張明正 余芳強 曹 強 高 尚

（上海建工四建集團有限工程，上海 200000）

1 引言

近年來，國務(wù)院及各地政府相繼出臺了一系列支持和鼓勵裝配式建筑快速發(fā)展的政策。2017年3月23日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《十三五裝配式建筑行動方案》明確提出“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上，積極推進地區(qū)達到 15%以上，鼓勵推進地區(qū)達到10%以上?！?與此同時，各地政府對BIM技術(shù)的推行力度，建筑行業(yè)內(nèi)對BIM技術(shù)運用的程度和深度也越來越高。裝配式混凝土（Precast Concrete，PC）構(gòu)件模塊化的生產(chǎn)、加工、運輸、安裝方式，與BIM技術(shù)“像搭積木一樣造房子”的理念不謀而合。基于 BIM的鋼筋數(shù)字化加工、信息平臺等技術(shù)又恰恰能解決裝配式項目中出現(xiàn)的質(zhì)量精度要求高、堆場資源緊張、進度難把控、管理難度大等問題，二者具有天然的結(jié)合優(yōu)勢。因此，本文以上海南翔陳翔路站綜合體項目為例，介紹了BIM技術(shù)在裝配式項目上的整體應用解決方案。

2 工程概況

2.1 項目簡介

上海南翔陳翔路站綜合體項目位于上海市嘉定區(qū)南翔鎮(zhèn)，總建筑面積10 ㎡萬余 ，擬建六棟高層住宅，全部為裝配式混凝土建筑。采用雙面疊合板式混凝土剪力墻體系，地上三層到十七層部分為預制部分，預制部分由預制梁、預制墻板、預制樓梯、預制陽臺、預制空調(diào)板組成，PC率近20%。

由于采用裝配式PC技術(shù)，本項目參建方眾多，包括建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工總承包管理單位、深化設(shè)計單位、預制工廠、鋼筋加工廠等眾多單位，協(xié)調(diào)工作復雜。項目效果圖如所示。

圖1 項目效果圖

2.2 工程難點與BIM應用需求

本項目建造難點與BIM技術(shù)應用需求，主要有如下三個方面：

（1）預制構(gòu)件加工偏差誤差要求控制5mm以內(nèi)，精度要求高，傳統(tǒng)的加工方式難以滿足要求；

（2）本項目采用雙板剪力墻體系，現(xiàn)澆與預制節(jié)點復雜，現(xiàn)場溝通協(xié)調(diào)工作量大，對施工隊伍的施工水平要求高；

（3）本項目位于城區(qū)，施工場地有限，PC構(gòu)件的吊裝時間受塔吊約束，吊裝時間長，對構(gòu)件廠、施工總包、吊裝單位之間的進度協(xié)作要求高。

針對這些難點和需求，本項目結(jié)合BIM技術(shù)在預制構(gòu)件深化設(shè)計、鋼筋數(shù)字化加工、吊裝施工方案模擬、基于BIM技術(shù)的質(zhì)量、安全、進度管理等方面進行了一系列的應用和探索[2]。

3 BIM應用

本項目在深化設(shè)計、鋼筋數(shù)字化加工、方案模擬、進度、質(zhì)量、安全、商務(wù)等方面進行了全方位應用，由于篇幅有限，這里重點介紹其中7個方面。

3.1 深化設(shè)計

在 PC構(gòu)件生產(chǎn)之前，本項目首先采用 Autodesk Revit創(chuàng)建預制墻板、空調(diào)板、陽臺板、樓梯的BIM模型，包含鋼筋型號、直徑、形狀、長度等詳細信息，并包括各構(gòu)件的預埋件、吊點等模塊位置參數(shù)信息。

隨后在Navisworks中檢測鋼筋碰撞、保護層厚度、搭接長度等問題并導出鋼筋翻樣問題總結(jié)單。將問題總結(jié)向負責單位反饋并依次對照修改，在Revit原始模型中對鋼筋的位置長度參數(shù)進行調(diào)整，使之滿足規(guī)范要求，從而達到機械可直接加工的加工級別模型。如所示。

