基于BIM技术的土木建筑工程施工方法

聂 玮

随着新技术在建筑行业的应用，传统施工管理方式已经无法满足建筑项目施工管理需求，因此施工单位应积极更新施工管理理念，创新施工管理办法。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是在计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）的基础上发展起来的，将其应用在建筑工程施工中能够让全体施工人员准确了解建筑信息，从而达到节约生产成本、提高生产效率的目的。

1 基于BIM 技术的土木建筑工程施工

1.1 安全管理

1.1.1 利用BIM 技术提升施工安全管理水平

在开展安全宣传教育时，施工管理人员可以利用BIM 信息化模型展示项目现场施工情况，帮助作业人员直观、准确地了解施工现场的危险部位，增强作业人员的安全意识。另外，管理人员还可以视频的形式播放施工现场安全组织与安全管理的相关内容，并要求施工人员观看，从而在施工准备阶段达到防患于未然的效果，实现安全生产的目标[1]。

施工管理人员可以将建筑信息模型作为基础，利用BIM 技术设计相应的施工环节并制作成视频，在视频中突出注意事项，组织一线施工作业人员观摩学习，使作业人员在精确了解施工环节的基础上，掌握规范的施工方法，降低安全事故发生的概率。

1.1.2 利用BIM 技术促进施工安全管理协调

土木建筑工程项目具有部门多、一线作业人员数量多以及工序复杂等特点，管理人员在施工过程中需要跨行业、跨工种传递施工资料。在BIM 技术的支持下，管理人员可以利用施工安全管理平台共享现场信息，提高施工信息的传递效率，使各部门及时了解工程项目的施工变动，从而做好工作的沟通和衔接。此外，管理人员还可以利用三维信息化建筑模型促进各组织协调，强化各组织间交互的有效性[2]。

1.2 参数化建模

1.2.1 设计阶段建模

技术人员可以利用建模软件建立BIM三维信息化模型，然后将各部门模型整合成一个综合的三维信息化模型，建模流程如图1 所示。

图1 建模流程

1.2.2 施工阶段建模

在施工阶段，技术人员可以利用BIM信息化平台集成建筑三维模型和施工场地临时设施等信息，而后获得BIM 集成效果图。

1.2.3 动态施工模拟

在进行动态施工模拟时，技术人员需要将工程项目的各类参数与施工安全管理计划相结合，以便及时发现施工现场的安全问题，确保施工的科学性与有效性。

基于BIM 平台的动态施工模拟步骤为：第一步，将BIM 信息化平台界面切换到平台时间视图；第二步，导入土木建筑工程的具体施工计划；第三步，将具体施工计划与各部门所建立的三维信息化模型相关联；第四步，选择所要动态模拟的时间范围；第五步，选择数据查看；第六步，核对各参数信息；第七步，开始模拟。

1.2.4 安全检查系统

施工管理人员可利用BIM 技术创建基于施工安全管理的三维信息化模型，并通过外部对接检测形式查找土木建筑工程施工安全问题信息。具体操作中，施工管理人员可以利用广联达BIM 浏览器识别施工安全问题并展现相关的信息和参数，最后以图片形式存储[3]。

2 基于BIM 技术的土木建筑工程施工质量管理

2.1 基于BIM 技术的4M 管理

（1）施工人员（Manpower）。相较于传统的现场资料保存、办公室归类整理以及文件上报的形式，施工人员可以利用移动智能设备下载与BIM 技术相关的客户端，扫描和对比现场的实际施工情况，并将现场的质量信息立即上传至BIM 模型中，以此来提升施工质量管理的水平[4]。

（2）施工设备（Machine）。在施工准备阶段，施工管理人员可以利用BIM技术检查施工现场的机械设备，还可以通过模拟分析的手段查看现场施工设备的布置是否合理。此外，管理人员还可以利用施工质量管理平台查看施工设备的工作状态是否正常。

（3）施工材料（Material）。施工管理人员可基于BIM 平台建立施工材料数据库，将项目的施工材料数据库与各阶段的施工计划联系起来，强化施工材料的管理，全面提高管理水平。同时，一线作业人员在施工过程中需要根据工程量领取施工材料，避免材料浪费，从而降低材料使用成本。另外，管理人员也可以依照BIM 平台中形成的工程材料清单审查施工材料的质地、尺寸等参数，防止不合格的施工材料进入场地。

（4）施工方法（Method）。在土木建筑工程施工质量管理中，BIM 技术的应用只能作为一个辅助手段，不能完全替代传统的施工管理工作。BIM 技术在施工方法管理中能够起到重要的管控作用，管理人员可以利用BIM 技术的模拟演示功能对不同的施工工艺和方法进行仿真演示，选择更科学的施工方法，达到提升施工质量的目的。

