謝國(guó)峰

中鐵二十三局集團(tuán)軌道交通工程有限公司（201399）

0 引言

隨著《中國(guó)制造2025》的強(qiáng)國(guó)綱領(lǐng)和“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出，信息化在建筑行業(yè)的應(yīng)用得到巨大的發(fā)展。尤其在房建、道路、橋梁工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，已經(jīng)成為項(xiàng)目提質(zhì)增效的重要手段。

1 BIM技術(shù)在預(yù)制場(chǎng)設(shè)計(jì)階段中的主要應(yīng)用

1.1 預(yù)制場(chǎng)地面附屬機(jī)械設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

BIM機(jī)電人員可以將設(shè)計(jì)方案（一般用Word、CAD工具進(jìn)行輔助）中所有機(jī)械設(shè)備用BIM技術(shù)可視化，應(yīng)用Revit軟件，以族的形式標(biāo)準(zhǔn)化建模，建立一個(gè)預(yù)制場(chǎng)族庫(kù)，用Revit軟件將預(yù)制場(chǎng)地面附屬設(shè)施效果圖可視化，施工模擬化時(shí)可以從族庫(kù)里插入需要的族。插入族后，完善相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為施工單位編制施工方案提供可視化、可實(shí)施性保障。在今后企業(yè)大量應(yīng)用BIM技術(shù)的時(shí)候，可以直接從族庫(kù)插入使用，節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，更好地為項(xiàng)目提質(zhì)增效。

預(yù)制場(chǎng)機(jī)械設(shè)備族庫(kù)主要包括：拌和站機(jī)械設(shè)備族、鍋爐族，堆場(chǎng)龍門(mén)吊族，車間行車族、裝載機(jī)族、叉車族，場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)管片車輛族、鋼模族、鋼筋骨架焊接靠模族、試驗(yàn)設(shè)備族、地磅族，供、配電站族，三環(huán)拼裝架臺(tái)族，抗?jié)B架族，抗彎折族，流水線族，橫移小車族，翻身架族，真空吸盤(pán)機(jī)族，空氣壓縮機(jī)族，管片運(yùn)輸電瓶車族，CO2保護(hù)焊機(jī)族，鋼筋彎環(huán)機(jī)族，鋼筋彎弧機(jī)族，鋼筋彎曲機(jī)族，鋼筋切斷機(jī)族，鋼筋全自動(dòng)調(diào)直彎箍機(jī)族等。

1.2 土建工程設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用

預(yù)制場(chǎng)建設(shè)中涉及的單位土建工程較多，單位工程設(shè)計(jì)量有大有小，像較大的單位工程有：生活所需的建筑房屋、生產(chǎn)所需的廠房和水養(yǎng)池工程。較小的單位工程有：龍門(mén)吊、水溝、公路工程、砂石料擋墻、攪拌站基礎(chǔ)、生產(chǎn)流水線基礎(chǔ)、蒸養(yǎng)窖、試驗(yàn)室、材料室等房屋工程。這些單位工程后期應(yīng)用時(shí)又是相互交叉作業(yè)來(lái)完成預(yù)制品的流水線作業(yè)，組成一個(gè)綜合工程，涉及面廣，施工難度較大，更需要運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)完成設(shè)計(jì)工作。

1.2.1 “三維可視化功能加上時(shí)間維度可以進(jìn)行虛擬施工”為建設(shè)單位選取科學(xué)的規(guī)劃技術(shù)方案提供可靠的技術(shù)保障，為施工單位提供一份可實(shí)施的技術(shù)方案

單位工程建設(shè)完成后，在最后的設(shè)計(jì)中需要把以上所有建筑都體現(xiàn)在預(yù)制場(chǎng)效果圖中。建設(shè)單位通過(guò)“三維可視化功能加上時(shí)間維度可以進(jìn)行虛擬施工”，可以調(diào)整更加合理的總平面布置圖、車間定制化圖，避免設(shè)計(jì)不合理造成后期預(yù)制品生產(chǎn)中成本費(fèi)用增加。如砂石料倉(cāng)位置設(shè)計(jì)與攪拌站上料倉(cāng)較遠(yuǎn)，造成裝載機(jī)運(yùn)料距離較遠(yuǎn)，燃料及動(dòng)力費(fèi)增加，造成預(yù)制品成本增加。應(yīng)用BIM技術(shù)為建設(shè)單位選取合理的技術(shù)方案提供了可靠的技術(shù)保障。

