BIM技术在大体积筏板混凝土浇筑施工中的应用

谢宏　邓朗妮　秦美玲　刘阳　莫专恒

摘    要：随着现代施工技术的不断更新发展，传统的施工管理方法在现代施工项目的建设中显露出不少弊端.因此，有必要采用适当的技术手段对传统的施工管理过程加以改进，从而提高施工管理的效率.为了探索现代施工管理新的解决方案，该文依托贵港市某大型公共建筑项目，采用BIM技术对其筏板基础混凝土浇筑施工管理过程进行应用研究.通过BIM软件模拟施工过程，辅助施工管理人员优化施工方案、管理施工进度、统计工程量.实践结果表明：该项目采用BIM技术辅助施工管理能有效提高施工管理的效率，保障了项目的顺利实施，同时也为国内大体积混凝土浇筑施工的管理提供了实践经验.

关键词：BIM技术;大体积筏板;施工管理;施工模拟

中图分类号：TU71           DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2019.02.009

0    引言

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一项以信息为基础的技术，将工程项目的真实信息整合到3D模型中，通过BIM集成的信息管理平台，可以对工程项目进行整体把控，模拟施工过程，为工程管理者提供决策支持[1].从BIM的理念传入国内到现在，BIM已经逐步被国内建筑行业所认知，越来越多的建筑企业开始使用BIM技术，这也促进了BIM技术在国内的发展.上海中心大厦的建设是我国早期采用BIM技术应用在实际工程中的典型案例，该项目的成功为BIM技术在我国的推广起到了巨大的推进作用[2].在政策层面，近几年从国家到地方，颁布多项BIM相关政策[3]，在政策指引下，我国BIM技术的研究热度高涨.随着BIM发展的热潮，BIM技术在工程中应用的实践经验也越来越丰富，这加快了BIM在技术层面的发展，更方便快捷的软件应用为BIM的使用者带来了便利.不少工程实践表明，使用BIM技术能有效提高施工效率、降低风险、减少损耗[4-5].因此，在大型工程项目的建设中，要重视BIM技术的应用，采用更先进的技术手段才能全面提升工程建设的水平.

大体积混凝土浇筑施工一直以来都是工程项目施工的難点之一.为保证施工质量，不仅需要良好的施工工艺，还要制定缜密的施工进度计划，以确保在合理的时间内完成预定的混凝土浇筑量.在传统的大体积混凝土浇筑施工过程中，受管理人员工程经验的影响，对混凝土浇筑进度的把控可能会有所偏差，从而影响施工质量.运用BIM技术对工程项目进行进度管理，能很好地避免此类问题对施工进度造成的影响[6].本文详细阐述BIM技术在贵港市某大型公共建筑项目——筏板基础大体积混凝土浇筑施工中的应用.BIM技术在该项目的成功应用，为现代大体积混凝土浇筑施工提供了新的实践经验.

1    项目概况

该项目位于广西贵港市，是由大剧院、群众艺术馆、科技馆等三个主体部分与一个公共区域部分组成的大型公共建筑，总建设用地面积为96 544.048 m2.项目建成后，将成为贵港市多位一体的主要文化活动阵地及城市景观标志性建筑.

本项目筏板基础尺寸为300 m×130 m，主要分为1 150 mm、1 000 mm两种厚度.该筏板上分布着多处电梯井及集水坑，筏板模型如图1所示.本工程筏板基础混凝土浇筑体量大、分布面积广，并且需要连续浇筑成型，这不仅对现场施工提出了更高的要求，也对施工组织提出了巨大挑战.本项目部采用BIM技术，在筏板施工前对混凝土浇筑施工方案进行论证及优化，为项目的施工提供了更精细化的管理，以此保障施工的质量和进度.

2    BIM技术在项目中的具体应用

2.1   施工方案的优化

施工方案对工程施工具有指导性作用.传统的施工方案编制过程中，项目各参与方之间的交流都是基于纸介质，随着项目规模的增大，所用的纸质文档及图纸也越多.这样一来，对施工方案进行论证、优化时，各方需花费大量精力阅读纸质文档，也无法直观地看出问题所在，效率低下.运用BIM技术能有效地提高项目各参与方的沟通效率，可直观分析施工过程中存在的问题，为项目各参与方提供了极大便利[7-8].

