文｜湖南城市學(xué)院 趙曼莉｜五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)有限公司 高明

0 引言

編制施工場地布置方案是施工組織設(shè)計中至關(guān)重要的一環(huán)，該方案不僅要契合現(xiàn)場物資使用計劃和總體施工進(jìn)度計劃，結(jié)合實(shí)地勘查情況，還要嚴(yán)格遵守文明施工、安全生產(chǎn)的要求。隨著我國建筑工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑結(jié)構(gòu)和造型愈加復(fù)雜，施工組織的編制難度持續(xù)升級，高度集成化、信息化的施工場地布置方案已得到業(yè)內(nèi)廣泛的認(rèn)可。目前傳統(tǒng)的二維場地布置設(shè)計模式無法滿足實(shí)際施工需求，已逐漸成為制約項(xiàng)目精細(xì)化管理與可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)的出現(xiàn)與完善，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，為施工場地布置的革新帶來了新的契機(jī)。施工場地布置方案匯集了眾多不同專業(yè)的信息流，BIM技術(shù)既可以通過可視化技術(shù)將信息流直觀地展現(xiàn)出來，同時其本身也是一個強(qiáng)大的信息集成包平臺。通過這個平臺實(shí)現(xiàn)信息的交互、更新及共享，模擬施工各階段場地的動態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)場地方案的最優(yōu)布置。

1 BIM技術(shù)在施工場地布置方案中的應(yīng)用

1.1 施工場地布置概念及原則

施工場地布置是將場地內(nèi)各種構(gòu)筑物、建筑物、道路、管線、機(jī)械、綠化、料場等施工要素，依據(jù)項(xiàng)目使用要求和相關(guān)規(guī)定進(jìn)行空間分布安排。其布置原則是在相關(guān)規(guī)定、規(guī)章框架內(nèi)充分、有效地利用場地空間，既要合理處理各臨建設(shè)施、永久性建筑及擬建建筑間的空間關(guān)系，又要方便后續(xù)方案修改及優(yōu)化，減少生產(chǎn)活動變更產(chǎn)生的成本，為場地內(nèi)各要素間的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)提供基礎(chǔ)和保障。

1.2 施工場地布置方案要點(diǎn)

（1）施工場地道路布置

道路布置不僅包含場地內(nèi)臨時道路，還應(yīng)考慮場外交通接駁方式。臨時道路布置應(yīng)在滿足施工要求的前提下，盡量減少成本，其線路走向宜與后期永久道路重合。場外交通接駁方式除了最常見的道路交通之外，還包括鐵路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸。當(dāng)采取這些運(yùn)輸方式時，應(yīng)在場地布置方案中納入這些交通方式的引入方案。

（2）施工場地臨時設(shè)施

場地內(nèi)臨時設(shè)施主要包括儲存設(shè)施、加工設(shè)施、生活辦公設(shè)施及其他功能性設(shè)施。儲存設(shè)施主要用于臨時儲存施工所需的材料和設(shè)備，如各種材料堆場、設(shè)備倉庫等。加工設(shè)施則是用于對建筑原材料進(jìn)行加工，并直接用于現(xiàn)場施工，如鋼筋加工棚、木工加工棚等。儲存設(shè)施和加工設(shè)施的布置主要考慮總體運(yùn)距以方便運(yùn)輸，并滿足消防安全要求。辦公生活設(shè)施的布置則要遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用及減小安全風(fēng)險的原則。

其他功能性設(shè)施中，臨水、臨電的布置是場地總體布置方案中的重點(diǎn)。施工現(xiàn)場用水主要來自管道供水和天然水源。當(dāng)采用供水管道時，布設(shè)方案應(yīng)盡量使管道的布設(shè)距離最短，并優(yōu)先采用暗管布設(shè)；當(dāng)采用天然水源供水時，需對水質(zhì)進(jìn)行測定和處理，使其滿足生活衛(wèi)生要求或者施工標(biāo)準(zhǔn)要求。面對建筑工業(yè)化、建筑信息化的新態(tài)勢，臨電線路的合理布置已成為施工現(xiàn)場保證安全生產(chǎn)時舉足輕重的一環(huán)，因此臨電線路應(yīng)避免與其他管道同側(cè)，同時要綜合考慮現(xiàn)場的總用電量，從而合理布設(shè)變壓器和配電箱。

（3）場地內(nèi)大型機(jī)械布置

建筑工程的大型機(jī)械主要為塔吊。塔吊位置的選擇需要綜合考慮各施工建筑的需求、儲存設(shè)施和加工設(shè)施的位置、塔吊間的避讓距離以及與周邊高層建筑的水平安全距離，保證塔吊覆蓋主要的施工區(qū)、加工區(qū)和堆料區(qū)，同時安裝時避開結(jié)構(gòu)主梁及重要結(jié)構(gòu)部位。塔吊應(yīng)盡量滿足不同施工階段下的吊裝需求，避免二次拆裝。

