宋偉香

摘要：結(jié)合某發(fā)電廠廠房工程實(shí)際，借助BIM技術(shù)的特點(diǎn)，完成該工程的數(shù)據(jù)化虛擬建造，可為保證施工難點(diǎn)的施工質(zhì)量、進(jìn)度控制、安全管理和信息溝通等施工優(yōu)化管理提供參考.

關(guān)鍵詞：BIM;施工優(yōu)化管理;數(shù)字化虛擬建造

中圖分類號(hào)：TU71? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）06-0094-03

與民用建筑相比，工業(yè)廠房表現(xiàn)為高凈空，大跨度，大量負(fù)荷、巨大荷載的結(jié)構(gòu)形式和受力特征，這些特點(diǎn)決定了廠房建設(shè)必然具有一定的難度.廠房結(jié)構(gòu)各類構(gòu)件內(nèi)力大，截面尺寸大;承受吊車荷載、動(dòng)力設(shè)備載荷等外力的作用，動(dòng)荷載影響顯著，對(duì)于承重柱、地基與基礎(chǔ)的要求較高;由于工藝用途各異，區(qū)間跨的設(shè)計(jì)高度不一，內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求不同，增加了施工及協(xié)調(diào)難度;預(yù)埋嵌入件的數(shù)量多，預(yù)留孔洞數(shù)也不少，施工精度要求高.因此，廠房的建設(shè)施工管理是對(duì)施工承建綜合技能和管理能力的挑戰(zhàn).

BIM技術(shù)是一種基于數(shù)據(jù)的工具，可通過(guò)參數(shù)化模型集成項(xiàng)目的各種相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)工程師和技術(shù)人員對(duì)各種項(xiàng)目信息的可視化，共享和傳輸.在此基礎(chǔ)上，可以做出正確的理解和有效的響應(yīng)，可以用于工程施工管理，提高協(xié)同管理的效率、保證工程質(zhì)量、降低節(jié)約成本和縮短合理工期等方面發(fā)揮重要作用[1-3].近年來(lái)，BIM技術(shù)越來(lái)越廣泛的被建筑從業(yè)人員重視并運(yùn)用到實(shí)際工程中.在此基礎(chǔ)上，本文試圖探討B(tài)IM技術(shù)在某發(fā)電廠項(xiàng)目施工優(yōu)化管理中的應(yīng)用.

1 工程概況

某發(fā)電廠廠房工程包含汽機(jī)間和配套間，其中汽機(jī)間進(jìn)深24m，配套間進(jìn)深11m，總深度為36.7m，開(kāi)間為7×8m=56m，設(shè)置兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組.汽輪機(jī)房采用單層排架結(jié)構(gòu)，屋面采用鋼桁架結(jié)構(gòu);配套間為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu).房間總建筑面積為5215.8m2.室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高±0.000m，室內(nèi)外高差為300mm.

該項(xiàng)目位于福建省莆田市.基礎(chǔ)形式為預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土（PHC）管樁，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土柱和加氣混凝土砌塊圍護(hù)墻體.該發(fā)電廠工程設(shè)計(jì)0m層布置設(shè)備基礎(chǔ)，A軸外設(shè)置兩臺(tái)變壓器.結(jié)構(gòu)梁、柱、板、墻壁均設(shè)置有大量嵌入預(yù)埋件及預(yù)留孔洞.

本發(fā)電廠廠房工程的施工難點(diǎn)在兩個(gè)汽機(jī)島的建造.存在大量預(yù)埋件，鋼筋用量極大;運(yùn)行平臺(tái)厚達(dá)1.65m（采用縱向兩根梁、橫向三根梁疊合而成，整體按梁式配筋），其模板支撐體高達(dá)9m（屬超高超重）;結(jié)構(gòu)各部件形狀各異標(biāo)高不齊，預(yù)埋件、預(yù)留孔精度要求高，且關(guān)鍵部件要求一次成型，不能設(shè)置施工縫，施工難度大;又由于要求工期極短，又兼設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峤粶?，進(jìn)一步加大了施工難度，這些諸多因素導(dǎo)致存在安全隱患.

本文基于傳統(tǒng)的施工管理，試圖利用BIM技術(shù)創(chuàng)建其數(shù)字模型，并將該模型與工程的相關(guān)信息、資源計(jì)劃、施工方案、質(zhì)量計(jì)劃、安全管理計(jì)劃等結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行模擬動(dòng)態(tài)施工的優(yōu)化管理，以便在實(shí)際施工前就能預(yù)先了解質(zhì)量、安全管理的難點(diǎn)，采取有針對(duì)性的優(yōu)化方案和管理措施，預(yù)防和消除潛在的安全隱患.

