BIM技术在静压桩工程中的运用与探索

季鑫桃（江苏建科工程咨询有限公司， 江苏 南京 210019）

1 BIM技术探索起源

1.1 工程案例

某安置房（经济房）工程项目的桩基工程涉及预应力混凝土管桩1 970套和预应力混凝土方桩1 056套，如果按照保守设计的桩长去施工会带来大量截桩工作，桩基单位先按照设计进行试桩后再根据经验减少实际桩长，但经验之谈很难保证每根成桩最终都拥有足够的承载力或抗拔强度。

监理的重要任务就是需要在旁站、巡视的过程中查看并记录焊接质量、最终压力值以及提示安全施工。监理人员通常会使用旁站记录表去记录关键部位或隐蔽工程的施工监理数据与现场情况；针对其中不符合规范要求的现场问题，由专监或总监汇集成监理通知单，向有关单位递送；在给定的期限内收到由施工单位发送的回复单，接着根据发出的问题逐一确认并签字盖章表示收文。这样就完成一项监理任务的标准“闭环”。

1.2 静压桩管控要点

1.2.1 起吊前监理要点

监理人员在旁站时应注意吊点位置与桩端部之间的距离，虽然不用严格按照0.29 L的间距进行吊点布置，但是必须保证吊装安全。在旁站记录表中记录所使用的桩长，对使用异常桩长配比的情况及时记录并向专监和总监等相关管理人员汇报。

1.2.2 桩身垂直度监理要点

压桩机压桩过程中，监理人员若在桩机旁，则可以单眼瞄准焊接操作区的铅垂线，观察铅垂线与桩身侧边线的重合度。监理人员若在压桩操作室，则可通过水平仪表盘上气泡位置或者GPS定位仪上的显示判断桩的垂直度情况。

1.2.3 焊接监理要点

（1）清理桩头。在大雨之后施工且进行桩的二次拖运后，桩头潮湿沾泥量过大，须清理后使用。

（2）上下桩对齐。在焊接之前观察上下桩间是否存在错缝。一旦发现错缝，立即禁止焊接工序，待上下桩整改对齐后方可进行下一道工序的施工。

（3）焊接时间。计算焊接时间大概范围，低于或远高于这个范围须及时向施工人员了解情况，对异常因素应及时暂停当前工序并向领导或有关单位负责人汇报。

（4）焊接质量。外观良好、没有过多的焊瘤且焊缝饱满度足够就是满足要求的焊接，反之则要求补焊或者严格要求焊接时间。

1.2.4 送桩监理要点

根据桩机性能（油压换算表）观察最终稳定值对应的压力。当送桩未达桩顶设计标高，要求桩基师傅多次复压直至无明显下移现象。当送桩达到设计标高时，压力值也应达到最低标准，否则应进行超送直至压力值符合要求。

2 BIM技术在静压桩工程中的探索

2.1 传统监理的不足

通过对静压桩监理管控要点的简述可以看出，监理是以主观意识为先导的工程监管体系，监理对工程项目所承担的责任巨大。但是项目所产生的利润无法与监理的职责相匹配，导致了国内监理机构默认以规避责任为核心战略。技能停滞不前，意识守而不攻，监理行业终会被时代所淘汰。师徒制、现场拍照、旁站记录表是传统监理最佳的工作模式，而基于对BIM技术探索的首要阶段就是直面传统找出不足。

（1）师徒制—经验传承。监理前辈们经验丰富，面对现场出现的问题都有较好的应对方案，但在教学后辈时也会较多依赖过往的经验而忽略对新技术的应用。前辈对“新”的不适应、后辈对“旧”的不熟悉，导致监理需要时间去磨合，而工程现场又是对时间极其敏感的场所。

（2）拍照—证据留存。将施工现场出现问题的部分以图像的方式保存，可以附加在监理通知单中或者在监理例会上放置在PPT中展示。现场照片承载了拍摄者对被拍摄物体出现问题的信息表达，但如果没有文字描述，他人或者一段时间后的拍摄者本人就很难描述二维图像想要传递的信息、表达的意图，且照片受天气、光线、视角、设备、技术等限制，不一定能将反映问题的构件拍摄清晰。在隐蔽工程施工前没有拍照见证到位，隐蔽工程结束后想要重新取证就会非常困难，而且不便于之后查找隐蔽工程，给后续施工造成巨大的技术安全隐患。

（3）记录表—历史可溯。旁站记录表在工序施工前期能够提供较强的进度监控的依据，但随着机械设备的增添、监理人员的松散，空表单会大量堆砌，直到某个时间集中补齐。一旦工程结束，虽然记录表齐全，但是也失去了进度监控的目的。尽管监理过程中会用Excel表格去完成相关统计，但是随着施工进程的推进，大量工序不同的专业需要建立许多子文件夹以及大量的表格去区分，多重文件路径的搜索会带来不佳的查阅体验。

