閆 俊， 張云衛(wèi)， 孟憲才

(湖北省地質(zhì)局 第五地質(zhì)大隊，湖北 黃石 435000)

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是一項以信息為基礎(chǔ)的技術(shù)，將工程項目的真實信息整合到3D模型中，通過BIM集成的信息管理平臺，可以對工程項目進行整體把控，模擬施工過程，為工程管理者提供決策支持[1]。不少工程實踐表明，使用BIM技術(shù)能有效提高施工效率、降低風(fēng)險、減少損耗。因此，在地質(zhì)災(zāi)害治理工程實施中，采用先進的技術(shù)方法全面提升工程建設(shè)水平勢在必行。

1 BIM技術(shù)及運用軟件介紹

1.1 BIM技術(shù)介紹

BIM是一種應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過參數(shù)模型整合各種項目的相關(guān)信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，由建筑產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)共同參與對建筑物數(shù)據(jù)進行不斷地完善、豐富，并為各相關(guān)方提取使用，達到綠色低碳化設(shè)計、綠色施工、成本管控、方便運營維護等目的[2]。BIM管理可貫穿整個工程建設(shè)過程，可包含多家參建方的工作內(nèi)容，具備很多傳統(tǒng)管理模式不具備的優(yōu)點[3-4]。

1.2 軟件介紹

Revit系列軟件是為建筑信息模型(BIM)構(gòu)建的，可幫助設(shè)計師設(shè)計、建造和維護質(zhì)量更好、能效更高的建筑[5]。Revit軟件可為各參建方提供可視化與數(shù)據(jù)化的決策依據(jù)[6-7]。

BIM 5D是廣聯(lián)達推出的BIM核心平臺，可以集成專業(yè)模型，并以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過程中的進度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，為項目提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)有效決策和精細化管理[8-9]。

2 項目概況

東坡亭社區(qū)不穩(wěn)定斜坡屬湖北省鄂州市西山街辦東坡亭社區(qū)，坡腳人工建房切坡等人類工程活動劇烈，且既有工程年久失修。受自然地理條件及人為因素影響，在雨季經(jīng)常發(fā)生滾石、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，威脅斜坡體前緣的兩棟居民樓(3#樓、9#樓)，共計100余戶400余人的生命財產(chǎn)安全。

針對該不穩(wěn)定斜坡的變性特征，以及施工場地特征等因素，采用“格構(gòu)錨桿護坡+擋墻+截排水溝+錨索擋墻加固+支墩擋墻加固+植被恢復(fù)及附屬工程”綜合治理方案。格構(gòu)錨桿布置于Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ區(qū)，截排水溝布置于治理工程外圍，錨索擋墻加固布置于Ⅳ區(qū)，支墩擋墻加固布置于Ⅴ區(qū)，擋墻布置于Ⅰ、Ⅴ區(qū)格構(gòu)護坡區(qū)域底部，植被恢復(fù)及附屬工程布置于因施工不可避免的對周邊樹木造成的破壞區(qū)域及格構(gòu)護坡區(qū)域。

3 BIM技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害施工中應(yīng)用

3.1 模型的建立

(1) 場地模型。建立場地模型可運用CAD與Autodesk Revit之間信息互用的工具命令(圖1)，將地形圖導(dǎo)入到Autodesk Revit中，運用地形命令，創(chuàng)建治理工程的地形模型，通過內(nèi)置的材質(zhì)庫賦予地形相對應(yīng)的材質(zhì)屬性，建立如圖2所示的場地模型。

圖1 地形創(chuàng)建過程
Fig.1 Terrain creation process

圖2 場區(qū)三維地形模型
Fig.2 3D terrain model of the site

三維地形模型建模采用Autodesk Revit(2016)，首先通過讀取帶有標高的三維地形圖紙導(dǎo)入Revit中，利用自動生成模塊生成地形模型(圖3)，建立與現(xiàn)場一致的原始地貌模型，并對其進行模擬運用分析。

