BⅠM 技术在施工组织管理中的应用价值研究

徐超XU Chao

（宁波卫生职业技术学院，宁波 315000）

0 引言

传统的工程项目管理形式极大地影响信息在参建单位间的交流，在设计、施工、运维等阶段存在协同管理难度大、效率低、安全稳定性差、资源浪费严重等问题，BIM 技术的应用为解决以上问题打开了新的思路。当前，针对BIM 技术的应用研究在地下空间工程、桥梁工程、隧道工程及铁路工程等各建筑领域中已初具成果。李芊[1]等以BIM 为核心搭建运维管理协同平台，探究了BIM 技术在综合管廊运维管理阶段的可行性。王同军[2]等构建以BIM为管理内涵的协同管理理论框架，从单项目云化建设管理管到项目协同管理进行应用实践，为铁路工程建设现代化管理建立起系统的解决方案。胡振中[3]等运用BIM 和数据驱动技术对运维数据进行深入挖掘分析，推动运维管理智能化水平的稳步提升。李晓军[4]等的研究指出BIM 技术在隧道工程设计阶段的应用已较为成熟，但在隧道动态设计与施工等方面仍需进一步深化。曾旭东[5]等的分析表明BIM 正向设计促进了初步设计阶段各相关专业的协同管理，实现了视图的联动性，有效保证设计进度及施工图质量。李菲[6]等采用“分布式”BIM 模型的方法构建成本分析模型，实现全过程精细化造价管理。

由此可见，当前以BIM 技术为理论基础的应用分析及研究主要集中于项目管理的设计及运维阶段，而针对施工阶段的研究也较多围绕造价及成本方面，因此开展建设工程项目施工阶段BIM 技术的应用研究具有重要意义。

1 国内BIM 标准现状分析

自2010 年起，我国住建部及以北京、上海、深圳为主的发达城市就建筑工程、城市交通工程、铁路工程、公路工程等各工程建设领域发布多项BIM 技术标准，限于篇幅原因，本文仅列示部分相关标准，如表1 所示。BIM 技术标准主要可分为基础技术性标准及实施应用性标准两大类，涵盖编码、存储与交换、建模、交付及应用6 个具体类别。相较于其他工程领域，我国针对建筑工程领域的BIM 标准体系仍需进一步完善，且相关技术标准对建筑工程施工阶段的针对性相对较弱。

表1 国内BⅠM 技术标准分类

2 工程背景

本工程为西安市某地铁停车场建设项目，是陕西省首个有盖上二次建筑开发的地铁项目，占地面积13.6 公顷，总建筑面积146608.12m3，功能区主要包括运用库、咽喉区、洗车库、综合办公楼等生产性及辅助性生产房屋、办公房屋，其中综合办公楼及运用库三维模型示意图见图1。本文将通过BIM 技术建立项目管理平台，搭建建筑及机电模型，以实现项目在施工阶段的智能化管理。

图1 三维模型示意图

项目建设初期，项目部基于当前较为主流的“广联达数字项目管理平台”，搭配建模软件Revit2019、深化设计软件MagiCAD、后期效果处理软件3Dmax 等技术工具，建立起项目施工组织管理的技术支持框架，如表2 所示。

表2 BⅠM 管理平台及技术支持框架

3 BIM 技术在施工组织管理中的实际应用

综合考虑地铁停车场项目的施工特点，以平面施工图纸为基础建立土建及机电模型，重点进行图纸审查、碰撞检查、综合管线优化、深化设计、可视化交底等施工组织管理的研究，实现以BIM 技术为核心的精细化施工过程管理。

3.1 施工图纸审查

在三维模型建立之前，BIM 技术管理小组将施工技术文件按专业类别进行划分，确定统一的建模标准，设立模型同步域，完成项目族库的建立及补充，建立构件信息库，有利于施工信息在各专业间流通，提高施工信息的传递质量及效率。

依据建模过程中所发现图纸问题，BIM 技术小组建立施工图纸审查问题跟踪库，共计发现施工图纸问题210 余处，例如某综合办公楼机电专业施工图纸问题，五层管综剖面图中污水横管相对标高为2.85m，而在排水原理图中，五层污水横管的相对标高为2.96m。施工前期，项目利用三维模型及时将图纸问题整理后暴露在施工管理人员面前，有效避免返工造成的工期损失，降低施工管理难度，提高了与设计院的沟通效率。

3.2 碰撞检查及方案优化

①碰撞检查。在施工图纸设计阶段，由于各专业高度集中，结构构件及管线交叉错综复杂，将导致现场结构施工及安装布设管线时出现诸如管线碰撞、交叉、标高不符合规范要求等各项问题，并且预埋孔洞及预埋管件的准确定位存在一定难度，在施工过程中极易遗漏缺项。利用BIM 技术通过云碰撞检查土建专业中梁、柱、墙体的碰撞以及各专业管道之间的碰撞，如图2 所示。基于碰撞检查结果，组织各专业工程技术人员对碰撞点逐项检查，及时与设计单位沟通联系，在满足设计要求及施工特点的条件下调整施工图纸，有利于施工单位合理组织各专业施工，减少因返工造成的工期、人力、资源的浪费。

