BIM技术在工程项目建设全过程中的应用

■ 中信工程设计建设有限公司 宋燕舞

BIM技术作为建筑行业数字化运用的关键技术，承载着建筑工程全过程信息，是建筑行业信息化的重要基石。作为工程全过程信息载体，BIM技术集成了建筑工程项目全生命周期（包括设计、建设、运营、维护等）的工程数据，与工程项目建设全过程的结合十分密切，应用日益广泛。BIM的核心优势在于建筑信息的可视化以及BIM工程全过程信息集聚，以数字化的方式表达工程项目的实施实体与功能特性，高效整合工程项目全生命周期的实施流程，确保设计理念得到有效执行并系统化解各类风险，日益成为建筑行业技术创新和信息化提升的重要突破口。

基于BIM技术的上述优势，2020年7月，住建部、国家发改委等13部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，提出在建造全过程加大建筑信息模型（BIM）、互联网、物联网、大数据等新技术的集成与创新应用。同年底，住建部和市场监管总局发布的《建设项目工程总承包合同（示范文本）》（GF-2020-0216）明确工程总承包项目要应用BIM技术。本文以某EPC项目为例，就BIM技术在工程项目建设全过程中的应用进行分析与探讨。

图1 Navisworks碰撞检测

设计阶段BIM技术的运用

某地区备用水源EPC项目是当地重要的民生工程。项目总投资3亿多元，项目设计日供水能力为5.5万吨，建设内容包括取水口、原水管道、450万方调蓄水池、净水厂输水管道和化验室五部分，共计规划用地约71.5万平方米。该项目于2019年10月开工建设，2021年初完成通水。该项目涉及水利、市政工程，行业标准差异大、参建各方多、管控难度大。项目采用“BIM+EPC”模式进行设计建设，并开发了基于BIM技术的施工运维平台，通过设计管理和进度、质量管控等功能实现建设全过程管控。

设计阶段通过平台开发的参数化设计工具、出图工具集和设计插件，实现全专业BIM设计出图，其中，结构专业通过盈建科插件及自主开发的出图工具，实现了90%以上的结构出图率并达到了钢筋级别深度，不仅输出平面施工图，还同步生成三维钢筋模型，并实现二三维联动。此外，该工程还有针对性地开发了自动校审及人工校审双重校审的设计管控机制，通过BIM平台二三维校审功能，完成设计会审37次，三维校审及时排查出二维图纸中不易暴露的问题11处，进一步提升了设计质量。

考虑到项目厂区管线复杂、多专业间存在设计冲突情况，设计人员还引入碰撞检测技术进行自动校审，将净水厂管道BIM模型导入Navisworks软件中进行碰撞检测。该软件不仅可以支持硬碰撞检测，还可以设置管线与管线、管线与建构筑物之间的最小间距，进行软碰撞和最小设计间距检测。通过Navisworks自动排查，共发现56处碰撞问题，设计人员及时进行方案调整及设计优化，将项目实施阶段可能存在的变更风险前置到设计阶段解决。

针对人工校审，该工程基于平台开发了支持对BIM设计质量进行多维度校审的模块，完成设计会审37次，结合三维校审排查出11处二维图纸中不易暴露的问题，实现多维度精细化校审，进一步提升了设计质量。

施工阶段BIM技术的运用

施工阶段主要是通过平台施工管理模块，进行基于BIM模型的场地布置模拟、协同办公、采购管理、投资、进度及质量、安全管控等。通过实时查看工程项目建筑模型、现场进度照片及工程数据资料，结合可视化管理功能，不仅可以节约人力和时间成本，还可以解决传统分节点检查，工期进度和费用成本管控粗放管理等问题。同时，能对每个环节可能存在的质量、安全隐患进行及时梳理,事前就明确需要重点把控的关键质量细节和安全控制点，利用BIM技术采取施工模拟和防灾模拟等，避免出现因质量导致的后期返工修补，增加项目成本或产生安全风险事故。该项目基于BIM设计成果开发了以下两种BIM算量方式，提升了全过程管控中项目算量的精细度和准确性，及时核量，避免项目超概算等问题。一是通过Revit明细表功能、Dynamo构件参数提取功能，抓取模型中混凝土及钢筋信息。该做法不需要算量软件重复建模计算，即可精准获取工程量信息；二是在设计阶段参考《Revit导入广联达建模交互规范》中广联达模型构件分类要求进行建模规则制定，形成BIM设计导则，并将通识性标准封装在Revit样板文件中，构建通用的建模环境，规范建模。输出的BIM模型可较好地兼容广联达GTJ软件，通过插件可将BIM模型信息直接导入广联达算量软件中计算，节省了重复建模的工作量。

图2 Revit模型与广联达算量数据互通

对比上述两种方法输出工程算量验证，算量数据误差在3%左右，其主要原因在于方法二中部分钢筋信数据传输过程的信息丢失。通过对比验证，上述两种方法均可作为工程算量方法，降低重复建模计算的工作量，但与此同时，两种方法均存在一些问题：方法一存在的主要问题是可视化编程的学习成本较高；方法二存在建模需规范、数据传输存在丢失风险问题。由此可见，BIM技术需要设计人员不断学习并规范建模，才能达到精细化设计和过程管控的目的。

施工过程造价审计管理中的工程量计算和核对，可在施工图设计模型和施工图预算模型的基础上，按照合同规定深化设计和工程量计算要求深化模型，依据设计变更、签证单、技术核定单、工程联系函等相关资料，及时调整模型，进行变更工程量快速计算和计价，同时附加进度与造价管理相关信息，结合时间和成本信息实现施工过程造价动态成本的管理与应用、资源计划制定中相关量的精准确定、招采管理的材料与设备数量计算与统计应用、用料数量统计与管理应用，提高施工实施阶段工程量计算效率和准确性。

运维阶段BIM技术的运用

项目建设完成后，基于前期设计、施工阶段的大数据和云数据库与计算机“互联网+”的有机结合，利用BIM技术的云管理平台，可以在电脑端、网页端、手机客户端使用，运用BIM技术结合仿真分析技术，可直观可视化呈现项目运营情况。不仅可以进行供水调度模拟，实时管网压力、流量实时监管和数据的提取，通过各子项数据之间的关联性进行自动排查、预警运行故障，生成缺陷工单、巡检工单等，便于项目管理人员快速定位维护维修的关键部位及维护成本，还可实时监测厂区电耗量、药耗量等，进行能耗统计和营收统计，有效精准核算运维成本。

通过BIM技术形成的数字孪生数据资源，可构建项目区域内多维数据空间，利用BIM模型构建项目区域的三维数据画像，并数字化标识项目区域内的每一个智能终端的身份信息，便于数据实时采集、反馈以及终端的远程操控。基于BIM技术的施工运维平台，集中可视化呈现全域建筑信息、环境信息、智能终端信息，实现数字信息和实体之间的精准匹配，建立连接和管理控制，远程控制运行状态，驱动整个项目区域内的智慧场景服务。

在项目前期考虑到运维需求的前提下，设计BIM模型包含了详细的机电设备信息、弱电点位信息等，施工阶段的深化BIM模型更新了各机电设备和传感器的协议信息。通过“BIM+BAS”的应用模式，形成虚拟可视化技术在建筑自动化领域的深度应用，利用云计算、物联网等互联网技术实现数据的互联互通，将数字化模型与控制策略衔接，实现模型与数据、数据与流程、流程与策略、平台与用户的实时交互。通过虚拟现实可视化的方式，还可以实时展示视频监控、空调照明等控制各子系统的数据监控与设施维护情况。