BIM技术在大型产业园中的全生命周期应用

2020-03-01曹洪亮

建筑施工 2020年9期

曹洪亮高迅

合肥光谷联合发展有限公司安徽合肥 230061

当前，运用BIM技术对施工现场进行相应的管控已经在许多项目中得以实现，甚至在相当多的项目中已经出现智慧工地、智慧园区等先进的技术平台。杨建基等[1]认为，运用BIM技术可以使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，在提高生产效率、节约成本和缩短工期等方面表现尤为突出。宋小月[2]认为在工程建设过程中全生命周期运用BIM技术可解决能耗大、污染波及范围广、工作效率低等传统施工难题，为建筑行业在技术和管理上提供新的突破口。从海虎等[3]认为BIM技术的运用主要体现在技术管理、成本管理、安全管理和进度管理上。

众多学者在BIM技术和全生命周期建设工程研究中给出了他们的思路，并有大量项目证明了其可行性，但如何运用BIM技术致力于大型产业园区项目全生命周期建设，仍然缺乏较为细致的研究和实践。

本文依托合肥某大型产业园区项目（图1），介绍通过BIM技术打造智慧工地、智慧园区，有效对园区项目进行管理的应用情况。该应用成果对后续项目全生命周期运用BIM技术建设和管理运营大型产业园区具有参考意义。

图1 合肥某大型产业园区项目效果图

1 工程概况

该产业园区位于合肥市滨湖新区徽州大道与南京路交叉口东北角，总规划用地114 400 m2（171.6亩），总规划建筑面积640 000 m2，是合肥国际金融后台服务基地的重要组成部分，也是构建金融后台完整产业链的关键一环。项目在建设过程中，主要有以下3个特点：

1）体量较大，建筑设计较复杂。该大型产业园区项目建设总楼栋数达27栋，相比普通住宅项目，该园区所有楼栋体型各异，大量采用不规则幕墙系统、装饰线条、异形钢结构等建筑元素，施工难度大，交底理论知识繁杂。

2）工序搭接类型较多。项目总包单位2家，其他专业分包单位近30家，其中27栋楼在实际施工过程中处在不同施工时期、不同施工阶段，工序搭接和项目协同面临重大挑战。

3）施工标准较高。项目容积率高达4.2，施工场地狭小，合理布置施工现场作业面尤为重要。相比普通住宅，项目消防设计依据商业楼标准，系统多样、形式复杂。

2 全生命周期管理实践

2.1 应用目标

鉴于大型产业园区项目建设过程中可能存在的难题与挑战，经过不断探索与实践，从设计、招投标、施工、维护和运行这4个方面入手，借助数字信息和人工智能等技术进行精细化管理，形成了“一系统+三平台”（BIM可视化施工管理系统、BIM+VR融合平台、调度指挥平台、项目运维平台）的园区项目管理模式，使项目成本管理、进度管理、质量管理、安全管理效率大幅提升，并促使工程向着信息化、精细化、标准化、绿色化方向发展。

2.2 配置方案

为保证智慧工地的顺利搭建和实施，项目依据实际需求及各专业特性配置了专业BIM管理团队和专业软硬件设施设备[4]。

2.3 应用方案

2.3.1 设计阶段

该大型产业园区在设计阶段即运用BIM技术将二维平面图纸深化为三维立面，系统展现园区总体规划布局。同时建筑、结构、机电等各专业协同深化设计，突破专业独立的传统，实现了单专业的设计模式向整体协同设计模式的转变。

运用BIM技术进行管线综合布置设计，在三维空间上展示建筑管线搭接情形，一方面减少碰撞、避免空间冲突，提高设计方案的可实施性；另一方面优化管线排布方式，节约材料，在提高设计准确性的同时提升整体观感。设备房是园区的核心建设项目之一，合理布置设备房是工程建设的关键，项目运用BIM技术对设备房布置情况进行校核，并对预留检修空间进行详细校验，确保设计数据精准。同时，加入场地生态模拟，直观呈现园区规划布局，为招投标和施工提供参考。