通過(guò)BIM技術(shù)，施工單位可以更加準(zhǔn)確地把設(shè)計(jì)人員的意圖轉(zhuǎn)化為實(shí)物?？磮D施工時(shí)，一個(gè)分項(xiàng)工程需要將平面圖和立面圖相結(jié)合才能施工，而施工人員只看了平面圖，施工后滿足不了使用要求。如立面圖中插座與水龍頭相距20 cm，工人施工時(shí)忘記看立面圖，把水龍頭與插座建在同一平面相距20 cm。如果設(shè)計(jì)人員沒(méi)有施工經(jīng)驗(yàn)，圖紙中的建筑現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法完成，BIM技術(shù)給施工單體提供一份可實(shí)施的技術(shù)方案。

1.2.2 為建設(shè)單位選取合理的技術(shù)方案提供了進(jìn)度保障

建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)計(jì)人員運(yùn)用BIM技術(shù)中的“協(xié)作”設(shè)計(jì)各個(gè)單位工程，如果工程項(xiàng)目較多，可以通過(guò)多名設(shè)計(jì)人員在“協(xié)作”的基礎(chǔ)上繪制相關(guān)的圖紙，提高繪圖速度，為建設(shè)單位選取合理的技術(shù)方案提供了進(jìn)度保障。

1.2.3 為建設(shè)單位在確定技術(shù)方案前，提供較準(zhǔn)確的投資目標(biāo)

土建工程設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用可以準(zhǔn)確地計(jì)算出施工的工程量，減少變更，在保證質(zhì)量前提下降低成本。將土建工程與機(jī)械設(shè)備結(jié)合起來(lái)，通過(guò)施工中各個(gè)環(huán)節(jié)的模擬交叉作業(yè)，碰撞檢查。如蒸養(yǎng)窖內(nèi)鋼模頂部與蒸養(yǎng)窖高度的碰撞檢查。如果蒸養(yǎng)窖高度太高，蒸汽浪費(fèi)較大。如果蒸養(yǎng)窖高度較低，可能會(huì)與鋼模碰撞，因此需要設(shè)計(jì)合適的高度。碰撞檢查可避免工程變更和增加投資成本。水養(yǎng)池堆場(chǎng)與相鄰堆場(chǎng)上的龍門(mén)吊，可通過(guò)碰撞檢查，選擇合適高度的行車，避免行車作業(yè)時(shí)懸臂碰撞。土建無(wú)法改變時(shí)，只能更換設(shè)備，運(yùn)用BIM技術(shù)避免建設(shè)單位設(shè)備安裝后與土建、設(shè)備碰撞，及時(shí)反饋信息，避免設(shè)計(jì)人員的局限性、保守性，建設(shè)單位人員審圖的不嚴(yán)謹(jǐn)性，工程量增加造成建設(shè)單位后期投資增加，資金不足，工程暫停，需要融資才能完成技術(shù)方案。應(yīng)用BIM技術(shù)，為建設(shè)單位在確定技術(shù)方案前，提供較準(zhǔn)確的投資目標(biāo)。

2 BIM技術(shù)在預(yù)制場(chǎng)施工階段中的主要應(yīng)用

2.1 運(yùn)用BIM技術(shù)使操作人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化

單位工程施工前可以通過(guò)BIM技術(shù)“可視化虛擬作業(yè)”讓作業(yè)指導(dǎo)書(shū)通俗易懂，更接地氣。通過(guò)可視化的施工步驟，工人施工時(shí)一定能準(zhǔn)確、快速、安全地完成作業(yè)。

文字紙質(zhì)版升級(jí)到用手機(jī)掃描顯示圖片的二維碼進(jìn)行安全技術(shù)交底，BIM技術(shù)的可視化可以在會(huì)議室通過(guò)投影儀將可視化的交底進(jìn)行播放，使交底工作徹底告別二維時(shí)代。

