BIM技术在卡孔达学校建设施工中的运用

朱峻宏

（中铁二十局集团，陕西西安 710016）

1 BIM技术概要

BIM技术可对目标特征进行动态提取，根据工程施工的进度，对各项目的细节采取可视化监管，制作可反映工程实际情况的三维立体图示和施工报表，纳入设计、施工技术、施工管理、项目决策等相关信息，实现对工程的全面掌控。通过BIM技术中三维模型和时间推演模式，可精确反映施工方案的可行度，包括施工进度的演进、应急方案的模拟等，可提前识别和预防风险。BIM技术的应用，为工程施工提供了功能全面的监管系统，将工程施工的各种情况具体化后，由系统和专家共同提出协调应对方案，结合物资、制度、信息等资源情况，优化项目的具体细节和相关措施。

2 BIM技术在建设施工中的运用

2.1 工程概况

工程项目位于卡孔达12间教室学校，施工内容包括土建、装饰装修及安装，建筑主要用途为教学，由相关单位拨款建设，合同工期为6个月。工程建筑总面积为11 700 m2，房屋建筑面积1 785.85 m2，篮球场建筑面积439.53 m2。主体为单层砖混结构，吊顶高度3.0 m，饰面主要采用外墙涂料饰面，卫生间采用瓷砖贴面，所有地面采用水磨石地面，本工程屋面采用钢屋架彩钢瓦屋面。此外，还包括给排水、洁具及电气安装等。

卡孔达12间教室学校三维概图如图1所示。

图1 卡孔达12间教室学校三维概图

本工程对建设施工、管理的要求较高，工期为6个月，同时工作人员应优化设计、科学管理、降低造价、节约投资，因此，需要运用BIM技术对施工项目进行综合管控。

2.2 准备工作中的运用

在施工准备阶段，应优化工程的设计方案、相关计划，前期设计中主体设计、结构设计、设备设施安装设计等应高效配合。若关联设计间的衔接度和配合性不足，可采集施工人员、设计人员、技术人员等意见，并借助BIM技术，在模型中对设计的项目进行多方案预演，选定最优设计图。

优化设计方案时，可利用3D集成效果，对模型进行整体推演，且在原有的图纸或模型的基础上进行局部更换或注释，加强设计方案的可行性。利用BIM的配套分析系统，可有效处理设计方案的细节，融入市场价格、工期等可变信息，对工程施工过程进行全面预判，有效控制施工工程成本，提高施工效益。

在工程建设中，各项目的技术人员、管理人员及施工人员，应对参与建设的图纸进行审阅分析，记录图纸中反映的重点内容和关键细节，做好各部门或岗位间配合衔接内容的预设，明确标注涉及的精准参数和要求，将相关标准、图集、要求等进行单独注明或记载。

基本审阅分析完成后，将相关记录汇总交付公司总技术负责部门，由技术总负责人和项目经理、项目管理人员一同审核，对施工细节进行协调，备案后成为施工指导文件。成型方案要求应说明施工工程的细节，保证可对工程建设的内容形成指导，安排项目工作人员对方案中的内容进行学习，明确各自在工程建设中需要遵守的规范、标准和流程。加强与设计方、业主方的沟通，或直接参与设计和业主方主持的方案会审，结合设计建设意图进一步优化方案细节。由总工程人员负责领导编制施工作业指导书，落实质量与技术标准，必要时须对施工人员和技术人员进行单独讲解和培训。

2.3 施工实践中的运用

BIM技术运用时，除了原始设计方案外，需要使用现场实际数据，为了提高BIM技术运用效果，应对现场进行施工测量。施工人员应测定纵横各轴线，建立测量控制网，设置引桩，做好引桩的保护工作，以确保轴线控制的准确性。在现场不易被破坏、通视的位置建立4个水准点，形成水准控制网，再采用钢尺、水准仪进行高程传递。

结构施工至±0.000后，根据高程控制点，使用水准仪将+0.50 m水平线投测至底层外墙上，使用红漆予以标注。高程传递使用钢尺向上量取，再将水准仪置于施工层上，对由下量取的各点进行校测，误差在±5 mm以内。工作人员按照施工图纸要求，在±0.000以上工程的施工中，应做好该工程沉降观测控制点的布点和埋设工作。

获取现场基本信息后，根据BIM技术的特殊功能，优化施工中的各项工作。

（1）碰撞检查。

对已完成的施工项目，经过BIM模型制作成对应的格式文件，由内置碰撞系统整合所有数据信息，并进行碰撞检查，记录碰撞点输出检查报告。

（2）工艺优化。

利用BIM技术对施工中的各项技术和相关参数进行分析，在3D模型的基础上，加入4D施工进度演化。根据监测收集的数据信息，准确找出单次或局部施工偏差带来的质量隐患，可为业主方随时展现可视模型和施工情况。优化模板安装时，可根据测量和设计数据，在BIM模型中确定比例，核对局部造型和受力构造情况等，标注特殊位置或关键点。

