基于BIM的某厂房工程的施工优化管理探究

宋伟香

摘要：结合某发电厂厂房工程实际，借助BIM技术的特点，完成该工程的数据化虚拟建造，可为保证施工难点的施工质量、进度控制、安全管理和信息沟通等施工优化管理提供参考.

关键词：BIM;施工优化管理;数字化虚拟建造

中图分类号：TU71  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）06-0094-03

与民用建筑相比，工业厂房表现为高净空，大跨度，大量负荷、巨大荷载的结构形式和受力特征，这些特点决定了厂房建设必然具有一定的难度.厂房结构各类构件内力大，截面尺寸大;承受吊车荷载、动力设备载荷等外力的作用，动荷载影响显著，对于承重柱、地基与基础的要求较高;由于工艺用途各异，区间跨的设计高度不一，内部结构要求不同，增加了施工及协调难度;预埋嵌入件的数量多，预留孔洞数也不少，施工精度要求高.因此，厂房的建设施工管理是对施工承建综合技能和管理能力的挑战.

BIM技术是一种基于数据的工具，可通过参数化模型集成项目的各种相关信息，实现工程师和技术人员对各种项目信息的可视化，共享和传输.在此基础上，可以做出正确的理解和有效的响应，可以用于工程施工管理，提高协同管理的效率、保证工程质量、降低节约成本和缩短合理工期等方面发挥重要作用[1-3].近年来，BIM技术越来越广泛的被建筑從业人员重视并运用到实际工程中.在此基础上，本文试图探讨BIM技术在某发电厂项目施工优化管理中的应用.

1 工程概况

某发电厂厂房工程包含汽机间和配套间，其中汽机间进深24m，配套间进深11m，总深度为36.7m，开间为7×8m=56m，设置两台汽轮发电机组.汽轮机房采用单层排架结构，屋面采用钢桁架结构;配套间为4层钢筋混凝土框架结构.房间总建筑面积为5215.8m2.室内设计标高±0.000m，室内外高差为300mm.

该项目位于福建省莆田市.基础形式为预应力高强混凝土（PHC）管桩，采用现浇钢筋混凝土柱和加气混凝土砌块围护墙体.该发电厂工程设计0m层布置设备基础，A轴外设置两台变压器.结构梁、柱、板、墙壁均设置有大量嵌入预埋件及预留孔洞.

本发电厂厂房工程的施工难点在两个汽机岛的建造.存在大量预埋件，钢筋用量极大;运行平台厚达1.65m（采用纵向两根梁、横向三根梁叠合而成，整体按梁式配筋），其模板支撑体高达9m（属超高超重）;结构各部件形状各异标高不齐，预埋件、预留孔精度要求高，且关键部件要求一次成型，不能设置施工缝，施工难度大;又由于要求工期极短，又兼设计图纸提交滞后，进一步加大了施工难度，这些诸多因素导致存在安全隐患.

本文基于传统的施工管理，试图利用BIM技术创建其数字模型，并将该模型与工程的相关信息、资源计划、施工方案、质量计划、安全管理计划等结合起来，进行模拟动态施工的优化管理，以便在实际施工前就能预先了解质量、安全管理的难点，采取有针对性的优化方案和管理措施，预防和消除潜在的安全隐患.

2 基于BIM技术的优化管理

2.1 基于BIM的信息管理

利用BIM技术，可以优化该工程的信息管理工作.该厂房工程施工工艺复杂，设计文件烦琐，细部构造及精细度要求高，传统纸质文档的传递方式和协调会沟通等信息交流手段，势必会造成信息沟通的延迟，导致信息沟通成本的增加，从而降低该工程的建造效率.因为项目部的临时性和管理工作的一次性，为更好发挥专业管理优势，该工程的信息管理组织采用矩阵式项目管理组织形式;建立该厂房工程的项目局域网，实现项目数据共享，方便信息的查询、检索和传递;基于计算机网络系统，借助BIM技术，创建工程的监控和管理系统;使用相关管理软件设置网络摄像机，可以实时对施工现场进行监控和管理[2-3].

2.2 基于BIM的参数化建模

施工承建方可以使用BIM技术的Revit软件进行厂房项目的数据模型构建.该工程的信息模型可以提供关联梁、板、柱等构件的其他信息，包括模型展示、现场图片及视频跟踪;使用BIM建模核心软件建立该工业工程的各种参数化模型后，可以使用广联达建模软件，计量计价软件等.将它们集成为基于参数化模型、进度、成本、资源、安全等的综合信息模型平台[4-5]，集成该厂房工程从设计图纸到运营维护期的信息，这确保了项目施工期间的信息可以有效地组织和使用，非专业人员可以自由地浏览他们想要看到的信息和效果.

