BIM+智慧平台在住宅工程施工阶段的应用

楚英元 王献华

（八冶建设集团有限公司第一建设公司，甘肃 兰州 730101）

0 引言

兰州源善智慧港项目位于甘肃省兰州市安宁区，东侧临桃林路，南侧临安宁西路，北侧临兰州机床厂家属院、兰州制胶厂家属院，西侧临地块内。项目属于商住两用，多种结构类型，异性构件形式多样，专业工程覆盖面广，专业队伍多。为了达到智慧工地的标准，公司采用BIM+智慧平台新技术，为项目降本增效、科技引领、智慧工地观摩等起到了重要作用[1]。本文以兰州源善智慧港项目为案例，就BIM+智慧平台在施工阶段的应用及产生价值影响进行介绍。

1 BIM应用策划

源善智慧港项目（见图1）初期，公司安排BIM工程师提前进行驻场，协调设计与施工模型规范；对设计总包移交的每版二维图纸与三维模型进行审核，形成审核意见单并进行反馈。施工与设计总包持续不断地对BIM模型进行问题沟通与修改。提前介入以消除错漏碰缺、图纸变更以及施工中可能出现的问题，以达到图纸实现“零”变更的要求，减少我方风险项。BIM应用策划分工见图2。

图1 源善智慧港项目效果图

图2 BIM应用策划分工

在建设初期，施工单位根据设计提供的图纸、场地等依据，完善施工模型，对机电管线进行深化，并报监理、第三方检测单位层层审批，重重把关，最终形成可指导施工的BIM模型、各阶段场布、各重难点的节点模型以及工序指导，确保工程品质。

在施工过程中，与建设方基于BIM模型、人物漫游、虚拟动画等技术，不断地探讨各检测空间、安装效果、各不同方案的推演、安装进度以及重难点管控等各种问题，对现场施工实行动态管理。

工程竣工后，将施工中的变更、深化调整以及设备选型等信息汇总，并创建竣工模型，提交与现场施工一致并赋予各设备完整信息参数的BIM模型，供商管后期检修运营等使用。

2 基于BIM技术的应用

2.1 BIM辅助总平面布置及CI策划

根据工程现场设施资源,使用BIM模型采用视觉化图像产品进行现场布置，CI计划的各个阶段可以直接表示,项目日程、现场条件的不同阶段中,参照模拟灵活性实现网络现场布局,合理且高效[2]。避免场地变动过多而造成重复施工，确保工期安排。

2.2 BIM辅助方案编制

针对本工程重难点、复杂的施工节点以及各专业的构造做法进行三维建模，形象直观地表述施工中的重难点及严格把控指标，辅助方案编制，并指导施工。提高沟通效率，避免窝工等现象，加快施工进度、提高施工质量。以地下防水的桩头防水为例，桩头防水是地下防水的重点部位，稍有不慎就有可能造成漏水现象。针对桩头部位详细创建节点模型（见图3），将细节点一一展现，严格把控，确保施工质量。

图3 桩头防水节点模型

2.3 可视化施工交底

项目部在传统设计模式施工方案的交底过程中，方案中全部为文字和二维图片，这就要求被交底人有丰富的工作经验和读图识字能力，方能将文字和二维图片在自己脑子中转换为三维实物模型。但是对于一些经验有所欠缺的工人和管理人员，对于方案的理解就容易出现偏差，进而影响施工质量和安全，造成返工[3]。

而通过BIM技术创建节点三维样板模型及施工动画视频（见图4），逼真形象地演示施工方案的施工过程，使技术交底更加直观、易懂，能够让现场文化程度较低的工人更好、更深入、更准确地理解施工方案，从而能够更好地控制现场的施工质量[4]。

图4 部分可视化交底模型

2.4 管线综合优化布置

本工程核心筒走廊附近管道密集，多功能厅、门厅等跨空间区域管道错综复杂、且规格较大，净高要求高，管线综合难度大。在遵守排布原则的情况下，对重点区域利用BIM技术进行多次排布优化（见图5），确保管线排布有序、整齐，标高、坡向一致。

图5 管线优化布置

2.5 BIM商务管控的优势

在建模过程中对不同标号的混凝土采用公司标准化手册中要求的颜色进行区分，提示现场管理人员所浇筑楼层混凝土标号。项目管理人员通过模型导出混凝土量，限额控制，较传统方法减少材料浪费20余万元。