2 基于BIM技術(shù)的優(yōu)化管理

2.1 基于BIM的信息管理

利用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化該工程的信息管理工作.該廠房工程施工工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)文件煩瑣，細(xì)部構(gòu)造及精細(xì)度要求高，傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔的傳遞方式和協(xié)調(diào)會(huì)溝通等信息交流手段，勢(shì)必會(huì)造成信息溝通的延遲，導(dǎo)致信息溝通成本的增加，從而降低該工程的建造效率.因?yàn)轫?xiàng)目部的臨時(shí)性和管理工作的一次性，為更好發(fā)揮專業(yè)管理優(yōu)勢(shì)，該工程的信息管理組織采用矩陣式項(xiàng)目管理組織形式;建立該廠房工程的項(xiàng)目局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享，方便信息的查詢、檢索和傳遞;基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，借助BIM技術(shù)，創(chuàng)建工程的監(jiān)控和管理系統(tǒng);使用相關(guān)管理軟件設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可以實(shí)時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控和管理[2-3].

2.2 基于BIM的參數(shù)化建模

施工承建方可以使用BIM技術(shù)的Revit軟件進(jìn)行廠房項(xiàng)目的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建.該工程的信息模型可以提供關(guān)聯(lián)梁、板、柱等構(gòu)件的其他信息，包括模型展示、現(xiàn)場(chǎng)圖片及視頻跟蹤;使用BIM建模核心軟件建立該工業(yè)工程的各種參數(shù)化模型后，可以使用廣聯(lián)達(dá)建模軟件，計(jì)量計(jì)價(jià)軟件等.將它們集成為基于參數(shù)化模型、進(jìn)度、成本、資源、安全等的綜合信息模型平臺(tái)[4-5]，集成該廠房工程從設(shè)計(jì)圖紙到運(yùn)營(yíng)維護(hù)期的信息，這確保了項(xiàng)目施工期間的信息可以有效地組織和使用，非專業(yè)人員可以自由地瀏覽他們想要看到的信息和效果.

該綜合信息管理平臺(tái)的利用，可以使該工程設(shè)計(jì)階段和施工階段的信息共享和協(xié)同管理，使設(shè)計(jì)方案和施工方案的優(yōu)化更加便捷.對(duì)施工方而言，既可獲得該工程設(shè)計(jì)文件的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，可以為該工程施工階段的質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度等目標(biāo)管理提供支撐;還可以減輕及避免信息傳送中的遺失丟失，減少信息查詢及恢復(fù)信息的勞動(dòng)力付出.

2.3 基于BIM的施工現(xiàn)場(chǎng)布置

采用BIM技術(shù)，可以優(yōu)化傳統(tǒng)的施工場(chǎng)地布局，可以呈現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的三維布局，效果逼真.針對(duì)該廠房工程特點(diǎn)，依據(jù)提高施工場(chǎng)地的利用率、盡可能減少臨時(shí)設(shè)施建設(shè)投資、最大限度減少場(chǎng)內(nèi)二次搬運(yùn)的原則[3-5]，基于BIM技術(shù)的參數(shù)化模型構(gòu)件數(shù)據(jù)，可以實(shí)行定性分析、定量計(jì)算和確定施工現(xiàn)場(chǎng)布局方案.結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)布局方案，采用廣聯(lián)達(dá)的BIM施工現(xiàn)場(chǎng)布置軟件，完成廠房工程施工現(xiàn)場(chǎng)的三維布置圖，從而使施工現(xiàn)場(chǎng)資源及臨時(shí)設(shè)施等要素布置一目了然.

2.4 基于BIM的進(jìn)度控制

利用BIM技術(shù)，可優(yōu)化該工程的進(jìn)度控制工作.工程的進(jìn)度計(jì)劃是工程進(jìn)度控制和實(shí)現(xiàn)工期目標(biāo)的主要依據(jù)，是工程實(shí)施過(guò)程中各分部分項(xiàng)工程在實(shí)施時(shí)間和資源配置方面的事先安排.可利用夢(mèng)龍軟件或Project軟件編制該廠房工程的施工進(jìn)度安排計(jì)劃，還可根據(jù)該工程的實(shí)際進(jìn)展，在傳統(tǒng)的進(jìn)度控制方法的基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)的可視化動(dòng)態(tài)仿真和分析，精細(xì)控制項(xiàng)目整個(gè)施工過(guò)程中的施工進(jìn)度[4-6]，并相應(yīng)地進(jìn)行事中控制和施工程序的優(yōu)化.同時(shí)可做好施工過(guò)程中各方面現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作.