運(yùn)用BIM技術(shù)，可將工人安全帽上安裝象征身份證的芯片。在進(jìn)行交底培訓(xùn)后，將培訓(xùn)信息錄入后臺(tái)電腦，芯片信息就可自動(dòng)更新，管理人員可隨時(shí)通過(guò)專業(yè)設(shè)備檢查工人受教育情況，讓管理標(biāo)準(zhǔn)化。

2.2 以往施工方案的漏洞、缺陷和不足只有在施工中才能發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)可以結(jié)合不同的施工方案進(jìn)行施工模擬，為施工單位進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、成本管理和安全管理提供科學(xué)的技術(shù)保障

2.2.1 進(jìn)度控制方面的應(yīng)用

以往編制的控制進(jìn)度橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖沒(méi)有對(duì)施工中具體的問(wèn)題進(jìn)行描述，施工計(jì)劃進(jìn)度滯后時(shí)，不能及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度，影響工程的總進(jìn)度。利用BIM模型與移動(dòng)端APP數(shù)據(jù)采集工具，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃與模型的自動(dòng)銜接，直觀顯示計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度。項(xiàng)目各部門(mén)及班組可有序地完成相關(guān)工作，提前解決漏洞、缺陷和不足等問(wèn)題。因?yàn)轭A(yù)制場(chǎng)涉及建筑物較多，用BIM技術(shù)繪制的三維可視管理模型，可以全方面地把控項(xiàng)目各個(gè)施工進(jìn)度信息。通過(guò)施工進(jìn)度模擬，對(duì)交叉環(huán)節(jié)進(jìn)行碰撞檢查驗(yàn)證，避免影響進(jìn)度，確保施工效率，減少停歇時(shí)間。為施工單位合理優(yōu)化工期，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度實(shí)時(shí)控制[1]。

2.2.2 質(zhì)量管理方面的應(yīng)用

對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)畫(huà)渲染開(kāi)發(fā)、模型放大，工人能直觀地看到土建方面涉及到的鋼筋綁扎位置、數(shù)量、模板位置、模板先支后拆、后支先拆順序、混凝土澆筑順序、振搗方式。BIM技術(shù)的可視化讓工人將施工要點(diǎn)牢記腦海，使質(zhì)檢人員能夠輕松地掌握質(zhì)量控制要點(diǎn)。因預(yù)制品建場(chǎng)涉及單位工程較多，專業(yè)涉及公路、房建、鋼結(jié)構(gòu)、獨(dú)立基礎(chǔ)（鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)）、筏板基礎(chǔ)（拌和站四個(gè)物料罐基礎(chǔ)）、給排水、線路管線預(yù)埋工程，質(zhì)檢員短期內(nèi)通過(guò)圖紙很難掌握多方面的知識(shí)。BIM技術(shù)能及時(shí)地查找工程中的質(zhì)量問(wèn)題，尤其是重難點(diǎn)工程，提前編制相對(duì)應(yīng)的措施。

2.2.3 成本控制方面的應(yīng)用

施工單位運(yùn)用BIM施工模擬后，編制了成熟的施工方案，減少了工程變更。提前把項(xiàng)目各單位工程的工程量精準(zhǔn)計(jì)算，根據(jù)施工進(jìn)度和工藝就可以計(jì)算相關(guān)的人工費(fèi)，提前計(jì)算出項(xiàng)目收益率。收益率與基準(zhǔn)收益率對(duì)比后，工程投標(biāo)報(bào)價(jià)才能更準(zhǔn)確，為后期項(xiàng)目成本控制提供了實(shí)施的依據(jù)。運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原材料實(shí)施全面管理，不同的單位工程模型上實(shí)時(shí)顯示材料總量、已用量、剩余量等庫(kù)存信息，及時(shí)反饋每天、周、月材料的用量。當(dāng)數(shù)據(jù)與理論用量不一致時(shí)，系統(tǒng)會(huì)警示提醒，及時(shí)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)材料濫用情況。經(jīng)過(guò)BIM施工模擬后的方案，材料型號(hào)要求基本不會(huì)發(fā)生變更。根據(jù)施工進(jìn)度、材料庫(kù)存情況，把部分單價(jià)高昂、用量較大的材料進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，提前低價(jià)購(gòu)入，合理安排周轉(zhuǎn)材料，盡量減少購(gòu)買量。

