BIM技术在智慧工地中的应用与实践

谢丁寿 贺治邦

（青海送变电工程有限公司 青海西宁 810000）

智慧工地是顺应智慧城市的发展需求、满足新时期精品工程建设管理的新要求、能为建筑工程提供的全面而有效的智能管理方案。

“BIM+智慧工地”建设已成为工程建设精益化管理的重要技术，围绕BIM 模型，通过BIM 专业技术，实现BIM 模型轻量化应用。通过BIM 应用专业工具，实现模拟建造、可视化交底、管线综合及BIM模型信息查询。通过“智慧工地”智能管控系统在竣工前的应用，形成以结构、材料、设备、施工组织信息于一体的竣工模型和数据库，为后续运维检修提供详实的依据。同时，提高各方协作水平，加强质量安全管理，使施工现场的生产效率、管理效率和决策能力大幅提高［1］。

1 应用背景

工程全过程深度应用BIM 技术和“智慧工地”管理，贯穿全寿命周期，工程竣工后，交付BIM 模型供甲方使用，其涵盖了10 余个专业及分包的交叉施工，管理和协调工作繁冗，包含的信息量大；绿色施工要求高，在项目施工建造过程中，最大限度节约资源，减少污染。

传统的施工方式已无法满足目前的建设需求，加之建筑施工行业是一个安全事故多发的高危行业，且近年来建筑项目的建筑质量问题也日益成为社会关注的焦点。为有效解决管理中的实际问题，全面提升工地现场管理水平和效率，树立质量为先的管理理念，该项目提出了BIM技术与智慧工地管理相结合的解决方案。借助“BIM+智慧工地”，打造数字工程、智能工程，打造青海省智慧工地示范性基地［2］。

2 总体思路

工程以BIM 技术为基础、智慧工地为手段，通过BIM 技术在智慧工地管理模式中的应用，突出四新引领，实现五化目标，精心打造基建精品工程。

“BIM+智慧工地”管理模式：BIM 管理（关键工艺展示、施工方案模拟、三维技术交底、施工工艺模拟、工程量核算、竣工结算）；智慧工地管理（数字工地、质量、安全、劳务、进度管理、环境监测、塔吊防碰撞、材料设备管理）。

四新引领：新技术（二维码、物联网、大数据）；新工艺（海绵城市、清水混凝土模板）；新材料（光伏发电、光温声自动控制、装饰保温一体板）；新方法（手机APP、云平台）。

五化目标：成本管理精准化；技术工艺标准化；关键工序可视化；过程管理精益化；档案资料电子化。以BIM 技术与智慧工地平台为依托，配备相应的BIM 软件及智慧大屏、工地宝、智能安全帽、环境监测、塔吊防碰撞、吊钩可视化等一系列硬件设备，形成数据集成、统一管理、智慧物联、综合分析的数字项目平台，让项目管理更精细、协作更有效、风控更精确，按时保质保量完成工程。

3 应用实践

3.1 技术管理

项目管理者及施工人员通过手机端APP现场实时全方位浏览建筑物三维模型，方便了施工人员对图纸的理解，同时可以随时与现场已施工结构进行对比，及时发现问题，提高工作效率。模型或工序动画交底，提升了交底的可视性。项目部技术员将做好的交底模型、文档、施工方案及工序动画视频提前上传系统，链接交底资料，生成二维码分享。现场作业人员只需拿起手机“扫一扫”，就能快速查询到各工序施工工艺和方案、交底内容，不用翻阅资料，全部信息一目了然，轻松获得，大大推动了施工管理水平的提高。

3.2 工程量的统计

BIM模型创建完成后，通过对模型的分解，能够统计出各结构各构件材料的工程量，如梁、板、柱混凝土的工程量及填充墙砌块工程量等。在钢结构工程中，通过对模型的逐层分解，可以直接根据分解模型的各构件对照钢结构构件进行加工。

3.3 施工进度模拟

把制定好的施工进度计划通过斑马进度软件与BIM模型相关联，对施工过程进行模拟演示，提前预判现场施工进度及施工流水作业条件是否合理。施工过程中，会将实际工程进度与模拟进度进行对比，能够直观看出工程进度是否滞后；通过前锋线功能，对项目进度进行动态控制和调整，使项目进度更加可控；通过该技术，能及时暴露进度问题、发现问题，便于及时采取应对措施，保证工程项目按计划完工［3］。

3.4 综合管线碰撞检测及孔洞预留

在施工过程中，经常会出现预留孔洞未预留、机电管线安装时发生“打架”碰撞。在以往的施工中，采取的措施就是在墙体、楼板上二次开洞，相互交叉安装管线，导致楼层使用空间减少。在“智慧工地”应用中，根据设计图纸，对建筑物进行综合建模，把预留孔洞反映在三维模型中，直观地显示出预留孔洞的位置。运用BIM 技术，可以很好地避免这种错误，管线综合后，输出BIM 图纸，指导现场预留洞口，精准留洞，提高了洞口预留的准确率，避免二次开洞或再次凿洞。将结构、建筑、机电、水暖模型都创建完成后，进行整体合模，分析出各碰撞点，与设计进行沟通，对设计图纸进行修改。在工程施工前期解决了管线碰撞问题，节约人工、缩短工期，确保了工程的顺利进行［4］。

3.5 管综优化

采用BIM技术，可以大幅度提高管线综合的效率，能保证管线布局的合理性，直观地发现管线综合中的问题，及时调整，对机电安装给排水、暖通、电气专业管线进行综合布局调整。明确各区域机电控制标高，并分析机电控制标高的合理性；明确各功能区域特殊要求、机电管线穿梁原则、管线功能区域布置原则等，确保管线综合方案确定的快捷性和提高综合布置方案的经济性。

