、体验性高[4]。

1.2 实施流程

1)制定实施目标与计划 BIM技术在施工过程中，首先要调研和分析施工需求，然后结合项目部在BIM应用中的资源投入，以及现场管理人员对BIM技术的掌握程度，组建BIM工作小组，制定适合工程建设的BIM应用目标，最后根据施工进度计划，制定BIM应用整体工作计划和每个BIM应用点的详细计划。

2)选择精度和标准 应用BIM技术前，首先制定不同实施阶段的BIM模型LOD等级。施工阶段BIM技术可根据施工现场作业需要，选择相应的进度和标准，让建模过程更加有效。

3)专业BIM模型和碰撞检查 利用BIM软件分别进行土建和机电建模，通过专业内和专业间的碰撞检查，事先找出图纸中的错误，进行管线综合，形成全专业模型。通过Revit、Lumion、品茗BIM等软件间的数据转换，制作场地布置、脚手架、模板、砌体等技术模型和安全、材料、质量等管理模型，结合施工进度计划进行4D模拟，优化施工方案。

4)BIM应用与持续优化 BIM模型能汇集所有的建筑信息，是各建设单位、参与人员协同工作的中心，施工单位通过模型可进行可视化技术交底、信息化材料管理、精细化出图等。同时基于BIM模型进行施工管理，持续将施工过程中产生的信息、变更及时记录于模型，形成BIM竣工模型。

2 典型应用案例

2.1 工程概况

杭州第七人民医院扩建项目位于城市核心区域，包括康复科、药房及6个病区，建筑高度32.10m，局部34.80m，总建筑面积约18 633m2，其中首层建筑面积为2 532.72m2，地下2层建筑面积4 649.72m2， 地上9层建筑面积13 790m2，连廊390.20m2，施工用地面积4 878.8m2， 属于典型的狭小施工环境(见图1)。

图1 医院扩建项目效果

2.2 BIM应用组织

施工单位成立BIM应用中心，施工前，BIM中心分析施工图纸、工程难点和甲方需求，初步确定本工程BIM应用点，制定BIM应用路线，派出BIM驻场代表，协调BIM应用各项事宜，收集施工过程中的信息(见图2)。

图2 BIM应用路线

2.3 BIM技术在施工中的应用

2.3.1各专业精细化建模

土建专业建模采用结构、建筑分层流水的施工方法，BIM建模按照实际施工顺序模拟施工过程，分析和查找施工过程中可能遇到的难点。机电专业采用消防、给排水、电气等平行建模，保证机电管道的连续性。建模时采用先翻模后核对的综合建模法，保证建模进度，提高建模效率。

应用于狭小施工环境的建筑实体BIM模型成果重点是各阶段材料与机械的类型和数量。因此，按照构件尺寸、位置、方向等LOD300等级标准进行建模。建模过程中不仅得到分部分项工程的各项数据，且发现5处土建图纸问题、23处机电图纸问题。BIM工程师及时与设计院沟通后，得到精准的施工图纸，避免因图纸错误造成的损失。

2.3.2碰撞检查与优化

施工阶段的碰撞检查是各专业BIM工程师将设计文件和施工方法融入BIM模型设计中，提前发现问题，通过协同优化设计，避免工程返工。

项目在已建BIM模型基础上，将各专业模型分为基础、主体、安装、装饰等标志性的施工阶段。以施工阶段开始工作为界限，合成各专业的BIM模型，并进行碰撞检查和优化，此时产生的BIM模型是各阶段施工场地布置的依据。

对BIM模型的任何优化都能生成相应变更后的数据，利用Excel对比变更前后的材料，建立材料采购和管理机制。

2.3.3三维动态场地布置

布置三维场地前先进行现场勘察，收集施工环境数据。施工现场东面紧贴医疗综合楼，建好后地下室相互连通；南临市政道路，围护桩距路边约6m；西面围墙外为市政道路，围护桩距路边6～8m；北侧为2号楼，距地下室底部结构约6m。

利用BIM场地布置软件对场地进行三维布置(见图3)。当进行材料堆放、道路布置时，对场地基础施工、主体施工、装饰装修阶段进行动态布置与模拟，制定有效的施工管理方案。

图3 基础施工阶段场地布置

2.3.4信息化材料管理

利用BIM4D 施工模拟软件关联建筑项目 3D模型与施工进度计划，得到每日计划施工任务，自动统计工程量及每种材料需用量，从而精确提供每个施工任务所需的材料指导限额领料，一旦建设过程中出现变更，材料使用计划会自动实时更新[5]。

按照材料性质及适宜的存储方式分为集中存储(A类)、库房存储(B类)、临时存储(C类)[6]。A 类材料一般指用量较大、检测时间长、不能直接用于工程、不适合动态布局的非成品材料和周转材料，如钢筋、钢管扣件、水泥、模板木材等。这种材料占据大部分施工场地，且与加工机械、运输机械的位置密不可分，安排存储时间最长。B 类材料一般体积较小、适合在库房中存储，如卷材、电焊条、部分水电材料等。库房采取相应的保存措施，设置在办公和生活区内，不占据施工堆放场地。C 类材料包括采购速度快、能直接应用于施工的成品，以及能够随着施工空间变化而动态布局的材料，如黄砂、碎石、砌体、面砖、成品门窗等。施工前根据材料采购计划，优先考虑A类材料，综合考虑B类材料，重点分析C类材料，以制定每日材料临时存储计划(见图4)。

图4 基于BIM技术的材料管理计划

通过BIM进行材料临时存储动态模拟，提前发现材料存储问题，制定混凝土场外输送、钢筋场外加工、使用成品模板等措施，避免因材料供应不足影响施工工期。基础阶段施工过程中，施工场地不能满足混凝土泵送要求，应采用场外泵送。

2.3.5可视化施工管理

技术交底是现场管理人员指导与过程管控的重要手段，包括设计单位对施工单位的设计交底，施工单位对项目管理人员的施工技术交底，项目管理人员对施工班组的专项交底。采用 BIM 技术，通过模型、动画和细部出图进行可视化交底，形象直观地了解设计意图、施工步骤、工艺流程、重点环节、质量控制要点及注意事项，不受交底场地制约，使交底工作更加有效。

管理人员在现场管理过程中，需及时收集施工照片，通过对比分析优化后的BIM模型，及时改善工程质量，避免施工人员盲目施工。

3 结语

1) 施工前，通过BIM对项目进行建模、碰撞模拟，可提前发现施工中存在的问题。利用BIM分析和模拟狭小施工环境带来的不利因素，优化施工专项方案，节约成本，提高效率，保证工程顺利进行。

2) 基于BIM专业建模、碰撞检查、三维场布、材料管理和可视化等施工应用点，通过模型数据交互，使狭小施工环境的施工场地、进度、质量、安全等管理更加有效。

3) 应用BIM技术相比传统施工模式，可提高信息化管理水平，建立针对性的BIM工作机制能有效提高BIM应用效果。

4)工程项目建设过程中，各单位和部门应加强BIM人才培养和技术推广，进一步发挥BIM技术优势，实现BIM技术的深化应用，提升建设工程信息化全过程管理水平。