姜 磊

北京建工建筑產(chǎn)業(yè)化投資建設(shè)發(fā)展有限公司 北京 101300

“十四五”時(shí)期是建筑業(yè)提質(zhì)增效轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，不斷將信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)與建筑施工相結(jié)合，提升建筑施工的效果、效率和效益，才是建筑行業(yè)發(fā)展的必然關(guān)鍵[1]。BIM技術(shù)具有可參數(shù)化、可視化、協(xié)調(diào)化的功能優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于裝配式建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)化管理具有重要的作用，能夠輔助項(xiàng)目管理人員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員做好施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，還能夠輔助項(xiàng)目經(jīng)理決策。

1 傳統(tǒng)建筑施工與裝配式建筑施工區(qū)別

傳統(tǒng)建筑施工大部分是完成設(shè)計(jì)之后，再由施工單位按照設(shè)計(jì)單位圖紙進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)作為建造的前置環(huán)節(jié)需要完成后，才能進(jìn)行建筑工程施工環(huán)節(jié)，這時(shí)候隨著項(xiàng)目的規(guī)模、參與方都比傳統(tǒng)發(fā)承包模式的多，設(shè)計(jì)與施工之間溝通協(xié)調(diào)工作多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信息不能及時(shí)、有效的互通，工作效率大大降低，這就給項(xiàng)目實(shí)施帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)。而裝配式項(xiàng)目的施工，是將建筑工程的每個(gè)部分都按照固定的尺寸、模數(shù)和形狀拆分成標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件，然后在工廠預(yù)制建筑工程施工使用的構(gòu)件，施工現(xiàn)場(chǎng)僅僅是對(duì)構(gòu)件的吊裝、運(yùn)輸以及拼接位置的施工，能夠極大的提升工作效率，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)借助機(jī)械化的手段實(shí)現(xiàn)裝配式施工構(gòu)件的快速定位、拼裝，與傳統(tǒng)建筑工程施工相比，兩者主要有以下幾點(diǎn)區(qū)別。

1.1 發(fā)承包方式不同

傳統(tǒng)施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工一般有先后順序，設(shè)計(jì)圖紙需要完成圖審，圖審合格后方可進(jìn)行招投標(biāo)，然后進(jìn)行建造，設(shè)計(jì)和施工的分離導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候容易扯皮，同時(shí)施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)變更事項(xiàng)，雙方溝通的時(shí)間成本高[2]。而對(duì)于裝配式建筑的施工，國(guó)家出臺(tái)了政策鼓勵(lì)使用工程總承包模式，這時(shí)候設(shè)計(jì)與施工為同一個(gè)主體進(jìn)行協(xié)調(diào)，工程總承包人能夠統(tǒng)籌各專(zhuān)業(yè)、各環(huán)節(jié)的資源，尤其是在深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠極大的提升生產(chǎn)效率。

1.2 施工相關(guān)方增加

傳統(tǒng)建筑工程施工的相關(guān)方涉及到設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、政府等，而裝配式建筑施工除了以上環(huán)節(jié)外，還在設(shè)計(jì)圖紙完成后增加了深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以便于將建筑工程主體拆分成為標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件，由工程生產(chǎn)加工，這時(shí)候如果設(shè)計(jì)單位不具備深化設(shè)計(jì)能力，需要另外尋找深化設(shè)計(jì)單位對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分，目前大部分深化設(shè)計(jì)工作由構(gòu)件生產(chǎn)廠家承擔(dān)，因此對(duì)于施工單位來(lái)說(shuō)，從構(gòu)建深化設(shè)計(jì)到構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，需要協(xié)調(diào)的相關(guān)方數(shù)量增加，協(xié)調(diào)溝通難度增加。

1.3 設(shè)計(jì)要求不同

傳統(tǒng)建筑工程施工需要經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)等幾個(gè)過(guò)程，對(duì)于初步設(shè)計(jì)一般是用來(lái)滿(mǎn)足建設(shè)單位的需求、功能要求以及確定里面造型。施工圖設(shè)計(jì)主要是在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖以及節(jié)點(diǎn)大樣詳圖。而對(duì)于裝配式建筑來(lái)說(shuō)不僅僅是要考慮建筑的功能、預(yù)制率等相關(guān)的指標(biāo)，還需要考慮到構(gòu)件在生產(chǎn)之前的深化設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)的圖紙能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的拆分，這樣才能由工廠對(duì)構(gòu)件進(jìn)行批量生產(chǎn)[3]。深化設(shè)計(jì)主要是對(duì)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化拆分設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)以及模具設(shè)計(jì)，因此對(duì)于裝配式建筑來(lái)說(shuō)，從初步設(shè)計(jì)一直到深化設(shè)計(jì)圖紙是一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系，而并非傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目那樣僅僅滿(mǎn)足使用功能和結(jié)構(gòu)安全的需要。

