基于BIM技术的工程施工项目管理技术

潘伟

太原城市职业技术学院，山西太原，030000

0 引言

随着土木工程项目复杂程度的提高，传统工程项目施工和管理模式暴露出低效能、资源浪费和环境污染等问题。国家十四五规划明确提出了发展智能建造和智慧工地的要求，并将BIM技术的应用推广作为城市智能化指标。

目前工程项目管理以质量控制为主，忽视了项目施工过程进度、运营与维护阶段的控制，导致工程质量和效率低下[1]。BIM技术是基于三维数字技术的建筑信息模型，其强大的交互式和可视化功能有利于合理安排工程进度和科学决策，能保证施工过程各工种之间分工协同[2]，已被广泛应用于建筑工程[3]、地下工程[4]、公路桥梁[5]等工程领域。发展BIM技术可提高建筑行业发展和施工管理水平，提高建筑工程全寿命周期的可视化、协调性、可重复性，实现工程项目的优质落地。

然而，我国对BIM技术的实际应用还处于初级阶段[6]，本研究通过分析工程中施工项目管理存在的问题，对比分析了BIM技术较传统工程项目管理技术优势，对BIM的推广应用具有一定的科学指导意义。

1 施工项目管理关键技术

1.1 建筑工程项目管理现状

工程质量关系建筑全寿命周期内的使用功能，对近期和长远的经济效益都有重大影响，建筑工程项目管理是企业管理工作的核心，也是土木工程施工过程中的难点。受技术条件、管理理念和地缘限制等因素的影响，项目工程存在以下问题：

1.1.1 从业人员专业技能和素质不高

在建筑工程施工管理过程中：一线从业人员作为主要项目参与者，其从业素质对工程施工质量起着决定性因素，影响工程的质量和进度。目前施工一线的从业人员当中大部分由农民工团体组成，由于绝大多数质量意识差，也缺乏应有的责任意识，项目参与度不够。而作为工程项目的中坚力量组成，大多数施工企业的管理层和技术层人员虽然具备了较为专业的管理知识，然而由于大部分工程管理人员缺乏一线施工经验，很难有机会深入一线很好地对接实际工程，忽视了更加细节的工程质量控制的施工管理交叉内容及项目运营阶段的跟踪负责等。

1.1.2 质量控制手段单一

施工项目管理过程需要业主、勘察、设计、施工等多个单位之间的协调配合。业主单位需要统筹整个项目施工全过程的人员调度和资金支持；勘察单位配合施工单位做好项目所在地的地质水文资料交底；设计单位需要对项目前期的施工规划和设计图纸进行严格地审核；施工单位需要对项目全过程进度和质量进行严格控制。在传统的项目管理体系中，所有的工作都是围绕二维CAD图纸以及平面的纸质电子材料展开，这种质量控制方法存在着两方面的弊端：一是CAD图纸是一种二维的平面图，不能将建筑工程的关键技术要点很直观地呈现出来；二是工程全局范围内的质量控制对工程施工项目管理人员的要求相当高，对于项目决策和方案的制定与落实存在着很大的挑战。

1.1.3 无法实现信息共享

由于建筑工程项目的各个参建单位之间相互平行，甚至有的单位之间不存在隶属关系，因此意见沟通和技术共享未能很好实施，缺乏公共的信息共享云平台和标准化的管理技术操作规程，导致同一项目中的不同单位出现大量的“信息孤岛”，为建筑工程施工项目管理过程中的质量控制和信息传达带来很大的阻碍。

1.1.4 难以预测项目的最终效果

传统的施工过程是在二维图纸的指引下完成，在项目实施过程中，由于决策者的方案和参与者的意见未能很好的统一，往往存在主观臆断现象，在施工过程中对图纸的理解出现一些误解，这就会导致施工结果与设计的结果存在一些差异，不能发现项目实施前期问题，可能会对工程质量埋下祸患，未能对工程项目的整体决策和实施框架做到宏观调控，很大程度上影响项目的质量。

