周松 趙國強(qiáng)
(上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司 上?!?00065)
基于BIM基坑虛擬施工技術(shù)應(yīng)用的分析
周松趙國強(qiáng)
(上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司上海200065)
在信息化浪潮席卷全球,數(shù)字技術(shù)與勘察設(shè)計領(lǐng)域結(jié)合的不斷深入的大環(huán)境之下,計算機(jī)技術(shù)在建筑行業(yè)的作用也愈來愈大。對于整個建筑行業(yè)來說,通過應(yīng)用BIM理念進(jìn)行建筑施工模式創(chuàng)新不僅能夠幫助用戶創(chuàng)建逼真的三維模擬和精確的能耗模型,高效地實現(xiàn)建筑可持續(xù)設(shè)計和節(jié)約能耗需求,還能幫助建筑施工方最大化的降低風(fēng)險,減少損耗,輕松完成項目建造。隨著BIM理念逐步深入人心,基于BIM理念的三維施工技術(shù)也將徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的工程協(xié)作方式和協(xié)同模式。BIM作為數(shù)字建模軟件的總稱,在虛擬環(huán)境中將真實的建筑信息參數(shù)化?;诖藬?shù)字化模型平臺,從設(shè)計、施工到最后的運(yùn)營維護(hù),實現(xiàn)整個建筑項目全生命期信息的共享和改進(jìn)。同樣,對于基坑工程而言,BIM模型的建立對于工程籌劃和項目進(jìn)度控制也是尤為重要的。
BIM不僅僅是設(shè)計階段的應(yīng)用,BIM定義中也包含“項目全生命期相關(guān)的所有信息”。施工階段作為建筑全壽命周期中除去后期運(yùn)維之外持續(xù)時間最長的階段,對建筑物的形成至關(guān)重要。目前存在于施工階段的不良現(xiàn)象必然會對建筑物的質(zhì)量、造價、工期等產(chǎn)生不利影響。當(dāng)然,信息流通不暢導(dǎo)致的其他建造階段的問題也非常多,BIM技術(shù)在這種大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。業(yè)主、設(shè)計院、施工單位三者對比,從受益度、動力、技術(shù)力量三個因素綜合考慮,施工單位將是推動BIM發(fā)展的最大動力,原因如下:現(xiàn)階段施工單位的利潤率相對偏低,BIM技術(shù)的引入將為其帶來更大價值,施工企業(yè)對利用新技術(shù)、新方法提高生產(chǎn)效率和利潤率的動力會比開發(fā)商和設(shè)計機(jī)構(gòu)高得多。工程項目進(jìn)度管理中存在的問題:建筑設(shè)計缺陷帶來的進(jìn)度管理問題、施工進(jìn)度計劃編制不合理造成的進(jìn)度管理問題、現(xiàn)場人員的素質(zhì)造成的進(jìn)度管理問題、因參與者眾多,溝通和銜接不暢導(dǎo)致的進(jìn)度管理問題、施工環(huán)境的影響。傳統(tǒng)技術(shù)存在問題:二維CAD設(shè)計的項目形象性差、網(wǎng)絡(luò)計劃抽象、往往難以理解和執(zhí)行、二維圖紙不方便各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)溝通、傳統(tǒng)方法注重經(jīng)驗,無法做到規(guī)范化和精細(xì)化管理。
基于上述原因,引進(jìn)新的管理技術(shù),更新管理方法已勢在必行,基于BIM的虛擬施工技術(shù)在工程籌劃以及項目進(jìn)度控制中可以起到改進(jìn)和優(yōu)化施工方案,進(jìn)而提升建筑行業(yè)的整體效益,能夠更好地加快我國建筑領(lǐng)域的飛速發(fā)展。
全信息BIM模型的建立及應(yīng)用,將協(xié)調(diào)工作前置,優(yōu)化工程籌劃;初步形成基于BIM的基礎(chǔ)信息平臺,實現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式管理;初步實現(xiàn)跨平臺應(yīng)用探索。虹源盛世國際文化城項目在工程籌劃階段,在所建立的模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)所提供的詳細(xì)的工程籌劃,給BIM模型中各個對應(yīng)元素增加相應(yīng)的時間參數(shù),通過BIM平臺真實、立體地呈現(xiàn),可以檢驗籌劃的合理性、可實施性,進(jìn)而,達(dá)到優(yōu)化施工籌劃的目的。并在工程的正式施工前,引入虛擬施工和虛擬驗收過程,增強(qiáng)對施工工藝過程的預(yù)見性,檢驗施工工藝、實施方案的合理性。從根本上,改變了以往在實際施工中碰到問題,才想要去解決、去更換施工工藝的被動管理模式,確保工程質(zhì)量和進(jìn)度,如圖1。
(1)4D虛擬施工