2.2 BIM建模阶段的探索

选择Revit软件建模是因为在它的软件观里，建筑都是以柱族、墙族、门族、窗族等一系列族构件组成，而且族制作有较大的自由度，甚至可以调整参数去控制尺寸，满足现实工地的实际需求。

某安置房项目涉及管桩1 970套、方桩1 056套，且每套桩需要适应不同的桩长配比，需要能够参数化调整的桩族。虽然桩族模型能简化成柱体，但是对20栋楼、3 000余套桩进行参数化调整桩配比，人工建模所消耗的时间是巨大的，而且大量重复性的操作会给建模人员造成身体与精神的双重压力，桩基模型建完之后带来的成果也仅仅是总结汇报上的一页截图展示。这间接说明了BIM建模的最大影响因素是效率。

随着BIM等级考试的推广，BIM建模员的规模不断扩大。与之相反的是，应试教育下对建模规范、建模质量要求的一再降低，导致建模员证书无法与能力相匹配。结合当前BIM介入项目在时间上有时比较仓促，再次印证效率是影响BIM发展的最大的技术因素。

2.3 BIM技术创新阶段的探索

优质的BIM模型必须附带足够多有用且有效的信息数据，而这些原始数据来自施工记录表或监理旁站记录表。对于静压桩工程而言，在模型形体简化后快速建模以及储存更多信息，成为BIM模型能否在跟上施工进度的同时提供数据支持的关键问题。以下将阐述按编号快速建模与有效数据批量储存的BIM技术探索。

2.3.1 技术选择

（1）Dynamo可视化编程。BIM技术的兴起来自其三维可视化，但技术的推行困难在一定程度上暴露了模型精度与建模周期之间的不平衡。针对提升建模效率，我国已经出现较好的雏形方案，但在这些技术完全成熟之前，简单高效地使用BIM技术是关键。对于现场BIM人员而言，其任务就是从技术层面建立模型、储存数据、精准分析和清晰汇报，更高效地解决施工现场出现的问题。

建筑领域的编程又称建筑信息化开发，致力于实现高效率的BIM技术。三维建模软件是代码写出来的，使用编程可以更好地与软件底层架构产生联系，但让土木类专业人员攻克编程语言学困难重重，而可视化编程软件Dynamo的优点就是不需要写代码。Dynamo是可视化编程的一种，将含有程序的节点通过线进行连接，一根线的连接就意味着一次参数的传递。因为Dynamo直译为“发电机”，所以其内的节点又有“电池”这一形象称呼。每一个“电池”都是封装好的代码模块，用户根据需要对这些模块进行学习并通过不同方式的拼接完成程序的搭建。Revit软件自2017版后将Dynamo作为其插件存在，Revit软件安装完成的同时Dynamo也默认安装完成。在这个插件中增加了与Revit相关联的节点，里面包含对模型构件参数属性增删改查等一系列操作。

Dynamo最大的优点在于第三方节点包，中外许多优秀的建筑信息化开发者编制了大量的适用于建筑设计、施工领域的节点，针对点线面作出更符合实际的逻辑编排。节点包可以直接在Dynamo中搜索并安装，而且每个节点的使用方法创建者都会在自己的网站中说明，网址与创建者的联系方式也会附在上面。Dynamo使得用户不需要具有编程基础知识就可以独立完成二次开发，同时简化了分析难度。如通过节点连接实现从Excel表格数据到Revit界面桩模型的快速生成，且每套桩都按实际打桩配置修改桩长参数，甚至有独立的编号和ID。之后可以附加给桩只属于它的信息，使得存储于各类Excel表格上的信息因为程序的运行可以集合到模型构件上，再者Excel表格上爆桩与补桩只是几个数字，而在程序的运行中可以直接将模型材质更新成鲜明的颜色，用以将问题突出。

（2）插件的作用。如果说可视化编程是对建模软件简单的二次开发，那么插件就是BIM二次开发的真正面目。其目的就是对BIM软件原有功能进行扩展或者衍生，有效避免建模人员重复低效的操作动作。某安置房项目用到的SheetLink插件就是将明细表的功能进行扩展，弥补了明细表无法直接导出Excel表格以及不支持数据导入的缺点。

2.3.2 BIM技术创新初步探索

静压桩已由以往的测量放线定位升级为采用GPS系统自动锁定桩位。这一定位方式，除了可直接从压桩机上的仪表看出最小的桩位误差以外，更重要的是能从系统中导出桩号和桩截面中心坐标值，通过Dynamo编程读取Excel表格中桩号和坐标的X、Y数据并生成软件中的二维坐标点（如图1所示），然后就可以直接完成全部桩的模型创建（如图2所示）。编写的程序只需要更改读取的Excel表格中的数据与创建的族，就可以完成其他构件的批量放置（如图3所示）。关于桩参数与信息的填充附加，在初步探索中可以使用SheetLink插件来辅助。

