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摘要：文章通过工程案例分析BIM在施工管理中的应用，主要是在施工阶段利用BIM进行4D施工进度的模拟与控制，从而实现进度优化，成本节约，保证施工质量；加强项目各方的沟通与协调；多层面解决复杂工程现场施工问题。
关键词：BIM技术；施工管理；基坑；控制
引言
BIM 技术是指基于先进三维数字设计解决方案所构建的可视化数字建筑模型，它结合了三维可视化技术和信息化技术的优点，国外大量工程已将 BIM 技术应用到工程的全寿命周期，从设计、施工、后期运维等多方面进行工程管理，切实提高了生产效率，为企业降低了成本。如今，大型工程的功能复杂，技术要求高，参与建设单位多，在施工等各环节上的协调需要更加高效与准确。因此，建立与施工过程一致的 BIM 信息模型，使 BIM 技术切实用于施工全过程，实时指导施工是施工企业的迫切需要。
1 案例背景
拟建地下3层花园式停车库，占地面积约57620m2，总建筑面积108000m2，基坑面39236m2。基坑四周邻近道路，北侧距现有办公大楼32m，南侧距离城市主干道15m，东侧及西侧距离道路最近16.6m，基坑周边环境相对复杂。拟建地下室长约290m、宽约19m，结合场地内标高最深开挖处16.28m，开挖深度8.4～16.1m，土方量约600000m3。
2 项目特点及难点分析
1）项目于2015年9月10日开工，拟2016年12月结构封顶，工期受春节前后施工降效、冬雨季作业及政策性土方禁运等因素影响近3个月，工期异常紧迫。
2）项目属超深基坑，地处交通状况复杂、地下管线繁多，基坑开挖对周边环境保护要求高。
3）基坑邻近北侧超高层办公楼，人流聚集，且项目申报标准化示范工程，安全文明施工要求高。
4）地下2层运动场顶板设计为密肋钢混凝土预应力梁，跨度超过30m，施工难度大。
5）车库范围内墙柱均采用大面积清水混凝土工艺，施工品质要求高。
6）本工程为无缝设计，地下室周长约870m，单层面积约37000m2，大面积地下室防渗抗裂是本工程施工控制重点及难点。
7）本工程地下室设计抗浮锚杆共9956根，最深24m，最浅18m。地下水位高，地下水丰富，施工地质条件复杂。
8）工程体量大，加工场地面积小，施工组织难度大。根据项目的特点，指挥部引进了BIM管理平台，在设计及施工阶段采用BIM管理系统，指导现场施工，并力争创建BIM示范工程。本项目采用的BIM解决方案如图1所示。
4 策划阶段BIM运用
策划阶段BIM应用内容主要是施工场地布置，即结合现场临建布置及施工流水段划分，进一步完善项目施工组织设计以及场地布局。
5 施工阶段BIM运用
5.1 施工方案模拟及交底
5.1.1 饰面清水混凝土方案
本工程地下室所有框架柱（中柱）和下沉广场侧挡墙采用饰面清水混凝土。在饰面清水混凝土施工时，模板的拼接技术对质量影响很大，项目部通过BIM技术进行清水混凝土的配模、螺杆洞设计，完善清水混凝土施工方案并组织交底，有效地指导了饰面清水混凝土的施工。见图2、图3。
图2 螺杆洞设计模型 图3清水混凝土剪力墙大模板三维设计
水混凝土结构及样板施工前，项目部利用BIM模型进行了多次讨论及方案调整，特别是剪力墙大模板的组装方式及节点做法，使得饰面清水混凝土样板一次成型，达到预期效果，避免了因调整而造成资源和劳动力
的浪费。
5.1.2 施工输送泵管下基坑架体设计
本工程基坑深度16.2m，由于场地限制，输送泵布置在基坑顶部，如果输送泵管垂直连接至基坑底部，则容易导致堵管。考虑将输送泵立管局部弯曲设置，并在基坑侧壁搭设支模架固定输送泵管，通过Revit、Lumion等BIM软件建模及渲染，实况模拟输送泵管的布置及架体的搭设，给管理人员及劳务班组交底，直观易懂，效果良好。
5.1.3 大跨度窄空间密肋梁施工应用
本工程A区体育区部分地下室顶板采用密肋预应力梁（功能为篮球场和游泳池），该部位最大跨度30m，最小跨度24m；30m跨度区域梁尺寸为450mm×1900mm、400mm×1900mm，24m跨度区域梁尺寸为400mm×1500mm；梁与梁侧边净间距为500mm，空间高且狭小；30m跨度部位施工支模高度为9.08m（至梁底），是超大线荷载条件下的高大模板工程。
该部位支模高度高、难度大，顶部密肋梁部位空间小、节点复杂，项目采用BIM技术进行支模架的搭设方案及梁支模模拟，在专家评审会上进行展示。