2.4.1 進(jìn)度跟蹤檢查

（1）進(jìn)度信息更新.利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的進(jìn)度數(shù)據(jù)信息收集及更新.項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃管理人員可以在便攜式設(shè)備上運(yùn)行使用BIM計(jì)劃管理功能模塊，及時(shí)更新項(xiàng)目的形象進(jìn)度、實(shí)際消耗的資源量、實(shí)際完成時(shí)間和實(shí)際持續(xù)時(shí)間[6-7].還可以刪除或添加作業(yè)，調(diào)整作業(yè)間的邏輯關(guān)系及優(yōu)化工作結(jié)構(gòu).工程進(jìn)度管理人員可通過(guò)應(yīng)用查看BIM移動(dòng)端、實(shí)地考察施工現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)看現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等手段，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際數(shù)據(jù)的分析，收集進(jìn)度數(shù)據(jù)，驗(yàn)證后上傳到BIM系統(tǒng).既可以供進(jìn)度信息使用和參考，又可以實(shí)時(shí)更新.

（2）現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)控.利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的實(shí)際進(jìn)度數(shù)據(jù)監(jiān)控.該項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度的監(jiān)控主要是通過(guò)三維激光掃描設(shè)備和視頻監(jiān)控進(jìn)行，可使進(jìn)度管理人員不在現(xiàn)場(chǎng)也能實(shí)時(shí)掌握實(shí)際進(jìn)度.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位或GPS定位設(shè)備可用于確定項(xiàng)目的特定方位角坐標(biāo)，并且可確定在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的監(jiān)控設(shè)備的控制節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)和方向.在控制點(diǎn)設(shè)置三維激光掃描，視頻監(jiān)控等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程全過(guò)程的監(jiān)控.實(shí)時(shí)上傳這些圖片或視頻數(shù)據(jù)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、三維激光掃描數(shù)據(jù)和人工表單格式數(shù)據(jù)，與項(xiàng)目的BIM計(jì)劃進(jìn)度模型進(jìn)行比較分析，以判斷并準(zhǔn)確控制項(xiàng)目的實(shí)際施工進(jìn)度.還可及時(shí)采取措施進(jìn)行進(jìn)度的調(diào)整與更新[6-8].

2.4.2 進(jìn)度對(duì)比分析及調(diào)整

基于BIM技術(shù)，可以綜合利用項(xiàng)目的進(jìn)度橫道圖，進(jìn)度曲線和BIM 4D模型，來(lái)比較和調(diào)整項(xiàng)目的進(jìn)度，并優(yōu)化施工工期[7-8].根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度情況，可以比較和分析項(xiàng)目分解WBS節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)間段的動(dòng)態(tài)計(jì)算、計(jì)劃進(jìn)度信息、計(jì)劃工程量和實(shí)際工作量.它可以幫助施工人員實(shí)時(shí)控制進(jìn)度信息，及時(shí)做好工程材料的采購(gòu)，操作人員的部署，以及大型機(jī)械的進(jìn)出場(chǎng).還可以組合資源，權(quán)衡成本或調(diào)整關(guān)鍵工作的持續(xù)時(shí)間，或更改不同作業(yè)之間的邏輯關(guān)系，合理進(jìn)行工期優(yōu)化.

2.5 基于BIM的質(zhì)量控制

利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的質(zhì)量控制.該廠房工程可利用BIM5D軟件進(jìn)行其質(zhì)量跟蹤管理.對(duì)廠房的每一個(gè)構(gòu)件的二維碼進(jìn)行掃描和拍照，可進(jìn)行問(wèn)題跟蹤;將照片與模型聯(lián)動(dòng)，可增加信息量;集成手機(jī)移動(dòng)端、云端、BIM桌面端的信息，可解決共享及協(xié)同管理問(wèn)題;質(zhì)量安全例會(huì)應(yīng)用BIM桌面直觀展現(xiàn)問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)利用數(shù)據(jù)輔助會(huì)議決策[8].

2.6 基于BIM的動(dòng)態(tài)施工模擬

利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的動(dòng)態(tài)施工模擬.使用BIM5D技術(shù)可將該廠房工程施工階段的數(shù)據(jù)、圖紙、建筑實(shí)體模型、場(chǎng)地臨時(shí)設(shè)施、進(jìn)度計(jì)劃等進(jìn)行集成，對(duì)該廠房工程進(jìn)行施工模擬.在集成了土建、結(jié)構(gòu)、安裝、進(jìn)度計(jì)劃、場(chǎng)地布置等 BIM模型之后，切換到時(shí)間視圖，導(dǎo)入工程計(jì)劃，計(jì)劃關(guān)聯(lián)模型，選擇工程日期范圍，選擇查看數(shù)據(jù)，開(kāi)始模擬，從而可以實(shí)現(xiàn)基于BIM5D平臺(tái)的該廠房工程的動(dòng)態(tài)施工模擬[7-11].該動(dòng)態(tài)施工模擬可以將抽象的設(shè)計(jì)文件及圖紙具像化，以視頻動(dòng)畫形式向參與者展示該工程的施工建造過(guò)程.利用該施工動(dòng)態(tài)模擬還可以事先查找發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的碰撞等需要完善的問(wèn)題，為設(shè)計(jì)變更和優(yōu)化施工方案提供參考.

