BIM+智慧工地在福建省委党校新校区建设项目的应用探索

郑嘉豪

(福建省二建建设集团有限公司 福建福州 350001 )

0 引言

BIM技术是建设项目所有信息的数字化表达。其以三维数字模型为载体，集成项目建造过程中的全部信息文件和材料属性[1]。作为“十四五”时期建筑业信息技术发展的重要内容，BIM正在实现建筑全生命周期的信息共享，结合5G、大数据、物联网等新兴技术，给建筑工程的管理模式带来新的变化，形成施工全过程智慧建造的理念。本文以BIM+智慧工地的建设思路出发，从模型搭建、数据采集和信息应用，并依靠数据分析和信息整合，实现施工现场的高效管理。

1 项目概况

1.1 项目信息

中共福建省委党校(福建行政学院)新校区建设项目位于闽侯县上街镇侯官村、厚美村，用地面积为44万m2，总建筑面积约24万m2，共包含33栋单体。包含综合楼、会堂、图书馆、教学楼、学员宿舍、教工单身宿舍、文体活动馆等，总投资24亿元。

1.2 BIM+智慧工地应用方案

1.2.1 应用目标

针对项目面积大、单体多、工艺繁复的特点，制定专项实施方案，在BIM技术的基础上，结合智慧工地技术，借助5D施工管理平台和智慧工地管理平台，辅助进行项目管理和流程优化，实现精细化管控和数字化竣工交付，达到项目全生命周期的双向数据传输[2]，为施工单位现场施工、建设单位运营维护打下良好的基础。

1.2.2 组织架构

结合项目特点，建立公司领导小组-项目领导小组-项目实施小组三级管理体系。在传统项目管理模式的基础上，以现有岗位职能和BIM实施方案为准则，保障BIM应用和智慧工地平台落地实施。

1.2.3 软硬件配置

为确保项目顺利实施，公司和项目依照实际需求，采购不同配置电脑作为渲染机和建模机，同时采购无人机、自动放样机器人辅助现场施工。同时使用Autodesk套件，广联达BIM套件、Tekla等软件，为项目实施保驾护航。

1.2.4 实施标准

在项目初期，根据《建筑信息模型应用统一标准》(GB/T51212-2016)、《建筑工程施工信息模型应用标准》(GB/T51235-2017)、福建省相关规范及我司相关标准，编制《中共福建省委党校(福建行政学院)新校区建设项目实施方案》，划定各专业建模标准、工作流程、保障体系和交付标准。报甲方、代建、监理单位审批后，作为项目BIM实施指导性文件，使得BIM+智慧工地实施有据可依。

2 BIM应用落地实施

2.1 全专业模型建立

建立完整的各专业模型，是BIM+智慧工地实施的基础。通过建立模型(图1～图2)，编制单专业模型问题报告，完成模型创建之后，进行不同专业间的碰撞检查，为深化设计和施工管理过程模型提供基础和参照，并统一分包单位和总承包单位的模型版本[3]。

图1 土建模型整合

图2 1#、3#及连体地下室机电模型

2.2 装配式施工应用

该项目采用装配式施工，主要构件为叠合梁、叠合板及预制楼梯，生成精度要求高，构件尺寸及钢筋配比需统一设计，以保证生产标准化。同类型的预制构件也存在尺寸差异，给构件的实际生产、运输、堆放、吊装等带来一定困难。同时预制构件间的连接节点类型繁多，要求较高。借助BIM技术，针对装配式构件进行深化设计。通过建立各类预制构件的整体模型和节点模型，深化预埋孔洞和预埋管线的位置，及时查找并解决图纸设计问题，提高设计和生产精度。同时使用智慧工地中的构件追踪模块，实现预制构件的动态追踪、现场管理，提高装配式构件施工效率，缩短工期，提升安装质量[4]。

2.3 基础施工应用

该项目占地面积大，地质复杂，部分区域地下为旧河床。设计仅要求使用预制桩，未明确桩长。同时由于工期较紧张，并未留有足够时间进行深化设计。桩基施工难度大，易造成较高的截桩率。借助设计单位的桩基图和勘查单位的地勘图，拾取控制点坐标和高程点数据，建立分层地质模型。在地质模型的基础上绘制预制桩，参数化计算桩长，并增加0.3 m冗余量，保证安全性。经施工后测量，98.3%的桩基深入持力层2 m以上，96.3%的桩头截桩长度在0.5 m以内，有效降低了截桩率。同时，通过3个不同区域的基坑模型，进行危险源可视化分析，及时排除可能出现的危险源，保障基坑施工安全。

2.4 钢结构施工应用

该项目3#为钢结构，钢桁架吊装、钢柱吊装、会堂内部高支模均为危大工程，均需要按规定编制、审核专项施工方案并组织专家论证，并且现场施工难度高，质量控制难度大。利用BIM技术，建立钢结构模型(图3)，同时进行不同版本的桁架吊装和钢柱吊装工艺模拟，辅助进行专家论证及现场技术交底，提高相应区域施工过程的规范性和安全性，同时优化场内吊装路线和点位。针对会堂内部高支模，模拟支撑点位和不同支撑方案。最终各项方案均顺利通过专家论证。

