BIM技术在某工程施工阶段方案优化的应用研究

罗茂颖，张 驰，刘 冬

(四川师范大学 工学院，四川 成都 610101)

1 工程概况

OPPO(重庆)智能生态科技园是OPPO智能科技有限公司的重点工程，建成后计划承担OPPO生产任务的1/3，是OPPO集团体现科技化、信息化、现代化的重要门户，同时是OPPO数万员工工作及生活的乐园。项目规划建筑用地面积约1 521.32亩(1亩≈666.67 m2)，总建筑面积约127万 m2，分两期实施。

2 BIM技术必要性及项目实施管理流程

2.1 BIM技术必要性

本项目工程体量大、占地广、工期较短，计划从桩基施工到具备生产设备搬迁条件仅13个月；项目面积大，安全管理点多面广，安全保障难度极大；涉及参建单位多，其中包括项目管理单位、总包单位、设计单位等9家单位。BIM技术可解决专业配合不够、施工配合不协调、设计考虑不深入、图纸质量不高等问题，大大减小返工和修改的问题，可实现节约项目成本、缩短工期的目的。有效提高项目各参与方的交流和沟通，合理安排进度计划，优化施工方案对比，解决项目原施工图纸中存在的设计不合理并进行深化设计。

2.2 项目实施管理流程

为保证BIM能够在本项目中有条不紊的开展，保证成果质量，做到每一个成果都有依据、可追溯。制定BIM实施流程见图1，确保BIM工作的顺利开展。

图1 项目实施管理流程图

3 施工阶段BIM应用方案

根据OPPO智能生态园项目特点，基于设计阶段提供的二维施工图，重点研究施工管理阶段的BIM 体系建立、现场总平面布置、碰撞检查、机电深化设计、施工方案对比分析等，实现基于BIM技术应用的精细化管理。在施工阶段，基于BIM技术协同各参与单位(总承包、分包、监理、质检等)，达到高效沟通、减少变更、提质增效的目标。

根据本项目实际情况，采用Revit、Fuzor、Lumion等软件进行 BIM 技术应用。针对项目技术难点，主要从场地规划管理、管线综合优化、各专业之间及专业内部碰撞检查、施工方案对比、可视化模型展示等方面进行应用。

3.1 施工场地布置

在项目开始前，对基础施工阶段、主体施工阶段、装修施工阶段的场地布置进行虚拟建模，提前对场地布置进行优化。进行施工临建布置、塔式起重机运行空间分析、重型起重机等设备行走路线优化、钢筋等材料临时堆放区布置、现场人员安全分析等，合理安排施工总平面，为总包、分包等参建单位协同创造必要条件，充分考虑绿色施工和降低成本要求，用 BIM 三维模型体现现场临建的位置与空间变化场地模型见图2。

(a)基础施工阶段

(b)装饰施工阶段

(c)主体施工阶段图2 各阶段的施工场地模型

3.2 综合管线优化

1)机电管线综合。依据设计院提供的机电蓝图、土建总包提供土建模型、业主提供各区净高要求，在满足机电管道、设备便于安装、便于检修，不改变使用功能的情况下，对机电模型进行搭建，并进行优化。由于业主对美观要求高，所有管道不能明露，且大部分室内均不设置吊顶，增大了管线综合调整难度。

2)二次结构碰撞与洞口预留。由于本项目管道密集，成排管道宽度大、数量多，与二次结构碰撞较多，为避免管道与二次结构碰撞，对机电管线优化时充分考虑结构柱、圈梁、门窗过梁位置，提前优化管道走向或调整二次结构位置，避免碰撞。

将已排布完成的机电管线综合模型与砌体模型整合，检查机电管道与墙体的碰撞，提前预留单根、成排水管、风管、桥架的洞口位置，并在砌体模型中生成预留洞口，出具纸质版图纸进行报审。

3)支吊架优化设计。根据综合管线排布情况，布置综合支吊架模型，利用受力分析软件进行三维综合支吊架受力计算，验算其是否符合力学要求，根据受力计算书数据对三维综合支吊架规格进行调整。确定支吊架规格后，依据支吊架布置规范进行布点设计，并导出支吊架预制图纸，指导现场施工。

3.3 施工方案对比

利用BIM进行施工方案对比，相较于传统施工方案对比更加清晰、准确。如图3所示，优化4根DN450的空调水管与排烟风管交叉，方案1为风管上翻、空调水管下翻，避开碰撞，此方案虽然节省车间净高空间，但空调水管翻弯过多，管道焊缝增加20多处，增大漏水风险，增加施工难度且增加成本；方案2为水管不翻弯，风管下翻走管道下部，此方案虽然局部净高略有降低，但是减少焊接管焊缝，又方便施工。最终综合考虑选择方案2进行施工。

(a)方案1

(b)方案2

(c)现场实际安装情况图3 施工方案对比

3.4 室外管网深化设计

根据设计图纸搭建室外管网模型、场地模型，提出设计问题。地形模型搭建时，由于地形与等高线之间水平距离不一致，分包单位难以保证电气、给水管道等未提供安装高度管道的覆土高度是否满足设计要求，利用CIVIL 3D搭建场地模型，通过模型、图纸指导施工。

完成室外多专业模型搭建后，通过整合室外地形、机电、各子项模型综合，发现多专业碰撞问题，通过BIM模型辅助确认方案，最终由设计进行回复确认，BIM工程师再对模型进行更新。本项目室外管网优化的主要内容为：①将所有管件转换成标准件；②所有构件满足覆土高度；③调整管道之间碰撞，保证安全距离，并充分考虑挖机施工空间，挖土、填土区域，便于现场施工。完成室外管网调整后，进行室外管网出图，并报项管审查。为便于现场施工，所出图纸在所有井位、管件处均有坐标标注，便于现场开挖。

3.5 吊装方案模拟

利用Revit建立三维主体结构和待吊装设备模型，并导入Fuzor中进行施工模拟，根据初步施工方案确定行车路线及吊车站点进行匹配，通过观察周边结构的干涉及作业车辆的行走路线模拟情况，对作业车辆的工作范围及吊车站点的部署进行合理性调整，同时将最终的吊装方案进行动画交底至现场操作人员，确保方案的可实施性。

4 经济效益分析

在二次砌体预留洞口方面，本工程共计需开洞数量大致为1 060个，则后期开洞则需花费约为10.6万元，其中不包括构造柱与管道碰撞对构造柱重新进行调整的费用。

外墙复合板埋件与结构件碰撞，按照传统方式施工，需要对第一步工序进行返工拆除、重新施工，仅外墙复合板与其他部分碰撞问题，共计节约30.02万元(见表1)。

表1 复合板碰撞经济效益分析表

经综合估算，本工程应用BIM技术共缩短工期65 d，直接节约成本达2 330万元(见图4)，并有典型性和可示范性，取得了良好的经济和社会效益。

图4 经济效益分析表

5 结 语

本次项目作为重庆市渝北区政府重点项目，通过BIM技术将安全、质量、工期、成本精细化管理手段进行提升，为BIM技术在其他项目中的应用起到引导作用，使区域建筑业朝向更加健康的方向发展，同时为企业创建标准，培养人才，对行业发展做出贡献。

[ID:010425]