彭懷貞 婁華超

1.寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 寧波 315800

2.五冶集團(tuán)上海有限公司 上海 201900

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，裝配式建筑被廣泛應(yīng)用。但該結(jié)構(gòu)PC構(gòu)件多、預(yù)留預(yù)埋工序復(fù)雜和信息動態(tài)變化管理難度大等技術(shù)難點，導(dǎo)致其施工管理較為困難。BIM技術(shù)的動態(tài)信息化、可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性和優(yōu)化性等特點，為裝配式建筑施工管理提供了更加有效的技術(shù)支撐，具有較高的實際應(yīng)用價值。于龍飛[1]通過將BIM技術(shù)與計算機(jī)集成建造系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)建涵蓋施工階段全過程控制管理系統(tǒng)框架，為BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工動態(tài)管理提供了新的思路。孫悅[2]等運(yùn)用BIM技術(shù)在設(shè)計階段進(jìn)行全專業(yè)一體化深化設(shè)計，大幅度減少了后期施工過程中設(shè)計圖紙的變更工作。武永峰[3]等通過運(yùn)用BIM技術(shù)使裝配式建筑設(shè)計、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)一體化協(xié)同發(fā)展。琚娟[4]通過建立設(shè)計和施工數(shù)據(jù)信息交換流程，使進(jìn)度管理模型得到持續(xù)優(yōu)化。本文通過分析現(xiàn)階段BIM技術(shù)和裝配式建筑特征，針對BIM技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的動態(tài)管理進(jìn)行研究。闡述“設(shè)計-施工-交付”的全方位動態(tài)管理過程，為優(yōu)化裝配式建筑施工過程和提升施工現(xiàn)場管理水平打開新的思路，以期解決施工過程中出現(xiàn)的“錯漏碰撞”和施工管理中信息不對稱等問題，為深入研究BIM技術(shù)在裝配式建筑施工動態(tài)管理中的應(yīng)用具有重要意義。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程由3棟16層高層住宅樓組成（地下一層），建筑總面積為34308.86m2，其中地上建筑面積24377.86m2，地下建筑面積9931m2。擬建場地原為舊民宅，北面少許為拆遷地塊，南面相鄰商務(wù)樓，西面緊挨居民小區(qū)，東面鄰近地鐵線，周邊環(huán)境較復(fù)雜。該工程通過裝配式建筑工業(yè)化建造技術(shù)、城市智慧平臺BIM技術(shù)和綠色文明施工技術(shù)等一體化集成系統(tǒng)，從而實現(xiàn)裝配整體式結(jié)構(gòu)施工過程的動態(tài)管理。項目具體位置信息如圖1所示。

圖1 項目地理位置圖

1.2 工程結(jié)構(gòu)體系與特點

本工程1#～3#高層住宅均采用裝配式建筑體系，垃圾房和配電房為一層框架結(jié)構(gòu)，板厚120mm；地下室為框架剪力墻，室外板厚為250mm，室內(nèi)板厚為180mm。樁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑為600mm和800mm兩種。樓層中主要PC構(gòu)件有：預(yù)制外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、預(yù)制樓梯和陽臺板等，1#～3#主樓中水平PC構(gòu)件為2～16層，豎向PC構(gòu)件為4～16層，疊合板厚為130mm，最終使工程總體預(yù)制裝配率達(dá)到40.88%。裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)主要通過可靠的連接方式將PC構(gòu)件進(jìn)行組裝拼接，與現(xiàn)澆混凝土樓層形成封閉的結(jié)構(gòu)體系。具體施工過程是利用PC墻板與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)邊緣節(jié)點同步施工形成統(tǒng)一整體，并以套筒灌漿連接方式保證鋼筋和PC墻板的受力性能。

1.3 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)施工過程要求流程精細(xì)化、設(shè)計模數(shù)化、生產(chǎn)自動化和配合一體化[5]。通過BIM技術(shù)進(jìn)度管理模型和信息管理平臺，可實現(xiàn)項目“設(shè)計－施工－交付”的全方位動態(tài)管理過程，從而保證施工管理中各項工作的有序進(jìn)行與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)信息化集成。本工程在設(shè)計和施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行模型搭建，其模型的深化設(shè)計有效提高了裝配式建筑PC構(gòu)件設(shè)計的完成度與精確性。通過應(yīng)用BIM技術(shù)完成工程策劃編制、三維場景布置模擬、節(jié)點工序模擬、復(fù)雜工序工藝模擬、三維進(jìn)度模擬、管綜排布和可視化技術(shù)交底等，實現(xiàn)工程施工質(zhì)量、施工安全、施工進(jìn)度以及資源整合的施工動態(tài)管理過程，最終運(yùn)用BIM技術(shù)完成工程竣工模型和交付。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑動態(tài)管理中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在設(shè)計階段中的應(yīng)用