(2) 場平模型。通過對設(shè)計圖紙的深入了解，對現(xiàn)場的施工平面進行場平規(guī)劃，利用Autodesk Revit對場地進行分區(qū)域的逐一平整(圖3、圖4)。通過BIM模型的建立可以快速地統(tǒng)計挖方與填方的工程量，最后根據(jù)模型對比得出挖方量。

圖3 場地平整運算模型
Fig.3 Calculation model of site leveling

圖4 場地平整模型
Fig.4 Site leveling model

(3) 治理工程模型。利用BIM建模軟件對設(shè)計圖紙上表達的構(gòu)件進行詳細的三維建模,如圖5所示。分混凝土構(gòu)件、鋼筋構(gòu)件、錨桿構(gòu)件等不同類別的構(gòu)件進行細化建模。在建模過程中，構(gòu)件模型可與工程量同步關(guān)聯(lián)，為后期統(tǒng)計工程量提供便利。

圖5 設(shè)計工程模型展示圖
Fig.5 Model display of design engineering

(4) 場地布置模型。根據(jù)BIM模型進行施工現(xiàn)場規(guī)劃，完成場地規(guī)劃布置，材料堆放規(guī)劃，施工機具路線分析(圖6)。

圖6 場地布置模型
Fig.6 Site layout model

(5) 治理工程5D模型。在施工階段，通過BIM 5D 數(shù)字模型對項目的進度、費用、工料機設(shè)備資源等進行總控管理，為業(yè)主提供實時、動態(tài)的過程信息數(shù)據(jù)，以滿足業(yè)主對項目的全過程管理控制的需要。

將完成的BIM模型、進度計劃與清單工程量導(dǎo)入BIM 5D中，把進度計劃與清單工程量分別同BIM模型進行關(guān)聯(lián)。通過關(guān)聯(lián)后的BIM 5D模型進行多維的BIM管理(圖7)。

圖7 治理工程BIM5D模型
Fig.7 BIM 5D model of governance engineering

3.2 BIM的工程量統(tǒng)計

本文采用BIM技術(shù)進行設(shè)計，對于治理工程量的統(tǒng)計，可在BIM軟件基本功能模塊中實現(xiàn)。Autodesk Revit軟件的明細表工具可以在設(shè)計過程中的任何時候創(chuàng)建工程量明細表，這些明細表可實現(xiàn)自動實時更新，及時反映項目工程量的情況。

圖8-(a)為明細表創(chuàng)建的對話框，圖8-(b)為明細表屬性設(shè)置窗口，通過屬性設(shè)置窗口可以設(shè)置明細表的屬性參數(shù)，按照明細表的屬性參數(shù)，便可自動輸出相應(yīng)的明細表。圖9所示的是通過Revit明細表工具創(chuàng)建的工程量明細表。

圖8 明細表設(shè)置窗口
Fig.8 Schedule settings window

圖9 工程量統(tǒng)計
Fig.9 Quantity statistics

3.3 施工進度管理

BIM技術(shù)的信息管理模式相對于傳統(tǒng)的管理模式，主要表現(xiàn)在動態(tài)實時管理。傳統(tǒng)建筑進度管理方式較單一，難以進行信息共享，信息較為滯后，對時間和資源分配計算不夠精確，容易造成進度滯后、成本升高[10]。BIM技術(shù)充分發(fā)揮了自身優(yōu)勢，通過不同節(jié)點工程量計算，可以更加科學(xué)地進行資源分配。

通過項目應(yīng)用，施工階段全生命周期管理平臺通過可視化的界面進行交互(圖10)，簡單易懂，系統(tǒng)易用性和可操作性強，便于建設(shè)各參與方使用；工程管理各階段數(shù)據(jù)與資料等信息統(tǒng)一管理，減少信息差錯、遺漏等問題，細化進度管控，可視化查閱與追溯性功能可提高效率(圖11、圖12)。