2.7 基于BIM的安全隱患檢查

利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的安全隱患檢查.首先，對(duì)工程施工工作進(jìn)行分解，組織技術(shù)人員及專家對(duì)該廠房工程施工前和施工過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)及危險(xiǎn)源進(jìn)行分析、判斷和辨識(shí)，使參與人員對(duì)該廠房工程施工各個(gè)流程及環(huán)節(jié)都有深入的認(rèn)識(shí)，并使許多潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素都能顯現(xiàn)出來(lái);其次，結(jié)合施工關(guān)鍵過(guò)程關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工模擬，將專業(yè)、系統(tǒng)、全面的危險(xiǎn)源信息與BIM平臺(tái)的參數(shù)化模擬、可視化及信息共享的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，創(chuàng)建該發(fā)電廠廠房工程的BIM安全檢查模型，以便事先發(fā)現(xiàn)該廠房可能存在的預(yù)埋件與預(yù)留孔洞的碰撞問(wèn)題及安全隱患.該檢測(cè)方法用于實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源信息、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施和BIM系統(tǒng)接口的連接，進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)量控制點(diǎn)的施工方案和施工過(guò)程;同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目分解，可明確每個(gè)施工環(huán)節(jié)的安全責(zé)任歸屬，從操作者的根本上降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，可以避免安全隱患和質(zhì)量問(wèn)題，還可有助于項(xiàng)目經(jīng)理的資源控制、項(xiàng)目進(jìn)度和成本控制.

2.8 基于BIM的安全教育

利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該廠房工程的安全教育.在該發(fā)電廠廠房工程施工以前，經(jīng)過(guò)施工環(huán)節(jié)危險(xiǎn)源識(shí)別和動(dòng)態(tài)施工模擬，結(jié)合BIM技術(shù)的安全檢查，它可以直觀、具體地呈現(xiàn)工程施工階段的安全狀態(tài)，并對(duì)上述易發(fā)生質(zhì)量和安全事故的部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)3D漫游，隨著動(dòng)態(tài)漫游動(dòng)畫中人體模型的行走，通過(guò)查看要構(gòu)建的元素以及虛擬環(huán)境中的相應(yīng)設(shè)備操作，能預(yù)先發(fā)現(xiàn)廠房梁板柱等構(gòu)件中的預(yù)埋嵌入件及預(yù)留孔洞[7-11].安全培訓(xùn)人員可結(jié)合畫面，向施工作業(yè)人員形象地介紹該處可能存在的安全隱患及施工重點(diǎn)難點(diǎn)，并做好安全交底.該仿真場(chǎng)景能使工人更好地一目了然識(shí)別安全隱患的類型、尺寸、位置、危險(xiǎn)后果[7-11]，自覺(jué)主動(dòng)增強(qiáng)安全意識(shí)并采取控制措施.應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行該工程的數(shù)字化安全培訓(xùn)和教育，能提高安全培訓(xùn)的畫面感和現(xiàn)場(chǎng)感，深化對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)操作的理解，使他們能夠快速了解如何在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行安全操作.從而可以更加到位、更加深入地達(dá)成安全教育的目的，大幅度提高安全管理的質(zhì)量及效率.它還可以使安全教育可持續(xù)發(fā)展，從而節(jié)省安全教育投入.

3 結(jié)論

本發(fā)電廠廠房工程施工可借用BIM技術(shù)的可視化管理優(yōu)勢(shì)，在編制了施工方案、質(zhì)量計(jì)劃、資源需求計(jì)劃、文明施工及綠色營(yíng)建計(jì)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合CAD軟件的基本設(shè)計(jì)，使用BIM施工現(xiàn)場(chǎng)布置軟件，繪制施工現(xiàn)場(chǎng)的三維布局效果圖;可以使用Project軟件、夢(mèng)龍進(jìn)度計(jì)劃軟件編制進(jìn)度計(jì)劃.并進(jìn)行相應(yīng)資源安排;可使用晨曦計(jì)量計(jì)價(jià)軟件并結(jié)合計(jì)價(jià)規(guī)范與當(dāng)?shù)氐膬r(jià)格指數(shù)進(jìn)行工程造價(jià)計(jì)算，可使用Revit和Fuzor軟件完成項(xiàng)目數(shù)據(jù)化模型建造和漫游動(dòng)畫，進(jìn)行安全隱患檢查和安全教育，并據(jù)此優(yōu)化完善各類設(shè)計(jì)及施工計(jì)劃中的需要改進(jìn)之處，防患于未然，有助于理順施工各環(huán)節(jié)，減少傳統(tǒng)施工中的被動(dòng)和茫然，減免復(fù)雜工藝施工中的差錯(cuò)和返工，降低成本，保證工期，并保障質(zhì)量和安全.

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