PC構(gòu)件的預(yù)埋預(yù)留是裝配式建筑設(shè)計過程中不可避免的，主要包括PC墻板上管線預(yù)埋、鋼筋校改、碰擊查驗和洞口預(yù)留等。在傳統(tǒng)裝配式建筑設(shè)計和圖紙會審過程中，針對設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的問題需通過反復(fù)的修改圖紙才能制定出合理的問題解決方案，且不能及時得到有效解決。而利用BIM技術(shù)設(shè)計平臺可以更好的解決傳統(tǒng)設(shè)計方法中存在的弊端，加快PC圖紙審圖的速度。各專業(yè)設(shè)計人員能夠利用BIM技術(shù)設(shè)計平臺對各項信息進(jìn)行匯總，結(jié)合立體虛擬空間居住環(huán)境，制定詳細(xì)的圖紙設(shè)計問題解決方案，從而實現(xiàn)設(shè)計方案的同步修改。BIM技術(shù)設(shè)計平臺利用參數(shù)化設(shè)計方法構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，將裝配式建筑的PC構(gòu)件和現(xiàn)澆部分各作為一個獨立單元。運(yùn)用模型中碰撞檢測與自動糾錯功能，檢測出各專業(yè)設(shè)計中存在的沖突問題，匯總后與設(shè)計單位進(jìn)行圖紙會審，以調(diào)整參數(shù)的方式自動糾錯，可以消除40%左右的沖突問題[6]。同時能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場存在的隱患問題進(jìn)行預(yù)測和分析，以此實現(xiàn)裝配式建筑在設(shè)計階段的動態(tài)管理過程。

2.2 BIM技術(shù)在施工階段中的應(yīng)用

BIM技術(shù)通過數(shù)字化信息模式對裝配式建筑的施工過程進(jìn)行動態(tài)管理，實現(xiàn)動態(tài)管理中的信息交流和相互協(xié)作[7]。利用BIM技術(shù)集成施工對象和施工進(jìn)度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)施工進(jìn)度的實時跟蹤與監(jiān)控?？杉皶r制定修改方案解決施工過程中存在的問題，以此建立裝配式建筑動態(tài)施工規(guī)劃系統(tǒng)，從而實現(xiàn)施工過程中的質(zhì)量、安全和進(jìn)度的動態(tài)管理[8]。

（1）施工質(zhì)量管理

在裝配式建筑施工過程中，PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量控制和施工現(xiàn)場質(zhì)量控制尤為重要。其中，PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量控制是整個施工過程中質(zhì)量控制的前提，直接關(guān)系到后期的施工現(xiàn)場吊裝質(zhì)量。在生產(chǎn)質(zhì)量控制方面，裝配式建筑的PC構(gòu)件生產(chǎn)工藝設(shè)計復(fù)雜，既要達(dá)到構(gòu)件相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，又要滿足設(shè)計構(gòu)件幾何尺寸精度和強(qiáng)度的要求。運(yùn)用BIM技術(shù)對PC構(gòu)件整個生產(chǎn)工藝設(shè)計進(jìn)行模擬，使質(zhì)量管理技術(shù)人員能夠直觀檢查和分析設(shè)計構(gòu)件的幾何尺寸精度和強(qiáng)度。BIM技術(shù)信息化管理可以對PC構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行跟蹤分析，進(jìn)一步深化PC構(gòu)件的工藝設(shè)計和生產(chǎn)質(zhì)量管理。同時明確PC構(gòu)件之間存在的碰撞和沖突情況，并及時控制整體施工現(xiàn)場質(zhì)量。在施工現(xiàn)場質(zhì)量控制方面，應(yīng)用BIM技術(shù)對組裝完成的PC構(gòu)件和施工現(xiàn)場預(yù)留的空間與孔進(jìn)行合理計算，通過三維模型找出施工過程中的重難點，從而實時對施工現(xiàn)場質(zhì)量管理進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督，有效判斷施工過程中是否存在質(zhì)量問題。及時解決質(zhì)量檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，利用BIM技術(shù)對質(zhì)量管理過程中的問題和解決方案進(jìn)行匯總并分析其原因，從而實現(xiàn)施工過程中質(zhì)量控制的動態(tài)管理。