可以直接用管线综合优化模型进行技术交底，运用三维模型，更快找到最优方案，提前定位各管线，各专业施工次序提前安排，提前协调管理，加快施工进度。

3.6 支吊架优化

支吊架用的角钢、吊杆、螺丝等的工程量计算不准确，间距不能按规范实施到位，支吊架型号只能按规范及经验估算。运用BIM技术，可以精确实施，协助完成综合支吊架的布置及优化，指导支吊架的制作和排布。

3.7 可视化交底

全程采用“BIM三维可视化+二维模式”交底，提升了交底、沟通效率，让作业人员能够直观地理解设计意图，避免了大多数因图纸问题交底造成的返工情况。对施工关键节点工艺提前进行模拟、进行方案审查及三维技术交底，通过坚持模拟在前、施工在后、样板先行、项目复制，提高了交底的可行性，实现协调沟通电子化、现场学习教材化、工艺展示模拟化、施工验收标准化。

4 创新点

将BIM 技术与智慧工地建设相结合，建成了集安全、质量、进度、成本、建模、材料、机械、能耗、视频监控、电子档案十大功能于一体的项目管理智能系统。利用智慧工地和BIM技术，智能识别项目风险并预警，使项目管理层全面掌握施工过程，为项目管理层提供一个数据实时汇总、施工过程全面掌握、风险有效管控的“项目指挥中心”，在减少失误、优化工序、压缩工期、提高功效、沟通提效等方面体现了极大的价值，取得了显著成效。

BIM技术在智慧工地管理模式中的应用目前已经取得了重大的效益。BIM 5D 进度、质量、安全的管理系统使得管理效率得到提升；BIM 工程量的提取代替传统手算，使得现场提量更加准确，避免浪费；BIM 关键工序的建模使得平面二维复杂的结构形式得以通过直观的三维图形进行展示，不仅大大增加了施工现场作业人员的理解能力，也使得方案的执行及实施率大大提高，加快现场的施工进度；砌体排布方案的优化节约施工材料耗损率，降低施工成本；管综优化大幅度提高管线综合的效率，节省工作量，减少材料浪费；桩头破拆优化，应用BIM技术，研究出缩短桩头破拆时间的方案，在现场作业中起到了显著成效。BIM 技术创造了高科技智慧工地，使得生产安全化、高效化、信息化。

5 主要技术指标综合比较

建筑行业是一个安全事故多发的行业，由于施工现场管理人员复杂、环境杂乱、多工种交叉作业等弊端，且呈现管理粗放、施工地点分散等特性。智慧工地改变了传统的工地管理方式，更加地细节化、模范化、流程化，达到优化管理、整洁环境、人员规范、责任到人等效果。

智慧工地的应运而生将智慧理念完美地应用在施工工程领域中，“智慧工地”改变了企业以往单凭人员经验的判断方式，以客观直接的数据为企业的后期发展规划提供坚实可靠的判断依据。相对比传统工地施工环境来说，智慧工地管理更加信息化、智能化，提高了施工安全性，并且施工质量得到全面监管，更是在人员管控方面有很好的优势，全面维护上传下达的信息通道，工作人员之间的交流变得更加轻松和简单，在节省工作时间的同时，提高了工作效率，牢牢把握施工现场“人、机、料、法、环”这5 个关键要素，完美体现了项目精益化建造、智能化管理［5-6］。

6 应用前景

信息技术的不断发展和建筑施工行业对信息化建设的探索不断深入使得运用科技手段促进建筑产业发展已是大势所趋。在此背景下，多省份相继出台文件，大力推进“智慧工地”建设，助力建筑业高质量发展。越来越明确的政策将会使智慧工地项目遍地开花，智慧工地应用将在国家政策的推动和助力下茁壮前进，发展前景势不可挡。

通过BIM 技术应用及智慧工地实施，提高了项目的整体管理能力，加速了项目信息化的实现，实现了数字建筑，符合国家倡导的节能、环保、生态建筑，在资源优化、成本控制、劳务管控、绿色施工等方面起到了积极作用。BIM与智慧工地两者的结合能够成为项目管理工作开展中强有力的助力，为推动行业的发展提供源源不断的推动力，它的推广和应用保证了建筑工程项目的施工效率和质量，提升管理效率，降低劳务成本，保障施工安全，为施工单位提升了企业效益。BIM技术、智慧工地建设有着越来越广阔的应用前景。

7 经济社会效益

7.1 经济效益

通过BIM 技术在智慧工地管理模式中的应用，能大幅提高工程建设项目施工阶段精细化管理水平，提升施工效率，降低材料耗损，减少施工程序，节省工作量，优化工期，保障施工安全。

7.2 社会效益

（1）在智慧工地管理中综合运用BIM技术，与一线生产过程相融合，对施工生产、材料、技术等管理加以改造，能提高施工现场的生产效率和管理效率，实现工地精细化、数字化、智能化管理。

（2）提高项目管理水平。通过BIM 技术在智慧工地管理模式中的应用，对安全、质量、进度、材料、资料、成本实现信息化管控，辅助项目管理，能提高公司管理人员的项目管理专业化水平。

（3）驱动公司创新发展。通过BIM 技术在智慧工地管理模式中的应用，将为公司其它施工项目树立典范，起到带动作用，继而驱动整个公司的创新和运用。

（4）形成以结构、材料、设备、施工组织信息于一体的竣工模型和数据库，为后续运维检修提供详实的依据。除对本建筑全过程发挥作用外，该模式下的软（管理系统）硬件设备可直接移植到其他类似项目，便于推广使用，发挥潜在价值。