圖4 模型深化設(shè)計

3.2 鋼筋數(shù)字化加工

將模型中導出的 BVBS格式鋼筋數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為二維碼，通過PDA掃碼機自動錄入鋼筋加工機械，加工機械自動根據(jù)其中的彎剪等信息自動選料、自動彎折、自動剪切，生產(chǎn)出符合綁扎要求的鋼筋，實現(xiàn)數(shù)字化、批量化加工，并將加工過程信息自動集成到BIM，支持原材料使用追蹤[3]。

3.3 吊裝施工方案模擬

裝配式建筑的預制現(xiàn)澆交接處的施工節(jié)點往往比較復雜，在現(xiàn)場交底時，二維圖紙難以描述清楚。本項目在PC構(gòu)件進場施工前，針對預制現(xiàn)澆交接處復雜的施工節(jié)點和復雜施工工序，進行4D-BIM模擬和BIM現(xiàn)場交底，減少了施工過程中施工錯誤導致返工等現(xiàn)象，提高工作效率。如圖5所示。

圖6 智慧建造信息平臺界面

3.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的進度管理

在PC構(gòu)件施工過程中，為了實現(xiàn)預制構(gòu)件進度全過程管控、質(zhì)量管理、安全管理等功能，本項目開發(fā)了智慧建造信息平臺，系統(tǒng)界面如圖6所示。

3.4.1 基于二維碼的預制構(gòu)件進度全過程信息采集

首先，信息平臺為每個預制構(gòu)件生成一個二維碼[4]，然后在構(gòu)件生產(chǎn)加工階段，管理班組將二維碼身份牌張貼在預制構(gòu)件成品上，作為倉儲和運輸?shù)纳矸輼俗R。在構(gòu)件進場時，現(xiàn)場質(zhì)量員接收進場的構(gòu)件，錄入構(gòu)件進場質(zhì)量驗收信息；在構(gòu)件吊裝時，施工員錄入構(gòu)件吊裝狀態(tài)[5]。如圖7所示。

圖7 重點監(jiān)控工序

3.4.2 4D-BIM進度展示

由于二維碼身份牌的唯一性，預制構(gòu)件通過掃碼錄入進度之后，在信息平臺上會有一個與之對應的BIM模型構(gòu)件改變顏色，不同的顏色代表該構(gòu)件處于不同的工序狀態(tài)。如圖8所示。管理人員可以隨時隨地通過查看信息平臺上BIM模型快速了解施工現(xiàn)場所有預制構(gòu)件所處狀態(tài)。

圖8 4D-BIM進度展示

圖9 現(xiàn)場掃描二維碼

3.4.3 堆場管理

在預制構(gòu)件進場驗收狀態(tài)掃碼時，系統(tǒng)應用藍牙等技術(shù)自動記錄位置信息，根據(jù)堆場區(qū)域和構(gòu)件狀態(tài)，自動判斷構(gòu)件所屬堆場，實現(xiàn)堆場管理與預警。如圖9所示。

3.4.4 遇到的問題與解決方案

雖然掃描二維碼看起來很容易，但是在本項目深入實施過程中，也遇到了一些問題，比如二維碼掃不到，構(gòu)件和二維碼張貼錯誤導致個別構(gòu)件飛在天上的現(xiàn)象。針對掃不到的問題，本項目通過確定各類型構(gòu)件二維碼張貼位置和數(shù)量，并發(fā)明一種特殊的二維碼標簽來解決二維碼破損、丟失的問題。

針對二維碼張貼錯誤的問題，本項目首先在制度上，對預制工廠、施工現(xiàn)場掃碼人員進行掃碼權(quán)限分工，責任落實到人，通過項目經(jīng)理監(jiān)督和在工程會議用平臺BIM模型展示進度的措施來保證張貼二維碼準確、掃碼及時。并且針對同類型構(gòu)件現(xiàn)場誰先到誰先安裝的問題，研究了一種算法機制，完美解決“構(gòu)件飛在天上”的問題。通過以上種種措施，保證了系統(tǒng)實際進度的準確性，在這個基礎(chǔ)上，本項目以實際進度為驅(qū)動，又進行了質(zhì)量、安全方面的管理。