（2）施工安全管理

施工安全管理中運(yùn)用BIM技術(shù)與傳統(tǒng)裝配式建筑施工安全管理技術(shù)相比有突出優(yōu)勢。BIM技術(shù)的可視化功能將施工現(xiàn)場環(huán)境中復(fù)雜的物理信息以及合同中敲定的構(gòu)建系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息化三維交互式虛擬環(huán)境[9]。施工安全管理人員可直觀的了解現(xiàn)場情況，及時發(fā)現(xiàn)工程中潛在的安全隱患問題并采取相應(yīng)的解決措施，消除設(shè)計偏差、排除安全事故風(fēng)險，從而實現(xiàn)施工過程中前期的安全策劃。裝配式建筑實際的施工過程中，施工現(xiàn)場安全管理具有復(fù)雜性和不可預(yù)知性。實際施工過程中PC構(gòu)件吊裝多條施工路線相互交織，甚至出現(xiàn)多條工序同步實施的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的人力管理無法適應(yīng)新技術(shù)，出現(xiàn)安全管理效率低下，甚至潛在的安全管理失誤。BIM技術(shù)包含整體項目信息，直接在施工現(xiàn)場安全管理模擬中對存在的安全隱患動態(tài)識別并消除。在傳統(tǒng)靜態(tài)模型下，大部分安全隱患很難識別，運(yùn)用BIM動態(tài)模型可準(zhǔn)確識別塔吊等其他機(jī)械與建筑實體發(fā)生碰撞的部位。針對BIM技術(shù)識別出的安全隱患及時制定對應(yīng)的安全措施，實現(xiàn)施工過程安全控制的動態(tài)管理。

（3）施工進(jìn)度管理

繼施工質(zhì)量控制管理、施工安全控制管理之后，施工進(jìn)度管理是工程施工管理過程中需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因多方參與裝配式建筑施工管理過程，會出現(xiàn)施工現(xiàn)場信息交流繁瑣、返工率高等現(xiàn)象，僅依靠傳統(tǒng)的技術(shù)和工具對施工進(jìn)度進(jìn)行協(xié)調(diào)管理會出現(xiàn)問題。BIM技術(shù)動態(tài)調(diào)整縮短信息傳輸路徑，實現(xiàn)多方協(xié)同施工其最大亮點。三維模擬施工場地實現(xiàn)裝配式建筑施工進(jìn)度管理和PC構(gòu)件的動態(tài)鏈接，輔助施工現(xiàn)場電子監(jiān)控設(shè)備實時監(jiān)督施工管理過程，對各個作業(yè)面安排施工進(jìn)度計劃，有針對性的解決和處理進(jìn)度管理中可能出現(xiàn)的問題?？茖W(xué)合理的編制和指導(dǎo)施工進(jìn)度計劃，有效穿插構(gòu)件安裝工序和優(yōu)化技術(shù)間隔，把握關(guān)鍵部位和關(guān)鍵節(jié)點的施工，突出施工進(jìn)度管理效果。

2.3 BIM技術(shù)在交付階段中的應(yīng)用

BIM技術(shù)不僅應(yīng)用于設(shè)計階段和施工階段，也可運(yùn)用在項目竣工交付階段?？⒐そ桓峨A段工程施工核算量較大，傳統(tǒng)方式通過平面圖紙來對每個構(gòu)件進(jìn)行工程量核算，但這種方式效率低下，且圖紙變更和信息缺損會導(dǎo)致最終計算結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。BIM技術(shù)的數(shù)字信息化參數(shù)設(shè)計，賦予整個施工過程中各個構(gòu)部件空間、方位、幾何、工程量數(shù)據(jù)和工程進(jìn)度信息等屬性。在工程設(shè)計階段與施工階段，BIM模型會隨著設(shè)計與施工圖紙進(jìn)行更新迭代，錄入與更新圖紙變更部位的相關(guān)構(gòu)部件各項信息。在竣工交付階段，BIM模型包含所建工程施工過程所有信息全部，根據(jù)三維模型中記錄的具體相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)營和管理竣工交付后的工程，規(guī)避投入使用后出現(xiàn)的問題與風(fēng)險延長使用壽命，實現(xiàn)整個工程項目運(yùn)營過程的高效和可控。在竣工交付階段，業(yè)主可運(yùn)用BIM模型的檢索功能查看施工過程中所有的動態(tài)信息，減少竣工交付時間，節(jié)約竣工結(jié)算成本。BIM技術(shù)參數(shù)修改和實時跟蹤來實現(xiàn)BIM技術(shù)在竣工交付階段時的動態(tài)管理應(yīng)用，解決實際使用過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況。

3 結(jié)論

針對裝配式建筑住宅工程施工動態(tài)管理，本文引入現(xiàn)代化信息技術(shù)集成理念，通過BIM信息化技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計－施工－交付一體化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)項目“設(shè)計－施工－交付”的全過程動態(tài)管理。為優(yōu)化裝配式結(jié)構(gòu)施工過程和提升施工現(xiàn)場管理水平打開新的思路，以期解決裝配式建筑施工過程中出現(xiàn)的“錯漏碰撞”和施工管理中信息不對稱等問題，降低施工過程中的不確定性，進(jìn)而推廣BIM技術(shù)在裝配式建筑施工動態(tài)管理過程中的運(yùn)用，盡早達(dá)到裝配式建筑施工現(xiàn)場動態(tài)管理和信息化技術(shù)集成系統(tǒng)無縫結(jié)合。