图1 GPS桩位坐标数据

图2 程序运行成功

图3 程序运行结果

2.3.3 BIM技术创新深入探索

（1）族参数剖析。Revit自建族原参数少且原参数不能参与明细表的数据统计，无法进行条件筛选等数据二次分析。模型自定义参数有两种：一种是用于对Revit明细表字段的添加进行统计管理的共享参数；另一种是在Dynamo中拾取参数名后，利用程序将Excel表格中对应数据更新到模型中的实例参数（如图4所示）。

图4 族参数传递性图解

（2）BIM流程拆解，如图5所示。

以实例参数为主的BIM流程，如图6所示。

图6 以实例参数为主的BIM流程

（3）Dynamo程序功能完善。Dynamo程序基于总图纸与单体子图纸（DWG格式）进行的模型创建，既从根本上解决了单体建筑在总图上的方位角度变化问题，又保留了单体建筑链接内的良好的建模方位。这一完善，优化了多参数从Excel表格批量添加入口，去除了数据导出导入插件，看似复杂，但很多是模块化的功能，例如添加参数值的过程可以在其他模型构件参数值添加时重复利用。

3 对BIM＋监理的思考

突破固有的构件属性，将工程监理过程信息完整地映射到模型上。

3.1 工程进度

BIM 4D技术，本质上是使用Project等软件制作进度计划横道图，然后导入相关4D、5D平台，最终与模型进行关联。由此，笔者衍生出来的想法是除了前期工期文件的导入，还可以在施工过程中将日期信息直接与构件绑定，经过数据整合最终形成真实的工期对比；充分利用着色模式以及创建不同阶段，在日期筛选下以渐变颜色的方式直观地展现施工进程，而不是将对进度的模拟仅仅局限于施工模拟的动画中。

3.2 构件跟踪

尽管一些软件已经可以实现构件跟踪，但始终是形式上的问题对接。笔者想表达的解决方式是：将问题构件的问题直接附加在构件上，并通过一系列可交互程序完成对构件的高亮与定位，以展示同类问题并记录处理流程。这一方式可使监理人员在监理过程中有理有据且可视化地展示问题的关键，并将最终的处理结果进行储存，做到解决问题的整个过程的可追溯性。

3.3 信息传递

目前，一些平台通过云数据处理，以甲方看板的形式进行数据的交互与可视化，打通了施工现场与管理层之间的沟通屏障。实际工作中，由于互联网公司对施工流程、施工工序缺乏足够的了解，在实际使用中容易出现施工一线人员不能通过平台传达特定信息，不得已转而使用传统方式汇报方案的现象。

使用互联网公司的云平台固然有许多优势，但有些特殊需求无法达成，如本文所描述的将施工过程数据中施工日期输入构件中的属性面板中，其原因在于模型从本地到云端的过程中构件的属性没有被技术人员保留，或者说开发人员由于不知道未来需要保留哪些参数，而将除了基础参数之外的其余参数全部抹除。这是平台底层架构的事情，不是一次版本更新就能直接完成的。Revit模型有数据且可以根据工序需要创建新的参数，而目前的云平台仅仅是在剥离源数据后再附加契合度不高的数据。

搭建属于监理公司的云端BIM平台是解决上述问题的最优方案，需要保留什么参数、如何处理相关数据、如何展示模型都是内部需求问题。搭建BIM云平台是一个搜索原材料进行拼装且效果不一定能达到预期的艰难过程，因此采用优质的云平台并通过项目的磨炼共同成长是最佳选择。

3.4 人才战略

监理人才制度已比较完善，无论是从监理员、专监到总监的职位升迁，还是新、老监理之间的师徒传承，都已有了一定的制度上的保障，但仍然无法阻止大量的岗位人员变动。监理＋BIM是对监理行业新工作模式的一次探索，BIM不仅是一种技术，更应是建筑行业从业人员都应具备的一种意识。想要让BIM成为一种意识和习惯，简单的考证培训是远远不够的。在监理人员培训中，需要经常对BIM技术在实际应用中提出的解决方案进行多角度、多维度分析，鼓励现场监理人员对新的工作方式进行尝试。

有尝试就会经历失败，监理知识无法解决建模问题，更无法解决编程问题。专业的BIM团队可以为他们的探索之路披荆斩棘，可以各有专攻，也可以均有涉及。考虑到监理机构的现实因素，需要培养复合型人才来指引BIM在监理工作中的实践发展，至少需要熟知各类BIM软件的优缺点，精通主流软件全专业建模，可以完成简单的BIM二次开发、全栈网页开发等综合技能。信息化时代，不要让资源成为人才前进的阻碍。