1.3 BIM技術(shù)在施工場地布置中的應(yīng)用

BIM技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已有多款實(shí)用軟件得到廣泛的應(yīng)用。這些BIM軟件各有側(cè)重，需要對其進(jìn)行適用性分析，選擇最契合的軟件進(jìn)行施工場地布置方案的編制及優(yōu)化。

目前，較為常用的BIM軟件包括：Revit、Navisworks、SketchUp及廣聯(lián)達(dá)系列軟件，表1中詳列了上述軟件的適用范圍及其優(yōu)劣勢。

BIM技術(shù)對建筑工程的推動作用不僅是視覺上的提升，更關(guān)鍵在于信息集成。軟件在信息集成上的優(yōu)勢，體現(xiàn)在進(jìn)行施工場地布置時可將時間進(jìn)度對場地各要素的影響變化考慮在內(nèi)。綜合上述各大主要BIM軟件的對比分析可以看出，廣聯(lián)達(dá)BIM施工現(xiàn)場布置軟件和BIM5D軟件在施工現(xiàn)場信息集成方面更優(yōu)，可用于經(jīng)濟(jì)效益分析，且兼容性高、接口多，易于不同項(xiàng)目施工實(shí)際操作。

不同的BIM軟件各有優(yōu)劣，若要找到一款放之四海皆準(zhǔn)的BIM軟件應(yīng)用于建筑施工場地布置，是不合理且很難實(shí)現(xiàn)的。因此在進(jìn)行施工組織設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況和現(xiàn)實(shí)需求選擇最適用的BIM軟件，或利用多款軟件，綜合運(yùn)用其兼容性接口實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，編制最佳的施工場地方案。

2 基于BIM技術(shù)的施工場地方案優(yōu)化

2.1 BIM技術(shù)應(yīng)用于施工場地布置的過程

利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地布置，首先要進(jìn)行三維模型構(gòu)建，使用BIM軟件自身的構(gòu)建庫可以實(shí)現(xiàn)快速建模。利用BIM軟件進(jìn)行模型構(gòu)建主要包括以下要素：施工現(xiàn)場的地形、施工現(xiàn)場周邊的已有道路和建筑、施工生產(chǎn)以及生活所需設(shè)施、施工現(xiàn)場施工及運(yùn)輸路線、施工場地大門等。布置順序流程為：首先確定塔吊的位置，之后依次布置材料堆場、加工場地、運(yùn)輸?shù)缆?，最后布置辦公管理和生活用臨時房屋。在完成上述設(shè)施布置后，即可根據(jù)現(xiàn)場布置進(jìn)行水電管網(wǎng)的布設(shè)。

施工生產(chǎn)是一個動態(tài)變化的過程，包括實(shí)物的變化和信息的變化，因此施工現(xiàn)場的布置會隨著工程進(jìn)度的變化而改變。為減少重復(fù)拆裝、二次搬運(yùn)等造成的成本增加，應(yīng)首先對整體施工階段進(jìn)行劃分，詳列出不同施工階段所需的設(shè)施，利用BIM技術(shù)建立三維信息模型關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度計劃，并通過施工動態(tài)模擬及施工場地的三維漫游，對布置方案進(jìn)行檢查，排除潛在風(fēng)險，保證方案在施工全過程的流暢、高效及節(jié)約。同時可將施工3D模型與施工資源、安全質(zhì)量等信息關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)施工信息動態(tài)集成管理。

2.2 基于BIM技術(shù)的場地方案優(yōu)化

傳統(tǒng)的二維施工場地布置無法形象直觀地反映施工現(xiàn)場的布置情況，加之施工過程具有動態(tài)性，使得許多潛在問題無法被發(fā)現(xiàn)。利用BIM技術(shù)可以有效規(guī)避二維場地布置方案的局限性，利用3D模型進(jìn)行直觀的“預(yù)施工”，預(yù)知施工難點(diǎn)，從而更大程度地消除施工的不確定性和不可預(yù)見性。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地布置，還能有效實(shí)現(xiàn)各施工要素專業(yè)信息流的集成整合。匯集不同專業(yè)的施工要素，通過BIM模型和軟件平臺展示出來，并共享給各專業(yè)的管理人員，最終實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的最優(yōu)布置。