3.5 基于移動端的質(zhì)量、安全問題管理

建筑施工的質(zhì)量管理都是現(xiàn)場管理。質(zhì)量員現(xiàn)場巡視發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，通知相關(guān)負責人進行處理，并且由于工序的連續(xù)性和關(guān)聯(lián)性，一個工程質(zhì)量問題往往需要多個參建方之間進行協(xié)調(diào)處理。因此，考慮到建筑施工質(zhì)量管理現(xiàn)場管理為主、多參建方協(xié)同、整體信息化知識水平低這些特點，本項目開發(fā)了基于信息平臺微信端的質(zhì)量問題管理方式。

智慧建造信息平臺支持管理人員應用智能移動端，發(fā)起、處理、追蹤和審核質(zhì)量安全問題，通過掃描二維碼將質(zhì)量問題與BIM關(guān)聯(lián)，支持語言、圖片、視頻等多媒體的問題描述，自動生成質(zhì)量安全整改單，節(jié)省資料歸檔工作，助力依法合格建造。如圖所示。

3.6 基于BIM的商務(wù)管理

本項目基于Revit和算量插件，計算出每個構(gòu)件的工程量，通過合同清單，獲得每個構(gòu)件的價，自動匹配每個構(gòu)件的工程量和價?；谛畔⑵脚_錄入的實際進度自動生成每月產(chǎn)值計報，在這個基礎(chǔ)上進行分包實物量統(tǒng)計等工作，減少50%的人工算量和統(tǒng)計工作。

4 項目應用效果

（1）本項目通過共享BIM中工程信息，實現(xiàn)數(shù)字化加工和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作，節(jié)省鋼筋工 50%，提升加工效率30%以上；

（2）通過基于物聯(lián)網(wǎng)的進度管理，及時掌握預制構(gòu)件進度狀況，合理安排資源，實現(xiàn)預制構(gòu)件零錯漏，避免預制改現(xiàn)澆現(xiàn)象，保障工期；

（3）通過基于BIM的質(zhì)量、安全在線管理，實現(xiàn)隨時隨地掌握工程狀態(tài)，提升項目管理人員管理水平，從而提高項目質(zhì)量水平、減少安全隱患10%以上。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點

（1）研發(fā)了一種特殊的二維碼標簽，制定了二維碼張貼、審核和掃碼制度，實現(xiàn)了預制構(gòu)件全過程監(jiān)控，減少了二維碼丟失、磨損、張貼錯誤等問題發(fā)生頻率；

（2）研發(fā)了以 BIM為統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，以進度為驅(qū)動，自動發(fā)起質(zhì)量驗收、安全檢查、成本計報、工料機統(tǒng)計等工作的管理技術(shù)，讓BIM平臺成為可靠的“管理秘書”；

（3）針對預制工程現(xiàn)澆和預制部分的交接處，模擬和分析施工工序，支持方案優(yōu)化和技術(shù)交底，減少施工錯誤和返工問題，節(jié)約成本；

圖10 質(zhì)量、安全問題在線管理

（4）基于BIM的鋼筋數(shù)字化加工技術(shù)，打通BIM與生產(chǎn)設(shè)備的信息互通，實現(xiàn)數(shù)字加工，提高效率，減少人工。

5.2 經(jīng)驗教訓

通過本項目的BIM應用，針對目前BIM與實際管理脫節(jié)的不落地、兩層皮、只能看的問題[6]，有以下幾點心得：

（1）工業(yè)化建造模式，管理標準化程度高，BIM應用需求和價值大，仍是BIM深度應用的絕佳突破口；

（2）BIM應用初期，流程重塑阻力大?；贐IM的管理與傳統(tǒng)管理兩條路走，應用價值往往達不到預期，通過人性化的功能設(shè)計，為項目管理人員提供便利，減少負擔，讓更多的項目管理人員參與進來，降低BIM應用阻力，是BIM應用成功的必經(jīng)之路；

（3）BIM技術(shù)應用的效果很大程度上取決于BIM數(shù)據(jù)是否實時有效,通過制定明確的管理制度，各項工作落實到人,確保及時得到BIM技術(shù)應用依托的必要數(shù)據(jù)，是BIM應用成功的關(guān)鍵。