2.6 BIM+3D打印技术

本项目塔楼外框柱存在28根型钢骨柱，柱截面尺寸较大，为1.0m×1.4m、1.0m×2.0m两种型号。且塔楼为筒子楼，层高为4.5m。需在短暂工期内高质量完成具有高、大、多三个特点的型钢柱施工，项目创造性地采用定型柱箍加固型钢柱施工技术，但工人对该创新技术不了解、不清晰。为保证定型柱箍加固型钢柱质量，项目建立了三维模型并运用3D打印技术制作柱箍实体加固样板（见图6），结合施工模拟动画形象具体地对工人进行交底，确保定型柱箍安装准确性。定型箍模板加固体系共为本项目节约成本76万元，节约工期约11d。

图6 3D打印对比图

2.7 大体积混凝土施工-埋设测温点

基于BIM信息模型的二次开发软件对大体积混凝土温度变化进行预测，根据模型反应信息，对温差变化较大位置增设测温点[5]。将模型数据上传至平台，利用软件校准功能，核对现场测温点埋设位置及深度（见图7），如发生偏差，系统将会发出提醒。温度监测数据自动上传至采集软件，实时监测温度场数据变化。

图7 现场埋设设备

3 智慧协同平台搭设

本工程通过BIM技术搭建项目的移动协同管理平台，通过平台实现BIM工程师、质量安全人员、项目负责人等管理人员围绕BIM管理平台协同工作，对项目的CAD图纸、文档资料、施工日志等文件进行集中统一管理，大大提高了工作效率及施工质量。

3.1 质量、安全管理系统

事后安全、质量控制：运用公司BIM平台手机端，将现场质量、安全问题实时上传，并由相关负责人对该问题整改回复，形成闭环；通过Cooperation后台进行数据分析整理，每月度第一次例会对上月度现场施工主要质量问题10条，安全问题10条进行总结，并确定处理措施，会后针对性对工人进行交底，减少因质量缺陷造成的返工、维修所增加的成本12%，提高了建筑产品的品质，在建造期间确保安全事故零发生。同时可以添加模型视口，与模型相应位置链接，对其统一管理。

3.2 进度计划编制与管控

在公司BIM平台将模型和进度计划关联，现场实时更新云平台数据。当现场实际施工进度较计划进度滞后时，BIM模型将以红色提示，现场可及时发现并制定纠偏措施，准确判断滞后工程量，以便迅速调整人员、材料、机械配置计划，科学合理安排各工序间的组织，实现进度管控精细化。本项目共处理关键线路上的滞后情况5次，经过有效落实并制定措施，施工进度提前3d。

3.3 环境检测系统

施工现场四周分别设置环境监测装置（见图8），实时监测施工现场噪声、扬尘、风速、风向等数据，使现场噪声、扬尘等环境污染实现可视化管理，当环境超标时可及时做出施工部署调整，保证绿色文明施工。

图8 智能喷雾环境监测图

3.4 智能喷淋系统

通过手机移动端实现远程控制喷淋，并与环境监测系统联动，当扬尘指标达到一定数值，自动开启喷淋系统，使施工现场扬尘污染能够及时治理，保证绿色文明施工。

3.5 BIM+智能施工放样系统

为提高5号楼幕墙不规律三角铝单板的放线精度，项目引入智能施工放样系统（见图9）。将幕墙铝板模型数据处理导入放样系统中，现场在操作面板中选取需放样的特征点，放线机器人即可通过蓝牙传输，自动捕捉反光镜确定点位偏差，指导作业人员调整。此技术的实施，每面放样时间较传统方式缩短10h。

图9 智能放样机器人及操作面板

3.6 BIM+VR的应用

（1）管线综合复查。因为地下室面积大，且管线排布难度大，利用BIM技术的可视化和集成化优势，结合VR技术身临其境，更方便快捷检查出综合调整管线排布是否合理。

（2）VR安全体验。现场搭建VR安全体验馆（见图10），配置16项VR体验模块，包括触电伤害、消防灭火、基坑坍塌、高空坠落、物体打击、机械伤害等。让体验者身临其境地体验因不规范操作所致的伤害，提高安全意识。

图10 BIM+VR体验

4 结束语

综上所述，施工企业应用BIM技术及时处理图纸疏漏、优化深化设计，可直接出图指导施工；并且实现了方案可视化，避免了施工返工，从而减少返工损失；通过VR身临其境，消除净空不足，提高了建筑空间的使用率。经过项目有效的实施并同时由BIM工程师带动项目全员参与的BIM协同工作模式，培养了大批新技术人才，为施工企业以后进行BIM技术的全面推广应用打下了坚实的基础。