1.4 施工方式不同

傳統(tǒng)建筑工程施工的順序一般為基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、屋面、室內(nèi)外裝修、室內(nèi)設(shè)備管道，其中如果主體結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土、混凝土養(yǎng)護(hù)、拆模等工序。而對(duì)于裝配式建筑而言，如果采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，大部分構(gòu)件可以在工廠進(jìn)行預(yù)制，預(yù)制之后可以運(yùn)輸至施工現(xiàn)狀，有吊裝機(jī)器進(jìn)行定位、吊裝和拼裝，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的可靠連接，目前一般采用的是灌漿套筒連接方式，另外，裝配式建筑工程的施工主體結(jié)構(gòu)與設(shè)備管線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行施工。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程中的應(yīng)用

施工單位在進(jìn)行施工之前，需要制定項(xiàng)目策劃，其中包括對(duì)項(xiàng)目整體的進(jìn)度計(jì)劃，通過(guò)將進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型掛念，能夠真實(shí)的對(duì)施工狀況和過(guò)程有一個(gè)了解，BIM模型可以實(shí)現(xiàn)空間信息與時(shí)間信息的整合，這就是我們常說(shuō)的4D模型，如果將成本計(jì)劃增加在BIM模型中，這就是我們常說(shuō)的5D模型。通過(guò)對(duì)成本、時(shí)間、空間信息的整合，BIM模型能夠?qū)臻g操作、設(shè)備管線(xiàn)調(diào)試等進(jìn)行方案優(yōu)化，可以幫助檢查場(chǎng)地布置是否合理，施工安排是否均衡，吊裝順序是否正確等等，出現(xiàn)問(wèn)題施工單位能夠迅速的協(xié)同設(shè)計(jì)單位進(jìn)行變更或修改，極大的提升了工作效率，降低了溝通成本，同時(shí)確保了施工質(zhì)量[4-5]?；贐IM技術(shù)構(gòu)件安裝流程圖，如圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的構(gòu)件安裝流程

3 案例分析

3.1 項(xiàng)目概況及特點(diǎn)分析

項(xiàng)目地處于上海市金山區(qū)，工程總造價(jià)7.5億人民幣；總建筑面積178043.85㎡。10棟16層-21層高層住宅，17棟4戶(hù)5層多層住宅，相關(guān)配套用房以及整體車(chē)庫(kù)；住宅樓均采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),單體預(yù)制率均超過(guò)40%。

對(duì)本工程項(xiàng)目進(jìn)行分析，該項(xiàng)目管理具有以下三個(gè)特點(diǎn)，一是施工環(huán)境要求高，施工場(chǎng)地極為狹小，工作面管理難度大；工地緊鄰?fù)瑒P中學(xué)，施工環(huán)境控制要求高；南側(cè)和東側(cè)緊鄰河道。二是施工面積大，本項(xiàng)目量大面廣，共27棟住宅樓，管理協(xié)調(diào)難度大。三是PC構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)管理難度大，PC構(gòu)件數(shù)量多，本項(xiàng)目PC構(gòu)件總數(shù)25165塊，構(gòu)件由兩家廠商提供，且本項(xiàng)目裝配率和預(yù)制率較高。

3.2 BIM技術(shù)在本項(xiàng)目應(yīng)用

3.2.1 圖紙會(huì)審與碰撞檢測(cè)

因PC構(gòu)件工業(yè)化的生產(chǎn)形式對(duì)圖紙會(huì)審提出了更高的要求，傳統(tǒng)二維圖紙會(huì)審難以保證質(zhì)量，且PC構(gòu)件生產(chǎn)前若未發(fā)現(xiàn)裝配式圖紙構(gòu)件問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)吊裝施工時(shí)構(gòu)件之間一旦發(fā)生碰撞沖突，將會(huì)一定程度上將造成材料和人力浪費(fèi)，影響工期。圖紙會(huì)審及碰撞檢測(cè)流程，如圖2所示。