BIM技術(shù)在進(jìn)度管理中的應(yīng)用主要通過4D虛擬施工來實現(xiàn),3D模型的構(gòu)件與進(jìn)度表聯(lián)系,形成4D模型以直觀展示施工進(jìn)程。4D模型建立好之后,在軟件平臺上3D模型就可以根據(jù)計劃、實際完成情況來分別表示“已建”、“在建”、“延誤”等模型形象。形象表達(dá)基本上不用專業(yè)的解釋。清晰的溝通可以縮短溝通的時間,甚至減少溝通的次數(shù),4D虛擬施工就是“清晰”溝通的一個有效的方法。施工進(jìn)度計劃的制定和執(zhí)行都必須明白整個施工流程、工程量的多少、人員的配置情況等。BIM技術(shù)可以通過4D虛擬施工技術(shù),對計劃的制定、執(zhí)行和調(diào)整都帶來很大的改進(jìn)。
(2)進(jìn)度計劃制定、控制與調(diào)整
BIM模型的應(yīng)用為進(jìn)度計劃制定減輕了負(fù)擔(dān)。進(jìn)度計劃制定的依據(jù)除了各方對里程碑時間點的要求和總進(jìn)度要求外,重要的依據(jù)就是工程量。通過BIM軟件平臺,這項工作簡單易行。通過軟件平臺將數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計,可精確核算出各階段所需的材料用量,結(jié)合國家頒布的定額規(guī)范及企業(yè)實際施工水平,就可以簡單計算出各階段所需的人員、材料、機(jī)械用量,通過與各方充分溝通和交流建立4D可視化模型和施工進(jìn)度計劃,方便物流部門及施工管理部門為各階段工作做好充分的準(zhǔn)備。BIM技術(shù)的應(yīng)用讓進(jìn)度控制有據(jù)可循、有據(jù)可控。在施工階段,各專業(yè)分包商都將以4D可視化模型和施工進(jìn)度為依據(jù)進(jìn)行施工的組織和安排,充分了解下一步的工作內(nèi)容和工作時間,合理安排各專業(yè)材料設(shè)備的供貨和施工的時間,嚴(yán)格要求各施工單位按圖施工,防止返工、進(jìn)度拖延的情況發(fā)生。BIM的4D模型是進(jìn)度調(diào)整工作有力的工具。當(dāng)變更發(fā)生時,可通過對BIM模型的調(diào)整使管理者對變更方案帶來的工程量及進(jìn)度影響一目了然,管理者以變更的工程量為依據(jù),及時調(diào)整人員物資的分配,將由此產(chǎn)生的進(jìn)度變化控制在可控范圍內(nèi)。同時在施工管理過程中,可以通過實際施工進(jìn)度情況與4D虛擬施工進(jìn)行比較,直接的了解各項工作的執(zhí)行情況,使企業(yè)在施工進(jìn)度管理工作上能全面掌控。
圖1 虹源盛世項目A1、A2、A3、B2、B3基坑BIM模型
(1)建立全息化信息模型
本基坑工程信息總體涵蓋了基坑三維模型、周邊道路及管線等。開挖土體的建立時,將其按照有限元方式進(jìn)行分塊,便于后期應(yīng)用,如圖2。
圖2
(2)施工工藝進(jìn)度模擬
根據(jù)本工程基坑施工的總體施工組織計劃,將基坑工程施工分為21個主要步序,根據(jù)既定的時間節(jié)點進(jìn)行模擬,形成不同階段的施工進(jìn)度計劃,如圖3所示:A1基坑開挖32%,圍護(hù)施工38%,降水井施工(灌注樁范圍可提早)16%,1-1、1-2支撐養(yǎng)護(hù)
27%,1-3、1-4支撐施工59%,1-5土方開挖88%。
圖3
A1基坑開挖33%,圍護(hù)施工40%,降水井施工(灌注樁范圍可提早)23%,1-3、1-4支撐養(yǎng)護(hù)7%,1-6、1-7棧橋施工13%,1-1、1-2支撐養(yǎng)護(hù)53%,如圖4。
圖4
A1基坑開挖38%,圍護(hù)施工45%,降水井施工(灌注樁范圍可提早)48%,1-8棧橋施工32%,1-6、1-7棧橋養(yǎng)護(hù)14%,如圖5。
圖5
基于BIM基坑虛擬施工技術(shù)在虹源盛世國際文化城項目建設(shè)過程中的實際應(yīng)用優(yōu)化了設(shè)計,使計劃制定更加合理,施工方更易掌握施工進(jìn)程,合理使用施工資源以及科學(xué)進(jìn)行場地布置,達(dá)到縮短工期,降低成本,提高質(zhì)量的目的。
BIM是信息化大潮之下順勢而生的應(yīng)用于建筑行業(yè)的新型管理工具,由于模型中可以集成建筑各階段信息,對施工管理作用巨大。目前,國內(nèi)有關(guān)BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用研究尚處于初步探索階段,基于BIM技術(shù)施工管理乃至全生命周期管理在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用將是一個必然趨勢,在未來的建筑設(shè)計及施工中的應(yīng)用前景廣闊。從技術(shù)發(fā)展層面分析,BIM技術(shù)將從根本上改變現(xiàn)有的傳統(tǒng)建筑施工模式,并逐步建立起虛擬施工理論和技術(shù)體系。
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A
1673-0038(2015)31-0120-02
2015-6-24