该综合信息管理平台的利用，可以使该工程设计阶段和施工阶段的信息共享和协同管理，使设计方案和施工方案的优化更加便捷.对施工方而言，既可获得该工程设计文件的相关数据和信息，可以为该工程施工阶段的质量、安全、成本、进度等目标管理提供支撑;还可以减轻及避免信息传送中的遗失丢失，减少信息查询及恢复信息的劳动力付出.

2.3 基于BIM的施工现场布置

采用BIM技术，可以优化传统的施工场地布局，可以呈现施工现场的三维布局，效果逼真.针对该厂房工程特点，依据提高施工场地的利用率、尽可能减少临时设施建设投资、最大限度减少场内二次搬运的原则[3-5]，基于BIM技术的参数化模型构件数据，可以实行定性分析、定量计算和确定施工现场布局方案.结合施工现场布局方案，采用广联达的BIM施工现场布置软件，完成厂房工程施工现场的三维布置图，从而使施工现场资源及临时设施等要素布置一目了然.

2.4 基于BIM的进度控制

利用BIM技术，可优化该工程的进度控制工作.工程的进度计划是工程进度控制和实现工期目标的主要依据，是工程实施过程中各分部分项工程在实施时间和资源配置方面的事先安排.可利用梦龙软件或Project软件编制该厂房工程的施工进度安排计划，还可根据该工程的实际进展，在传统的进度控制方法的基础上，利用BIM技术的可视化动态仿真和分析，精细控制项目整个施工过程中的施工进度[4-6]，并相应地进行事中控制和施工程序的优化.同时可做好施工过程中各方面现场协调工作.

2.4.1 进度跟踪检查

（1）进度信息更新.利用BIM技术可实现该厂房工程的进度数据信息收集及更新.项目的进度计划管理人员可以在便携式设备上运行使用BIM计划管理功能模块，及时更新项目的形象进度、实际消耗的资源量、实际完成时间和实际持续时间[6-7].还可以删除或添加作业，调整作业间的逻辑关系及优化工作结构.工程进度管理人员可通过应用查看BIM移动端、实地考察施工现场、调看现场监控等手段，結合项目实际数据的分析，收集进度数据，验证后上传到BIM系统.既可以供进度信息使用和参考，又可以实时更新.

（2）现场自动监控.利用BIM技术可实现该厂房工程的实际进度数据监控.该项目施工现场实际进度的监控主要是通过三维激光扫描设备和视频监控进行，可使进度管理人员不在现场也能实时掌握实际进度.现场测量定位或GPS定位设备可用于确定项目的特定方位角坐标，并且可确定在施工现场设置的监控设备的控制节点的坐标和方向.在控制点设置三维激光扫描，视频监控等设备，实现对施工过程全过程的监控.实时上传这些图片或视频数据的监控数据、三维激光扫描数据和人工表单格式数据，与项目的BIM计划进度模型进行比较分析，以判断并准确控制项目的实际施工进度.还可及时采取措施进行进度的调整与更新[6-8].

2.4.2 进度对比分析及调整

基于BIM技术，可以综合利用项目的进度横道图，进度曲线和BIM 4D模型，来比较和调整项目的进度，并优化施工工期[7-8].根据工程实际进度情况，可以比较和分析项目分解WBS节点在任何时间段的动态计算、计划进度信息、计划工程量和实际工作量.它可以帮助施工人员实时控制进度信息，及时做好工程材料的采购，操作人员的部署，以及大型机械的进出场.还可以组合资源，权衡成本或调整关键工作的持续时间，或更改不同作业之间的逻辑关系，合理进行工期优化.

2.5 基于BIM的质量控制

利用BIM技术可实现该厂房工程的质量控制.该厂房工程可利用BIM5D软件进行其质量跟踪管理.对厂房的每一个构件的二维码进行扫描和拍照，可进行问题跟踪;将照片与模型联动，可增加信息量;集成手机移动端、云端、BIM桌面端的信息，可解决共享及协同管理问题;质量安全例会应用BIM桌面直观展现问题，可实现利用数据辅助会议决策[8].

2.6 基于BIM的动态施工模拟

利用BIM技术可实现该厂房工程的动态施工模拟.使用BIM5D技术可将该厂房工程施工阶段的数据、图纸、建筑实体模型、场地临时设施、进度计划等进行集成，对该厂房工程进行施工模拟.在集成了土建、结构、安装、进度计划、场地布置等 BIM模型之后，切换到时间视图，导入工程计划，计划关联模型，选择工程日期范围，选择查看数据，开始模拟，从而可以实现基于BIM5D平台的该厂房工程的动态施工模拟[7-11].该动态施工模拟可以将抽象的设计文件及图纸具像化，以视频动画形式向参与者展示该工程的施工建造过程.利用该施工动态模拟还可以事先查找发现施工中可能存在的碰撞等需要完善的问题，为设计变更和优化施工方案提供参考.