圖2 圖紙會(huì)審及碰撞檢測(cè)流程

圖紙會(huì)審前，通過(guò)BIM可視化的特點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)行模擬和預(yù)演，有效的提高了圖紙會(huì)審的質(zhì)量。通過(guò)該項(xiàng)應(yīng)用點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)土建、PC圖紙問(wèn)題77處，機(jī)電圖紙問(wèn)題58處,形成圖紙核查報(bào)告,為圖紙會(huì)審提供依據(jù)管線(xiàn)綜合共解決車(chē)庫(kù)12類(lèi)碰撞問(wèn)題，274個(gè)有效碰撞點(diǎn)，提前避免因圖紙問(wèn)題耽誤工期、增加造價(jià)成本，碰撞檢測(cè)結(jié)果，如圖3所示。

圖3 碰撞檢測(cè)結(jié)果

除此之外，深化鋼筋模型過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件水平鋼筋與暗柱豎向鋼筋碰撞，施工前通過(guò)可視化的安裝模擬和預(yù)演，利用BIM模型進(jìn)行變更調(diào)整；通過(guò)BIM技術(shù)應(yīng)用，減少現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎返工136處，節(jié)省此處工序時(shí)間約30%。

3.2.2 施工場(chǎng)地布置

按土方開(kāi)挖施工、地下基礎(chǔ)施工、主體結(jié)構(gòu)及裝飾裝修施工等不同階段對(duì)施工場(chǎng)地布置進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，檢驗(yàn)施工場(chǎng)地布置的合理性，做到“永臨結(jié)合”。地下施工階段，整個(gè)施工場(chǎng)地東側(cè)和南側(cè)整體被人工河道包圍，北面區(qū)域緊鄰?fù)瑒P中學(xué)，施工場(chǎng)地狹小，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布置的優(yōu)化和環(huán)境管理都有極高的要求。通過(guò)優(yōu)化挖方順序與地下施工順序的穿插形成了無(wú)沖突流水作業(yè)，三個(gè)施工區(qū)域內(nèi)有序的施工工作面環(huán)境，有效解決土方及地下室施工階段環(huán)路及材料加工區(qū)布置問(wèn)題，同時(shí)土方施工階段工期提前25天，節(jié)約項(xiàng)目成本20萬(wàn)元。

另外，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件堆放管控要求高，且須對(duì)地下室頂板進(jìn)行加固處理。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)構(gòu)件堆放方案的確認(rèn)后，對(duì)構(gòu)件堆放區(qū)域的頂板進(jìn)行了加固方案的分析，出具了BIM可視化的加固方案。通過(guò)BIM5D平臺(tái)我們對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了分類(lèi)編碼并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的吊裝計(jì)劃提出了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分類(lèi)碼放更詳細(xì)的要求，極大的提高了構(gòu)件吊裝的工作效率，有效優(yōu)化地下室頂板支撐方案并對(duì)構(gòu)件堆放區(qū)進(jìn)行合理管控。構(gòu)件堆放施工方案優(yōu)化，如圖4所示。

圖4 構(gòu)件堆放施工方案優(yōu)化

3.2.3 可視化交底

本項(xiàng)目作為集團(tuán)在上海市的首個(gè)大型裝配式項(xiàng)目，專(zhuān)業(yè)化施工隊(duì)伍難培養(yǎng)，傳統(tǒng)工人向產(chǎn)業(yè)化工人轉(zhuǎn)變的培養(yǎng)是難點(diǎn)。利用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制墻板、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯板、預(yù)制陽(yáng)臺(tái)板等PC構(gòu)件的施工工藝、工序形成定向的可視化方案，降低因工人不熟悉裝配式施工工藝、工序的成本。可視化交底，如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

裝配式建筑施工與BIM技術(shù)的融合已經(jīng)成為現(xiàn)階段建筑企業(yè)有建造向智造轉(zhuǎn)變的有效途徑，BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)建立模型模擬場(chǎng)地優(yōu)化布置、圖紙會(huì)審和碰撞檢測(cè)等，能夠極大的保證施工效率，減少返工和材料浪費(fèi)，節(jié)約項(xiàng)目成本。通過(guò)可視化的工人交底，能夠進(jìn)一步保證現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件拼裝的施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)治理安全。

圖5 可視化交底