3 BIM技術(shù)在施工場地布置中的案例分析

3.1 工程概況

某棚戶改造回遷房項(xiàng)目總建筑面積約24萬平方米，建筑物地上28層，地下4層，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，基坑長190米，寬132米，開挖深度為13米～13.3米。該項(xiàng)目屬于重大民生工程，工期緊張，需嚴(yán)格控制工期及項(xiàng)目成本。因此，本項(xiàng)目改變了傳統(tǒng)的CAD二維場布方案，采用BIM技術(shù)對施工場地的總體布置進(jìn)行詳盡的建模分析。

3.2 建立軸網(wǎng)

本項(xiàng)目使用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場進(jìn)行全過程控制。為方便后續(xù)模型的持續(xù)導(dǎo)入，先將工程模型的軸網(wǎng)導(dǎo)入場地模型中。為了使模型更具通適性，采用Revit軟件進(jìn)行模型構(gòu)建。

表1 BIM軟件在建筑施工場地布置中適用性分析

3.3 地形建模

將現(xiàn)場測量點(diǎn)通過txt或csv文件導(dǎo)入模型中，完成對工程所在地形的創(chuàng)建，如圖1所示。當(dāng)項(xiàng)目沒有適用的坐標(biāo)寫入格式時，可通過CAD文件導(dǎo)入。

3.4 臨時設(shè)施建模

圖1 現(xiàn)場地形模型

圖2 現(xiàn)場公告牌實(shí)物與模型圖

圖3 土方開挖模型

圖4 堆料場布置管理

項(xiàng)目的臨時辦公區(qū)為彩鋼活動板房，采用軟件內(nèi)自帶族庫完成建模。在建模過程中，需通過坐標(biāo)對比及對齊原點(diǎn)確認(rèn)臨時設(shè)施與其他建筑構(gòu)物的相對位置關(guān)系，盡可能減少誤差，以免影響后續(xù)模型的建立和碰撞檢測?，F(xiàn)場的臨時構(gòu)件，如公告牌、警示牌、消防器材、場地圍擋等可通過族模型建模，如圖2所示。

3.5 施工場地模擬

在模型與進(jìn)度、成本、質(zhì)量、材料等多種信息的關(guān)聯(lián)整合度方面，廣聯(lián)達(dá)BIM5D優(yōu)勢更凸顯，因此通過將Revit模型轉(zhuǎn)化為ifc格式文件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)BIM5D中，進(jìn)行后續(xù)模擬分析。同時，將Project軟件中的施工進(jìn)度計劃導(dǎo)入，以實(shí)現(xiàn)模型模擬過程與進(jìn)度信息的匹配。

根據(jù)現(xiàn)場基坑圖紙，采用Revit軟件進(jìn)行土方建模；根據(jù)流水段編制Project施工進(jìn)度，并將Revit模型和Project文件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)BIM5D中進(jìn)行關(guān)聯(lián)并生成施工動畫，按照施工計劃模擬場地開挖。通過動畫顯示和數(shù)據(jù)流水優(yōu)化場地布置和施工安排，排除風(fēng)險和沖突點(diǎn)，如圖3所示。

3.6 物資管理及工程量統(tǒng)計

圖5 現(xiàn)場光照模擬

表2 房間照明計算表

在廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件中，通過大規(guī)模構(gòu)件族的使用，能更為便捷地統(tǒng)計現(xiàn)場構(gòu)件和材料，并自動生成材料明細(xì)表。預(yù)制構(gòu)件還可通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)料場實(shí)存物資與模型物資的同步更新，如圖4所示。管理人員可通過模型顯示，直接了解現(xiàn)場物資儲備情況，降低人員工作量，提高管理效率。

3.7 施工臨建光照模擬

BIM技術(shù)可通過在模型中設(shè)置光源或光帶進(jìn)行光照模擬，達(dá)到優(yōu)化施工光照、排除夜間施工光照不足或者節(jié)約辦公室光照強(qiáng)度的作用，如圖5。

通過軟件可以測得各房間光照強(qiáng)度，與規(guī)范照明要求進(jìn)行對比，進(jìn)行光照的優(yōu)化，見表2所示。

4 總結(jié)

本文通過對BIM技術(shù)在施工場地的可視化布置和優(yōu)化進(jìn)行研究分析，總結(jié)了BIM在施工場地布置中相對于傳統(tǒng)二維技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。通過對比不同BIM軟件在施工場布中的優(yōu)缺點(diǎn)，明確提出需要協(xié)同使用不同BIM軟件，才能編制出最佳的場布方案。最后通過一個在建工程案例，闡述了BIM技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用及優(yōu)化。隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，BIM技術(shù)的建筑施工場地布置及優(yōu)化技術(shù)也將更加成熟。在未來，BIM技術(shù)將會不斷拓展建筑工程的應(yīng)用領(lǐng)域，以信息化、精細(xì)化、智能化高效輔助全過程施工管理，推動工業(yè)建造向工業(yè)建造的精益管理方向發(fā)展。