要求现浇钢筋混凝土梁跨度≥4 m时，模板应起拱；设计无要求时，起拱高度宜为全跨长度的1‰～3‰。安装上层梁、板底模及其支架时，下层楼板应保持足够的强度，确保可承受上层荷载，预埋件及预留洞的允许偏差应符合规范要求。管线安装时，可借助BIM三维可视化模型，在满足设计要求和实用需求的情况下，明确管线预留洞口等，应至少提出2套方案，可避免碰撞点，运用BIM系统对剖面和局部图画，在移动端和信通工具的帮助下，完成对现场的技术交底和实时指导。

2.4 施工管理中的运用

在施工管理中，BIM技术为核心平台纳入管理、分析、存档、通信等功能，改变了传统施工管理的模式，提高了施工管理的效率及质量。BIM技术为工程项目提供可靠的数据与信息，内置智能化与自动化程序解放了人力工作，降低了错误发生概率，在云技术、5D技术、人工智能等的辅助下，可快速完成人员定位、实时监控、快速交互等工作，保障工程在成本、安全、质量等方面的效益。

待IFC预设文件完成加载并确认无误后，质检人员开始执行质量检测工作，调用实测数据信息与预设模型数据、理论数据进行比对，查看实际数据是否符合预期要求，并应做好结果记录和报告等交接工作。图纸、细节报告等文件和信息，应同步提交工程项目的关联主体，可进行辅助性说明。专业碰撞检测需要采取模型优化策略，直至各关键点专业碰撞率降至0，若需要对设计方案进行调整，应由系统进行综合评估后，生成专业报告文件，作为后期查阅或参考的依据。工作人员制定一种相对高效简便的检查方法，以工程验收相关规定为基础，须严格按照相关标准和规范执行检查工作，并对现场进行摄像、拍照等，后期将检测、施工等各环节中的详细记录一并提交系统服务器，供相关工作人员直接查看或下载。

2.5 建模与优化要点

根据当前技术，施工中BIM在建模时考虑两种模式。

（1）在内置建模以及辅助软件支持下直接进行建模，如Autodesk Revit专业BIM建模软件通过内置建筑、结构、水暖等模块直接建立概样，根据现场学校工程的实际要求，增加相关的材料、技术、空间要求等具体信息，形成真实还原的现场模型。

（2）以CAD图纸为基础的建模，根据CAD图纸表示的坐标和相关信息，重新形成3D或4D模型。考虑施工环境和具体操作，工程采用两种模式灵活应对，以Autodesk Revit为基础，在相对平坦和简易的空间内，采用预设模块+人工录入数据信息的方法制作模型，在相对复杂的空间内使用CAD导入的办法辅助完成模型创设，降低人工录入的错误率。若模型输出存在异常，需要再次使用专业绘图的相关软件，对异常情况进行检查和修复，直至建模型成型无误后再由BIM终端输出设备出具概图或分解图。

3 结语

（1）使用了BIM技术后，工程获得了整体性的优化，进行了高精度的质量检测和模拟施工，合理控制了现场的质量，包括基础、墙柱等关键点的碰撞模拟，避免发生施工问题，减少施工误差。（2）建立了前期预购材料清单，通过系统对工程各部位的施工进行三维模拟，分解为各种材料规格，由系统提供材料加工的精准数值，部分加工数据被直接录入数字化加工设备中。（3）通过现场模拟，对施工现场和环境的变化进行一体化推演，并联合信息管理平台，对现场和后台进行管理互动，加强了部门间的沟通和协作。

通过BIM系统给予辅助，卡孔达12间教室学校的建设比预计提前了8 d完成，在节约成本、安全防范、施工质量等方面取得了较好的效果。使用过程中出现了一些实际问题，如BIM技术对信息搜集要求较高，需要在现场配置大量的信息数据搜集装置，前段信息搜集失真导致BIM分析脱节，且应增强BIM在某些项目细节上的控制能力。

BIM技术可分析建筑工程中的各项数据信息，并依据可视化、模拟化等先进技术，实现对工程各方面进行优化，有效衔接工程设计和建设施工，保障工程质量。在推广和应用BIM技术过程中，应对原始工程数据进行反复比对，并考虑选择合适的方案，且应做好应用中各步骤的记录工作，为后期技术应用提供经验和改良依据。