通過采用BIM進行施工進度管理后，治理工程每個分項工程均較計劃時間提前，總工期較計劃的75天縮減為70天(表1、圖13)。

3.4 施工過程控制

BIM的過程控制主要體現(xiàn)在通過運用BIM技術(shù)，將設(shè)計要求更好地在施工中體現(xiàn)，通過施工管理，達到施工過程控制的目的。

通過BIM系統(tǒng)平臺，將現(xiàn)場施工過程中的資料及時上傳，監(jiān)理和業(yè)主代表發(fā)現(xiàn)問題后拍照并將問題定位到具體的位置，同時選擇問題類型，填寫問題描述，指定整改責任人和整改時限，發(fā)起應(yīng)用流程(圖14)。施工單位相應(yīng)專業(yè)責任人在限期內(nèi)整改完畢后拍照，發(fā)起整改驗收申請，會同監(jiān)理和業(yè)主代表對質(zhì)量安全問題進行驗收，合格后在手機端關(guān)閉該條問題，完成問題整改。

圖10 施工進度過程
Fig.10 Construction progress process

圖11 施工進度
Fig.11 Construction progress

圖12 材料、工程量進度分析
Fig.12 Progress analysis of materials and quantities

表1 計劃時間與實際完成時間進度表Table 1 Schedule of planned time and actual completion time

圖13 進度控制對比分析
Fig.13 Comparative analysis of progress control

圖14 施工過程
Fig.14 Control flow chart of construction process

通過使用BIM 5D手機端APP，提高了質(zhì)量和安全管理，降低了溝通成本，節(jié)約了大量工期，降低了項目成本。本項目采用手機加平板端雙設(shè)備操作模式，方便問題記錄和拍照，平板端還可以查看項目的圖紙和模型(圖15)。

圖15 施工過程控制手機端數(shù)據(jù)反饋
Fig.15 Control mobile data feedback of construction process

通過BIM的過程控制，很好的將設(shè)計要求和現(xiàn)場施工這兩個環(huán)節(jié)連接在一起，在工程實施過程中做到了信息及時反饋，設(shè)計變更及時溝通協(xié)商；設(shè)計方在設(shè)計全過程中遵循設(shè)計過程控制，并根據(jù)變化情況，及時提出相應(yīng)設(shè)計要求，提高防治效益、控制風(fēng)險的能力；施工方將現(xiàn)場問題通過BIM平臺發(fā)布上傳，參建各方可隨時查看工程實施中存在的問題。

圖16 質(zhì)量、安全分布圖
Fig.16 Distribution map of quality and safety

東坡亭社區(qū)不穩(wěn)定斜坡項目于2016年4月21日開始，7月30日結(jié)束，期間通過BIM 5D手機端采集上傳的質(zhì)量、安全問題共計22個，其中質(zhì)量問題10個、安全問題12個(圖16)。

按質(zhì)量分類統(tǒng)計，材料問題8個，現(xiàn)場作業(yè)問題10個，其他問題3個，總計21個(圖17)。按安全分類統(tǒng)計，安全教育問題3個，違章行為9個，防護措施7個，其他問題2個，總計21個(圖18)。

圖17 質(zhì)量問題數(shù)量
Fig.17 Quantity of quality problems

圖18 安全問題數(shù)量
Fig.18 Number of security issues

4 結(jié)論

通過將BIM技術(shù)運用到地質(zhì)災(zāi)害施工治理中，得到以下結(jié)論，為日后的治理工程提供參考依據(jù)，便于地質(zhì)災(zāi)害施工項目的管理，為質(zhì)量、安全生產(chǎn)提供服務(wù)。

(1) BIM主要在施工信息管理方面發(fā)揮著重大作用，使傳統(tǒng)的管理模式得以改善。

(2) BIM豐富了傳統(tǒng)的工程管理模式，有效提高了地質(zhì)災(zāi)害施工的效率和質(zhì)量，并且解決了傳統(tǒng)工作模式下難以解決的技術(shù)難題。

(3) BIM技術(shù)為地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計和施工提供了良好的應(yīng)用和集成平臺，施工方能夠更方便、更直觀地模擬施工流程，管理施工和實施對設(shè)計的要求；建設(shè)方和監(jiān)理方能夠更好地掌握施工過程，對施工情況進行更進一步的監(jiān)管。隨著BIM技術(shù)更深入研究和應(yīng)用，還將不斷提高工程項目實施的效率、質(zhì)量、安全和經(jīng)濟效益。