由于密肋梁的高度高、支模空间窄，按照常规支模方式，无法安装穿梁螺杆，且混凝土浇筑完成后，两侧模及支模材料无法拆除，且模板安装难度大，施工时间长。经过项目部仔细研究讨论，向建设及监理单位提议采取在密肋梁间隔部位安装预制模板盒的方法，将密肋梁支模盒制作及安装工艺流程进行3D动画展示说明，方案获得建设单位及监理单位的认可。
采取该方案，支模材料可以拆除，为本项目密肋梁施工节约模板材料约730m2，节约工期近10d，创造经济效益约45万元。
5.2 BIM在工程量统计中的运用
5.2.1 BIM混凝土计量
项目采购广联达BIM土建算量软件，建立结构模型，与现场施工同步统计工程量。通过计算混凝土量，现场实行限额领料比对制度，每周例会通报并分析混凝土使用量与计算量，遏制浪费、尾料过多的情况。通过这一举措，目前项目已节约混凝土约280m3。
5.2.2 BIM钢筋计量
由于项目地下室结构施工阶段钢筋需求量大，型号多，采用BIM钢筋计量软件分区段进行钢筋建模以及钢筋计算，再结合现场钢筋使用情况为物资部提供实时钢筋需求及用量预算，有效组织钢筋材料采购，缓解该阶段材料堆场紧张的压力。
5.3 BIM施工进度4D模拟
项目通过将已经完成的结构模型分割，通过Navisworks软件，导入mpp进度计划文件，进行施工进度4D模拟，进度模拟一方面可以直观了解施工组织部署、各区段完成顺序，还可以通过进度计划比对，为现场进度提供指导和反馈，实现工期的信息化控制。
根据总进度计划制作全工期进度4D模拟，以直观了解项目完整施工流程，对于现场施工组织、材料周转管理、场地布置、进退场坡道及道路的留置提供具有实用意义的参考。
进度计划比对：项目部每周进行一次进度情况比对，将每个区块现场实际施工情况与进度4D模拟中相同日期进度进行比对分析，并在周例会、监理例会上进行通报，提前发现工期异常的区域并及时作出施工组织调整。通过每周进度计划比对，目前成功为项目节约工期约18d。
5.4 BIM辅助现场签证支撑
项目土方开挖阶段，基坑南侧部分剩余土坡需要进行审计核算开挖工程量签证，根据现场实测数据，土坡为不规整形状，按照常规换算方法，计算难度大，且计量准确度难以保证。项目部最终采用3Dmax建模计量，计算快、数量准，解决了工程量统计的难题。
5.5 BIM实现机电安装管线综合优化
项目BIM小组在接收到设计院提供的初步模型后，通过Revit、Navisworks等软件进行模型漫游及审查。自开工以来，BIM小组已审核建筑、结构、机电模型40余次，提出显著碰撞问题、设计缺漏问题844个，发送BIM协调表23份，协助优化了机电设计与管线综合布置，为后续施工的顺利进行提供良好的设计条件。
5.6 BIM净高控制
本工程3层地下室均设计为车库，且地下1层需满足停放小中型巴士的条件，需确保最低净高2.8m。利用Revit和Navisworks对模型进行净高分析，对有影响的机电管线安装布置及时要求作出调整。
5.7 BIM机电深化设计
5.7.1 成品支吊架BIM设计
本工程机电安装工程量大，且根据项目要求，管线成品支吊架采用U形预埋槽固定，采用该类支吊架，可以避免机电安装施工时在楼板钻孔而影响楼板结构质量、观感。而U形预埋槽布置要求位置必须准确，各机电专业管线必须详细、合理布置，严格按照图纸施工，否则容易导致U形槽预埋后无法和支吊架妥当连接。
5.7.2 U形槽施工
项目BIM小组参与各专业综合管线布置模型及图纸审查、调整后，由机电安装单位按照最终管线模型进行U形槽预埋件深化设计并出图。
6 结束语
BIM技术不管是在设计阶段，施工阶段，还是后期的运维阶段，都会给项目带来很大的经济技术效果。在施工阶段BIM的应用，对进度，成本的控制，可以有效地对实际施工进行指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配置，从而来最大限度地实现资源的优化配置，合理使用，以促进施工管理的可视化，做到建筑节约，以实现绿色施工的目的。
本项目通过对BIM在施工阶段的灵活运用，实现了从传统工艺到计算机辅助平台的创新探索。本项目已完成第一阶段BIM实际运用，后续我们将持续进行模型信息的完善，包括建筑、结构、机电的优化设计，直至运维模型的交付，努力挖掘BIM在项目管理中的潜在价值。
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论文作者:肖名辉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/29
标签：项目论文; 基坑论文; 混凝土论文; 机电论文; 模型论文; 进度论文; 阶段论文; 《防护工程》2017年第17期论文;