2.3.2 招投标阶段

在招投标正式启动前，项目要求参加招标的总包单位按照建设单位要求完成BIM技术文件编制，并明确BIM组织架构、BIM软硬件配置、BIM实施计划和保障措施等BIM关键实施内容，确保BIM技术真正地具备实施条件[5]。

在产业园区项目招标阶段，运用BIM技术对设计方案进行优化和调整、项目工期的全方位自动校核，同时自动计算工程量清单，避免因设计错误导致招投标工程量及报价出现偏差。

在项目投标阶段，尤其是在设施设备用房的竞标过程中，运用BIM技术将复杂的机房、电房、泵房进行形象展现，可提高评标客观性。而BIM技术的成熟运用已成为施工单位成功中标的关键指标之一，并且在评标过程中，用BIM技术进行施工工艺模拟，可极大地增强可视化效果。

2.3.3 施工阶段

1）BIM可视化施工管理。在大型产业园项目施工管理过程中，采取BIM可视化施工交底方式，相对于传统交底，极大地提高了交底效率和交底准确性。如安装11台塔吊时，若仅通过绘制二维平面图来估算碰撞的可能性，显然会存在一定的安全风险，因此利用BIM技术通过Revit、Navisworks、lumion等工具绘制各阶段的场地布置，模拟楼栋高度、塔吊位置、塔吊臂长度与高度，并进行最不利情况分析、碰撞检测分析、多因素仿真分析，从而模拟设计效果，优化设计方案。待方案确定后，进行塔吊安装可视化交底，极大地提高了运行的安全系数和施工管理效率。项目在大体积混凝土浇筑交底时，因混凝土中水泥水化热产生热量，其产生的温度应力有可能大于混凝土本身的抗拉强度，造成混凝土开裂。为避免此类事件的发生，通过BIM演示整体斜面分层无间歇连续浇筑施工，并采用“一个坡度、薄层浇筑、依次到顶”的斜面浇筑方法逐步向上浇筑。在现场实际施工过程中，采用“BIM+无人机”技术对浇筑现场进行整体调度，防止意外发生。同时，在浇筑混凝土前，在钢筋上设置温度传感器，当超过规定温度时立即报警，以便采取技术措施控制温差。此外，项目还实施了高支模施工模拟、防水施工模拟、爬架施工模拟、管线综合优化、施工场布模拟等BIM模拟项目。

2）BIM+VR融合平台。通过建立产业园区地下室BIM+VR模型（配置HTC VIVE眼镜）、各具体专业模型、fuzor渲染，实现漫游以及低成本、沉浸式的VR体验（图2、图3），为工程实施提供更多参考依据，丰富管理手段；同时支持园区的运维工作，更加直观地指导生产实践，合理配置资源。

图2 地下室工程三维漫游

图3 地下室工程构件测量

3）调度指挥平台。通过BIM模型与所有设备的数据联动、结合调度指挥平台和手机交互平台的运用，打造信息收集、分析、演示一体化，并实现日常跟踪调查工单任务、安全文明监督等常态化管理，提高质量整改效率。同时大屏端实时显示扬尘/噪声预警、天气预警、执勤状况预警、安全预警，有效提高园区管理水平[6-7]。同时，通过专业监控系统对项目实施全天候全方位信息采集，如塔吊动态监控、施工升降机动态监控、远程监控、能耗监控等，通过一系列监控系统的安装，使管理者能清晰了解工程现状，提升远程把控和管理指导能力。

4）项目运维平台。该大型产业园区建成后有10栋高层甲级商务办公、14栋多层独栋办公、1栋国际服务公寓、1栋四星级酒店及员工食堂、沿街商业等，如此庞大的功能性园区需要专业的运维系统支撑，而基于BIM技术搭建的智慧运维平台，凭借高效联动、可视化操作等优势，可为产业数据分析提供有效支撑；同时搭建运维监控数字平台，24 h不间断处理安防监控数据和门禁运行数据，为园区安全管控提供有力支撑。