图3 钢结构模型

2.5 多分项综合应用

由于该项目面积大、单体多、专业多、工作面复杂，易存在各专业互相影响导致施工阻滞的问题，对施工区域和施工面的协调管理提出了较高的要求。应对各专业、各工序衔接和交叉工作面进行合理安排，有助于缩短工期。借助BIM技术的可视化、模拟性，对施工场地出入口、施工道路、材料堆场、塔吊位置等进行动态模拟，直观反映现场状况，辅助现场施工管理人员进行沟通和决策。同时针对不同施工阶段进行变化，合理有效地安排施工场地，避免施工阻滞。

3 智慧工地管理平台应用

3.1 智慧工地平台部署

在传统5D施工管理平台的基础上，借助各类终端设备作为感知层、各类型信息管理模块作为平台层，各类型使用端和参建方作为应用层，实现工程信息的高效传递共享, 进行项目流程管理、资料管理、质量安全管理、成本管理等，如图4～图5所示。

图4 智慧工地首页

图5 智慧工地器材分布

3.2 质量管理

质量巡检系统可以直观显示质量问题分布情况、数量变化趋势、未处理问题责任人、责任班组等。项目管理人员可以实时记录并上传质量问题，并标记责任人，解决质量问题责任人不明、沟通整改不及时等问题。依靠网页端进行大数据分析，可以针对下阶段施工管理重点进行预测，加强质量管理。

3.3 安全管理

安全管理模块主要通过设置安全巡视点，明确巡视责任人、通知人、整改人、巡视频次和内容等。并可以依据施工进度，灵活开启或关闭巡视点。通过安全巡视系统现场，发现安全隐患，移动端快速发布安全问题，推送至责任人处进行整改，有效解决传统项目执行过程中沟通慢、整改不及时的问题。并可依靠大数据分析，为现场安全管理提供数据支撑。

3.4 生产管理

生产管理模块主要依靠进度计划，进行任务跟踪。主要分为总进度计划、月进度计划、周进度计划进行进度管理。现场施工管理人员通过手机端，实时记录每日工料机变化情况，及时反馈进度信息，辅助进行项目生产进度管控，并以此为基础，召开数字化周会，借助统计数据进行沟通，保证生产进度清晰，明确问题责任。

3.5 协同工作平台

借助BIM5D平台，可以线上存储各类文档、图纸、模型等项目数据。并且支持按照组织、施工阶段等不同维度创建文档目录，可进行灵活管理，并可以快速发起和追踪管理文件签发、图纸会审、变更处理、安全质量问题等流程。此外，使用短信、移动端消息推送、邮件等多渠道即时提醒，保障每条任务快速推进。

3.6 BIM+VR体验

通过VR设备模拟现实环境，可以激发工人接受教育的兴趣，加深印象，系统性地学习不同危险场景中的安全技能，养成良好的工作习惯。搭建节点质量样板，较传统质量样板、节约成本、不受场地限制，细节部位可进行交互展示，更有利于学习，提高工程质量。

3.7 塔式起重机防碰撞系统

通过智慧塔吊监测，对塔吊幅度、吊重、力矩比、障碍物等信息进行实时监控，如图6所示。发生危险提前进行预警，限制塔吊工作，并将预警信息推送给安全员, 形成预警记录，便于对相关责任人进行管理，提高安全意识，消除安全隐患。

图6 塔式起重机监测

3.8 施工升降梯监控系统

实时监控施工电梯运行时的载重量、冲顶蹲底、前后门及天窗的开关状态、运行速度、吊笼人数统计提醒预警；实现远程PC端及移动段实时、历史数据查询及司机信息查看，为施工电梯运行安全提供保障。

3.9 现场监控系统

项目配备现代化现场监控系统，对项目施工区域、办公区域、生活区域进行全覆盖，24小时实时监控，并支持远程查看和历史记录回看，保障项目生产与生活顺利进行，如图7所示。

图7 视频监控页面

3.10 无人机应用

在施工阶段，借助大疆无人机，进行施工形象进度航拍和巡检，保留施工过程影像资料，确保监控无死角。针对施工人员无法踏足的区域，无人机有良好的巡检效果。同时借助无人机进行点云模型航测拍摄，同模型进行对比，实时跟踪进度。

4 BIM+智慧工地应用效果

通过应用BIM及智慧工地等多项技术，针对项目不同重难点，实施专项解决方案，提升项目装配式产业化的精细化程度，并对施工各个阶段的危险因素进行有效防控。利用信息化技术，合理安排各专业施工，也能有效地缩短项目工期，降低施工成本。实际节省约30万元施工成本，缩短工期约20 d。

借助BIM+智慧工地平台，与项目部日常生产管理流程结合，实现管理流程和业务流程的优化，生产进度、质量、安全、实名制、视频监控等模块已持续应用，项目各级部门均有部分工作实现信息化，采用智能化实现项目高效管控的目标基本满足。

5 结语

建立以BIM技术为基础、云平台为载体、大数据为底座的智慧工地管理体系，实现工程智能建造和管理，提高项目管理信息化水平，有效地保障施工项目的质量、安全和工期，具有良好的推广价值和借鉴意义。智慧管理平台数据汇总分析能力建设与提高及平台大数据分析后的决策能力，将成为建筑行业信息化发展的重点。