本工程的筏板基础施工具有结构整体性要求高、混凝土体量大、结构体积大等特点.完备的施工方案是对筏板基础施工质量的有力保障.项目部在优化施工方案的过程中，先使用预先建立好的施工现场场地布置BIM模型向各方动态展示施工场地情况，随后将拟定的施工方案采用BIM技术进行施工过程的动态模拟，以此检验在各区域浇筑混凝土时人员、机械安排以及各测温点布置的合理性.通过施工模拟可以发现施工过程中可能存在的问题，帮助施工决策人员对可能存在的问题做出有效的预防和解决方案[9].

在使用BIM技术对施工方案进行优化时，首先，需要BIM团队根据施工图，运用Revit软件建立BIM模型;其次，BIM技术人员依照拟定的施工方案，将Revit建立的模型导入Navisworks Manage软件中进行施工模拟;接着，施工决策人员根据施工模拟结果进行分析总结，对存在问题进行解决;最后，将优化后的施工方案再通过BIM技术进行施工模拟，直至完成施工方案的优化[10].施工方案优化过程如图2所示.

本项目施工方案编制过程中，由于筏板占地面积和混凝土浇筑体量大，施工方案编制人员根据设计图纸在结构伸缩后浇带、筏板厚度变化边界部位划分混凝土浇筑分区，提出了将筏板混凝土浇筑分为五区域和八区域两种施工方案.通过BIM技术进行施工模拟后，结合现场人员、设备、场地等具体情况得出以下结果：在分五区域施工时各区域间浇筑量相差较大，人员、机械安排不够均衡没有足够的弹性;而分八区域施工各施工区域浇筑量比较均衡，能更合理地安排施工，可灵活处置现场突发情况.所以项目部最终决定采用分八区域浇筑的方案，由A区到H区依次施工，筏板具体分区如图3所示.

2.2   施工进度管理

筏板基础混凝土浇筑施工前的施工工序包括基础垫层铺设、钢筋绑扎、支模等，各施工过程需紧密配合，保证施工的流畅.大体积混凝土浇筑施工需连续进行，分层浇筑时每层浇筑间隔时间要控制在混凝土初凝时间内.同时，还应控制适当的混凝土浇筑速度，过快会导致振捣不充分，过慢会影响浇筑质量影响工期.在浇筑过程中出现施工中断或进度滞后的情况，将对施工质量造成不利的影响.因此，对施工进度的掌控是本项目施工过程中的核心内容之一.在传统的进度管理模式中，对施工进度控制的主要做法是：由施工管理人员编制进度计划，再将进度计划表下发到现场施工管理人员，现场管理人员依照进度计划对施工进度实时跟踪记录，上报决策层.传统的做法虽然也能有效把握施工进度情况，但存在一定的滞后性.决策人员在拿到上报的现场施工进度后，需根据个人经验对施工现场做出人员、材料、机械上的调整，受个人经验的限制或其他人为因素的影响，有可能做出不合理的决策，从而影响施工进度.BIM模拟施工可将筏板基础各施工阶段用不同颜色表示出来，根据施工进度展现出不同形态，BIM技术可模拟性、可视化的特点，能有效弥补传统做法中人为因素造成的影响.目前，越来越多的工程项目运用BIM技术对项目进行进度管理，在保障进度的同时也给企业带来经济效益.

使用BIM技术管理施工进度时，首先，将Revit建立的三维模型导入Navisworks Manage软件中，然后，依据施工进度计划表将各关键节点进行分解，对各施工段的名称、计划起止时间等关键信息输入到软件中.在施工开始后，将现场施工进度及时更新到软件中，这样就可以直观地看到施工进度情况，以便决策人员整体掌控施工进度，在出现某些原因导致的施工偏差时，可及时分析原因并做出相应调整或补救措施，保障施工总进度[11].

筏板基础混凝土浇筑施工与其他上部结构施工的进度控制有所不同，筏板基础因其需连续施工，所以在进度管理上的时间精度要求更高.本项目在筏板浇筑施工前，将八个施工段的各施工过程输入到Navisworks Manage中，根据拟定的施工进度计划可将每一施工过程的进度时间精确到分钟，使浇筑过程的进度管理更为精确，施工进度计划模拟如图4所示.筏板浇筑施工过程中，出现了泵送機械损坏的情况，在修理更换机械的同时延缓施工进度，现场施工人员将该施工段的实际进度反馈到BIM技术人员处，项目管理人员对比施工实际进度与计划进度的滞后情况，对施工现场做出调整，加快了紧后施工过程的施工进度，从而未影响到施工总进度.通过BIM技术的实时管控，筏板浇筑施工按计划进度圆满完成.