2.7 基于BIM的安全隐患检查

利用BIM技术可实现该厂房工程的安全隐患检查.首先，对工程施工工作进行分解，组织技术人员及专家对该厂房工程施工前和施工过程中潜在的风险及危险源进行分析、判断和辨识，使参与人员对该厂房工程施工各个流程及环节都有深入的认识，并使许多潜在的风险因素都能显现出来;其次，结合施工关键过程关键环节的施工模拟，将专业、系统、全面的危险源信息与BIM平台的参数化模拟、可视化及信息共享的优势相结合，创建该发电厂厂房工程的BIM安全检查模型，以便事先发现该厂房可能存在的预埋件与预留孔洞的碰撞问题及安全隐患.该检测方法用于实现危险源信息、风险预防措施和BIM系统接口的连接，进一步优化质量控制点的施工方案和施工过程;同时，通过项目分解，可明确每个施工环节的安全责任归属，从操作者的根本上降低风险的发生，可以避免安全隐患和质量问题，还可有助于项目经理的资源控制、项目进度和成本控制.

2.8 基于BIM的安全教育

利用BIM技术可实现该厂房工程的安全教育.在该发电厂厂房工程施工以前，经过施工环节危险源识别和动态施工模拟，结合BIM技术的安全检查，它可以直观、具体地呈现工程施工阶段的安全状态，并对上述易发生质量和安全事故的部件进行动态3D漫游，随着动态漫游动画中人体模型的行走，通过查看要构建的元素以及虚拟环境中的相应设备操作，能预先发现厂房梁板柱等构件中的预埋嵌入件及预留孔洞[7-11].安全培训人员可结合画面，向施工作业人员形象地介绍该处可能存在的安全隐患及施工重点难点，并做好安全交底.该仿真场景能使工人更好地一目了然识别安全隐患的类型、尺寸、位置、危险后果[7-11]，自觉主动增强安全意识并采取控制措施.应用BIM技术进行该工程的数字化安全培训和教育，能提高安全培训的画面感和现场感，深化对项目现场操作的理解，使他们能够快速了解如何在短时间内进行安全操作.从而可以更加到位、更加深入地达成安全教育的目的，大幅度提高安全管理的质量及效率.它还可以使安全教育可持续发展，从而节省安全教育投入.

3 结论

本发电厂厂房工程施工可借用BIM技术的可视化管理优势，在编制了施工方案、质量计划、资源需求计划、文明施工及绿色营建计划的基础上，结合CAD软件的基本设计，使用BIM施工现场布置软件，绘制施工现场的三维布局效果图;可以使用Project软件、梦龙进度计划软件编制进度计划.并进行相应资源安排;可使用晨曦计量计价软件并结合计价规范与当地的价格指数进行工程造价计算，可使用Revit和Fuzor软件完成项目数据化模型建造和漫游动画，进行安全隐患检查和安全教育，并据此优化完善各类设计及施工计划中的需要改进之处，防患于未然，有助于理顺施工各环节，减少传统施工中的被动和茫然，减免复杂工艺施工中的差错和返工，降低成本，保证工期，并保障质量和安全.

参考文献：

〔1〕龚郁杰，滕晓敏.用于施工管理的建筑信息模型BIM[J].工程质量，2011（7）：79-82.

〔2〕胡颖.简析BIM技术在建筑工程管理中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（9）：724-724.

〔3〕曹兵.简析BIM技术在建筑工程管理中的应用[J].中国建材科技，2016，25（4）：84-85.

〔4〕王冠军.基于BIM的工程项目组织沟通管理研究[D].中南大学土木工程学院，2013.

〔5〕郑娇.建筑施工场地动态布置方案评选研究[D].重庆大学建设管理与房地产学院，2014.

〔6〕徐梦杰.基于BIM的施工进度管理研究[D].中国矿业大学力建学院，2016.

〔7〕刘继龙.基于BIM技术的工程项目进度管理研究[D].西安工业大学建筑工程学院，2016.

〔8〕刘明.BIM技术在建筑工程施工质量控制中的应用研究[D].兰州交通大学土木工程学院，2016.

〔9〕樊超.基于BIM技术的高层建筑施工安全管理研究[D].青岛理工大学管理学院，2015.

〔10〕苏万民，常运青，谢明生.浅析BIM技术在工程项目全寿命周期管理中的应用[J].建设监理，2015（9）：10-12.

〔11〕李海涛.基于BIM的建筑工程施工安全管理研究[D].郑州大学土木工程学院，2014.