2.2 基于BIM 技术的施工过程管理

2.2.1 施工前

（1）技术交底。目前，施工方可以利用建筑信息模型中的相应功能与设计方案开展技术交底工作，在保证技术交底工作科学性的基础上提高施工效果，预防施工中存在的问题[5]。

（2）碰撞检测及预留洞口。施工管理人员将工程土建信息与BIM 信息模型整合，并将整合后的数据导入Navisworks 软件中就能够在土木工程项目施工前进行管道设备的碰撞检测，明确产生碰撞的位置。该软件生成的碰撞检测报告与预留洞口报告是施工质量管理的重要数据，施工管理人员需要对比碰撞点，科学评价碰撞点的严重性，调整局部施工。

2.2.2 施工中

在施工过程中，施工管理人员可以要求现场作业人员拍摄结构标高、管道走向以及预留洞口位置的照片，并将这些照片上传至质量管理平台。然后，施工管理人员可以将数据图片导入BIM 建筑信息模型中进行质量检查，若发现施工质量问题或施工误差，可联系现场负责人进行施工整顿并再次检查整顿后的成果，直至完全符合要求为止。由此可见，基于BIM 技术的施工质量检查能够降低工程返工率。

2.2.3 施工后

施工人员可以应用BIM 信息模型将施工中和竣工阶段所收集的施工质量信息数据作为基础，通过统计、分析、整合将这些数据与施工前建立的模型进行对比，明确工程完工后的质量信息是否与施工前模型中的信息一致，从而达成提高竣工阶段质量管理水平的目的。

3 基于BIM 技术的土木建筑工程施工进度管理

3.1 建立4D-BIM 施工进度管理模型

3.1.1 系统模型结构设计

施工管理人员可利用Revit 平台与Project 平台创建4D-BIM 模型，并利用现阶段广泛应用的模型—视图—控制器（Model View Controller，MVC） 软 件系统设计模式建立土木建筑工程施工进度管理模型。施工进度管理MVC 系统体系结构如图2 所示。

图2 施工进度管理MVC 系统体系结构

3.1.2 施工进度管理平台设计

基于4D-BIM 的施工进度管理平台能够解决施工进度管控数据不对称的问题，同时也能够打破信息孤岛。4D-BIM 施工进度管理平台如图3 所示。

图3 4D-BIM 施工进度管理平台

4D-BIM 施工进度管理平台能够将进度管理渗透到每一个施工环节中，在具体应用中还需要利用工作分解结构（Work Breakdown Structure，WBS）功能软件才能实现进度管理功能。管理人员可以在4D-BIM 施工进度管理平台中细化土木工程施工进度。

在一级进度计划阶段，从4D-BIM 数据库中导出施工进度管理所需资料，而后模拟分配施工现场的设备、物资和人员等。在二级进度计划阶段，可将BIM模型所呈现的工程量、各工种持续施工时间、初步制定的二级进度计划录入4D-BIM 施工进度管控平台中。在三级进度计划阶段，管理人员可以反复模拟现场施工并将获得的参数与二级进度计划阶段进行对比，若与预期的进度计划存在局部冲突，则需要及时联系施工现场的相关负责人员对一线作业人员进行技术指导，还要调查局部冲突发生的原因。

3.2 基于BIM 的施工全过程进度管理

3.2.1 施工前

施工管理人员结合工程项目进度规定与工程量等内容建立计划施工进度并录入BIM 信息模型中，同时各部门负责人要认真履行职责，在后期施工中如实上传施工进度、施工时间以及其他参数，充分发挥管理数据库的作用。

3.2.2 施工中

各部门负责人员按照实际情况将施工时间参数上传至数据库，施工管理人员将计划施工进度与现场施工时间做对比分析，持续跟踪现场的施工进度信息，并在现场施工进度与计划施工进度存在偏差时联系各部门负责人及时调整。如果出现施工进程不一致、施工方法不统一的问题，就需要管理人员先明确问题产生的原因，然后在BIM 信息模型中重新录入进度的信息，此时BIM 信息模型将会再一次模拟现场施工，重新分配施工现场资源，为管理人员提供新的计划。

另外，BIM 进度管理平台具有横道图和进度表等功能，管理人员可以利用4D-BIM 施工进度管理平台的各个功能追踪施工过程中的施工进度信息。

3.2.3 施工后

土木建筑工程项目施工结束之后，管理人员可以将4D-BIM 进度管理平台的进度信息作为参照，分析施工人员数量、设备数量，以及施工方法之间的关系，并通过施工进度的纠偏总结经验，为下一次工程中的施工进度管理奠定良好的基础。

4 结语

在实际施工过程中，缺少监督是造成建筑工程不能如期交付、施工质量不合格等问题的主要原因。针对这种情况，施工单位可以引入BIM 技术，基于BIM技术的建筑信息模型为施工安全宣传教育、施工现场信息掌握以及工程施工进度控制提供基础支撑。