图2 结构构件碰撞检查结果示意图

②综合管线布置优化。建筑物内部管线复杂部位的布置方案通常需要进行多种方案对比，综合考虑施工序安排、设计要求及空间排布等多项因素，在权衡利弊后选择出其中一种可实施的方案。项目BIM 技术小组通过建立综合管线模型，重点剖析施工重难点部位，利弊一目了然，方案优化具体实施流程可见图3。

图3 方案优化实施流程示意图

根据机电专业设计图纸，综合办公楼地下一层布置有新风系统、送风系统、排烟系统、强电及通信电缆桥架等。综合管线布置原方案，按照原设计图纸进行建模，不改变施工图纸上原始管线的尺寸，错层排布尽可能把所有管线错开避免碰撞。其优点是可以避免方案变更将会导致管道尺寸及布线路径发生改变引起设计变更；其缺点是忽略了检修上人空间，管支吊架施工复杂，净高较低，线错层排布不美观等。综合管线布置优化方案，在保证截面积不变的情况下，改变大尺寸风管的截面尺寸，并将大尺寸风管上下分层整齐排布。其优点是大小管线分布在走廊两侧，排布整齐美观错落有致，且净高得到提升，中间预留空间可作为检修空间，便于后期运营维护；其缺点是由于改变了原有施工图纸上管线尺寸信息，需要与设计、监理等多方研讨确认后方能施工。BIM 技术小组织设计单位及监理单位，借助三维漫游视频、平面图、轴测图及局部复杂节点剖面分析的手段，从施工难易程度、材料消耗、管线美观度等方面研究讨论排布方案的优缺点，最终确定以优化方案进行综合管线的排布。

经过BIM 综合管线排布方案优化及深化后，解决了大量交叉碰撞问题，各类管道排布整齐美观，层次分明，室内空间净高有了显著提升。

3.3 MagiCAD 在综合支吊架及管道预制的应用

①综合支吊架设计。结合项目经验，根据优化后的综合管线模型，从支吊架布置范围（包括布置区域、承担的管线等）、支吊架类型选择（包括综合支吊架、单层支吊架、多层支吊架等）、支吊架设计规则（包括管道保温层厚度、防冷桥木托尺寸、管间距规定、支吊架底部与吊顶的间距设定、支吊架间距设定等）三个方面，进行支吊架的选型及排布，利用MagiCAD 对支吊架进行受力分析，确定支吊架是否满足要求，并生成校核报告，出具综合支吊架平面布置图及安装大样图，为现场支吊架安全布置提供数据，指导现场施工。

②风管预制加工。利用MagiCAD 将风管分段、编号，并输出平面图、剖面图和轴测图，指导风管预制加工，减少现场加工工作量，解决现场安装场地狭小、焊接危险性大的问题，保证了施工质量和安全。同时工厂标准化的生产大大缩短了施工工期。

3.4 三维可视化交底

以土建模型为例，通过BIM 模型及3DMax 施工模拟动画对复杂节点、工艺进行可视化交底。地下管沟与列车检查坑、结构基础之间相互干扰，通过BIM 模型进行交底，可直观地表达其空间位置关系，合理安排施工顺序，如图4 所示；梁柱节点处钢筋与型钢位置关系复杂，通过BIM 模型及施工动画（见图5）可清晰地展示钢筋排布和穿型钢柱原则，可以直观地传达施工图纸设计意图，使作业人员明确施工方法，确保施工质量和施工安全。

图4 运用库地下管沟、列车检查坑及结构基础动画模拟

图5 梁柱节点施工动画模拟

3.5 BIM5D 平台在进度、安全及质量管理中的应用

①进度管理。BIM 技术小组利用Project+斑马梦龙网络计划有效编排项目施工组织形象进度，依靠BIM 5D 平台，通过两端一云（web 端+移动端）的信息化手段，施工管理人员可查看关键工程施工节点，优化全线施工任务布局，模型按每件构件划分施工段，与进度计划进行关联，进行施工进度模拟，提前发现施工进度不合理之处，进行方案的调整。同时计划进度和实际进度进行对比模拟分析，进行进度预警。

②安全及质量管理。基于BIM5D 协同管理平台，项目质量、安全管理人员每天巡视时，将现场施工问题整理上传至管理平台，相关负责人收到提示后及时对所存在的问题进行核实整改并将整改结果相关材料上传至协同管理平台。待主管人员确认整改完毕后，在平台上可直接打印整改通知单及整改回复单，有效提高各部门协作效率。

4 结语

综上所述，BIM 技术在施工组织管理中发挥了重要作用，在建筑工程项目施工阶段的应用已成为必然趋势，而我国在施工阶段BIM 技术应用仍需进一步深入研究及应用，挖掘其在施工组织管理中的潜在价值。本文结合实际工程项目进行BIM 技术在施工组织管理中的应用，得出以下结论：①利用BIM 模型进行图纸审查，共发现图纸问题210 多处，提交设计单位后，得到及时反馈，大大降低了因图纸问题导致的窝工的风险，提高了施工单位与设计单位的沟通效率。②利用BIM 进行管综、结构节点的优化设计，出具深化安装图，可直接用于现场指导施工，可有效提高施工准确性，合理避免了工期、人力及资源的浪费。③通过三维可视化交底，清晰传达设计图纸意图及施工方法，提高了施工交底的效率，从而为施工安全和施工质量提供了保障。④利用BIM5D 数字项目管理平台对项目施工进度、质量、安全进行精细化协同管控，可提升施工单位组织管理水平。