2.2.4 安全管理方面的應(yīng)用

運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行安全交底，解決了傳統(tǒng)的紙質(zhì)版和二維碼交底只能讓工人抽象地感知作業(yè)時(shí)安全規(guī)范要求及周圍環(huán)境的不安全因素對(duì)人的傷害。紙質(zhì)版無(wú)法讓工人理解和應(yīng)用，運(yùn)用BIM技術(shù)可視化，工人可以360度感知操作規(guī)范的要求。

安全管理人員可以運(yùn)用BIM可視化，身臨作業(yè)環(huán)境，提前感知危險(xiǎn)因素，配備齊全防護(hù)用品，提前找出對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)的解決措施，迅速采取措施將危險(xiǎn)降到最低。

3 BIM技術(shù)在預(yù)制梁場(chǎng)項(xiàng)目的應(yīng)用

3.1 建模數(shù)據(jù)要求高的構(gòu)件要進(jìn)行參數(shù)化建模

利用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制梁場(chǎng)的U梁、模板、臺(tái)座等進(jìn)行建模（如圖1、圖2所示），可以在任何位置對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，可極大地方便設(shè)計(jì)，將模型編號(hào)，對(duì)模型進(jìn)行族庫(kù)管理。

圖1 U梁建模

圖2 臺(tái)座建模

3.2 場(chǎng)布

可以根據(jù)族庫(kù)中的制梁臺(tái)座、存梁臺(tái)座、圍墻、道路、房屋、設(shè)備等構(gòu)件，布置項(xiàng)目施工場(chǎng)地，達(dá)到快捷高效規(guī)劃，避免場(chǎng)地浪費(fèi)和布置不合理的情況。在族中包含成本信息的條件下，可以規(guī)劃不同資金下的場(chǎng)地布置，從而選取更合理的場(chǎng)地方案（如圖3所示）。

圖3 場(chǎng)布

3.3 模擬施工

將三維模型通過(guò)動(dòng)畫(huà)軟件，加上時(shí)間維度，可以進(jìn)行進(jìn)度模擬施工，提前發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，并依此進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工指導(dǎo)，做到高效施工。對(duì)施工組織設(shè)計(jì)和施工方案上的重難點(diǎn)，用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，提前辨別可能存在的問(wèn)題，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)（如圖4所示）。

圖4 鋼筋、模板安裝模擬施工

3.4 碰撞檢查

利用BIM的三維技術(shù)進(jìn)行鋼筋碰撞檢查，可以直觀查明鋼筋之間的關(guān)系沖突，優(yōu)化鋼筋排布設(shè)計(jì)，減少在施工中可能存在的問(wèn)題，從而優(yōu)化方案。現(xiàn)場(chǎng)人員可以使用鋼筋碰撞優(yōu)化后的方案，來(lái)指導(dǎo)施工，提高施工質(zhì)量（如圖5所示）。

圖5 鋼筋碰撞檢查

3.5 倉(cāng)儲(chǔ)管理

利用移動(dòng)端和編碼技術(shù)對(duì)預(yù)制梁的出入庫(kù)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)預(yù)制梁存放可視化，分析梁場(chǎng)存梁區(qū)負(fù)荷情況，調(diào)整施工生產(chǎn)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理（如圖6所示）。

圖6 存梁區(qū)出入庫(kù)可視化

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在工程各專業(yè)的應(yīng)用，為項(xiàng)目全壽命周期提供了大量數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，建設(shè)單位、施工企業(yè)、設(shè)計(jì)單位BIM的應(yīng)用都得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前BIM技術(shù)在工程量計(jì)算、協(xié)同管理、碰撞檢查深化設(shè)計(jì)、可視化虛擬建設(shè)、資源計(jì)劃企業(yè)級(jí)項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)化，工程檔案與數(shù)據(jù)集成方面的應(yīng)用成績(jī)顯著，相信BIM技術(shù)會(huì)做為第一生產(chǎn)力，推動(dòng)建筑業(yè)的管理水平邁入國(guó)際化。