2.3   工程量统计

工程项目中，材料用量的统计涉及到企业的成本控制，直接影响企业的经济效益.以往的工程算量主要通过算量软件或人工估算，遇到异形结构时，算量软件难以保证建模精度，从而导致实际工程量与计算工程量有所偏差.目前运用较为广泛的BIM算量软件有Revit、广联达GCL算量、广联达BIM5D等，这些软件都能较为便捷地统计出所需工程量[12].

1）Revit工程量统计

Revit软件具有更精细化的建模技术，能很好地表现出工程实体的实际形状，同时具备材料明细统计功能.Revit的明细表功能可以根据需求，自定义多种统计方式，使用明细表功能，能精确地统计出各构件的实际工程量，这不仅提高了算量精度，还提高了算量效率.

2）广联达GCL算量

广联达GCL算量软件是业内较为常用的算量软件，该软件可以直接建模也可直接导入BIM模型进行算量.采用广联达GCL进行算量时，需将Revit模型导出GCF格式文件，再把GCF文件导入广联达GCL软件中汇总计算，通过导出的汇总表查看各工程量明细.

3）广联达BIM5D

广联达BIM5D以BIM平台为核心，具备更强大的BIM管理功能.使用广联达BIM5D进行工程量统计的步骤如下：①将Revit模型导入GCL软件中;②用GCL软件导出IGMS文件;③将IGMS文件导入BIM5D软件中;④在BIM5D软件中选择所需查看的工程量，导出清单查看结果.

本工程仅需统计混凝土的工程量，且模型并不复杂，所以采用Revit软件进行工程量统计即可，不需再导入其他软件进行计算统计.使用Revit对筏板基础的混凝土工程量进行统计，得到筏板混凝土总量为42 565 m3，明细表统计功能如图5所示.明细表所统计的混凝土工程量，为施工计划的编制、施工进度计划的安排提供了依据.项目管理人员可根据每一施工段的工程量合理安排人员、机械、以及商品混凝土采购量.利用BIM模型进行工程量统计，实现了一模多用，避免在其他算量软件中重复建模的劳动，达到真正的提高效率.

3    结论

本项目运用BIM技术，对大体积筏板基础混凝土浇筑施工进行方案优化、进度管理、工程量统计等应用.项目施工实际效果表明：使用BIM技术进行模拟施工，提高了施工方案论证的效率，解决了方案中存在的问题，为顺利施工提供了有力的技术保障.同时，基于BIM技术的施工进度管理为项目管理人员提供了更便捷的进度控制手段.Revit软件中的明细表功能，使工程量的计算更为精确高效.

BIM技术的应用已成为工程项目建设领域的潮流，但不难发现，有不少项目对BIM的应用存在先施工后BIM的情况，没有使BIM技术真正落地实施.BIM技术在本项目大体积筏板混凝土浇筑施工中的成功应用，真正做到了使用BIM指导施工，为类似工程的施工管理提供了宝贵的实践经验，对BIM技术在国内的发展起到推动作用.

参考文献

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[11]   王婷，池文婷. BIM技术在4D施工进度模拟的应用探讨[J].图学学报，2015，36（2）：306-311.

[12]   周冀伟，郭婧娟. BIM技术在工程量统计中的应用研究[J].施工技术，2017，46（S2）：1233-1235.

Application of BIM technology in large volume raft foundation

concrete pouring process

XIE Hong， DENG Langni*， QIN Meiling， LIU Yang， MO Zhuanheng

（School of Civil Engineering and Architecture， Guangxi University of Science and Technology，

Liuzhou 545006， China）

Abstract： The traditional construction management method displays many disadvantages as the         construction technology has been developing. So it is necessary to adopt appropriate technical means in construction management process to improve the efficiency. This paper studies the raft foundation     concrete pouring construction management process of a large-scale public building project of Guigang City. Using BIM software to simulate the process， we optimize the construction plan， manage the    progress and calculate the project quantities. The results show that BIM technology improves the        efficiency in the construction management， ensuring the implementation of the project. This can        provide practical experience for the management of mass concrete pouring construction in China.

Key words： BIM technology; large volume raft foundation; construction management; construction simulation