1.1.5 各专业工种配合不够紧密

建筑工程项目的施工过程需要多个专业、多家单位、多项工种密切配合，多种材料、多种设备和多种技术交叉使用。在施工过程中各个工种之间配合不紧密、协调较困难的事情时有发生，由于信息不对称给工程项目管理带来挑战，对工程质量产生影响，甚至导致返工，影响工程进度。

1.2 基于BIM技术的施工项目管理

BIM运用三维数字技术对建筑工程项目中的各类数据进行了有效地收集、整合，通过搭建云平台最终建立一个虚拟仿真的建筑模型。对于建筑设计师而言，对项目工程中各个工程部件进行参数化可以大大降低设计时间，便于对构件的信息和数量进行统计和管理。在进行项目调整和变更时，只要对需要改变的部件进行方案变更，软件便会对全套设计图纸和信息数据进行调整和更新，且不影响已经实施的方案，大大提高了工作效率。BIM技术作为当前解决建筑施工项目管理最先进的技术具有以下显著优势：

1.2.1 可视化

传统的建筑工程项目中都是把二维平面图作为施工的依据，凭借经验和想象力指导施工，BIM技术具有高度可视化功能，在项目施工前期就可以把工程项目结构整体和零部件细节处展示出来，其独特的代入感有利于施工人员与决策人员更清楚地了解项目动态过程，对施工过程的把控也更加便利。

1.2.2 协调性

工程项目实施过程是一个不断协调和协同的过程，基于BIM技术的工程项目管理各项目参与方之间的协同具有高效、准确的特征，提供了清晰高效的沟通协调平台，可以更好地满足工程需求，提高施工的效率和质量。

1.2.3 优化性

BIM技术可以对建筑项目施工过程、方案和一些复杂的构件进行优化控制，由于在项目前期不用考虑工程变更成本，可以使方案不断优化直至满足业主要求。

1.2.4 可出图性

当前的图纸基本都是结构图、安装图和节点详图，可视化程度低，导致可读性和应用性差，BIM出图为综合施工图，是经过碰撞检查过的修改设计图，包括道路设计、建筑设计、结构设计、设备暖通设计等相关图纸信息，施工人员在无线端平台即可清晰熟悉结构的关键节点。

1.2.5 模拟性

建筑工程施工现场和运营阶段存在着许多不确定性，特别一些大型项目承受极端的载荷和环境影响。BIM技术运用仿真系统在计算机终端构建出建筑物所在的周围的场景和实际工况，同时模拟建筑物受到的荷载和环境情况，有针对性地分析工程所受到的影响，增加施工管理过程中的真实性。

2 BIM技术的应用

将BIM技术应用于土木工程施工管理中已经有非常多的案例[8]，但是具体的方案与工程落地之间还存在着较大的差距。以下梳理了技术优势和具体的应用方案。

2.1 碰撞检查、深化设计图纸、可视化交底

就建筑模型的整体性来看，在整个项目工程周期BIM模型有着自己独特的优势，在项目前期对模型进行三维可视化检验，可以初步发现在工程图纸中的一些基本问题并及时解决，并在BIM模型中一般以碰撞报告的形式进行展示。其优势主要体现在可以将项目实体进行提前可视化，有利于施工和设计技术人员对所存在的问题进行分析并及时修改。在同一共享平台的基础上，项目的各参建方可以依据优化模型对建筑的预想效果、项目结构的整体施工方案以及一些管线问题进行进一步的商讨与修改，这样的方式将会加快整个项目的进程。由于在前期就可以看出将要出现的问题并对其进行解决，因此就不会出现后续更加严重的返工现象，避免各参与单位的推诿扯皮事故发生；在施工交底时，由于面向的对象不同，一个可视化的、直观的、清晰的模型更容易被人所接受，这样就极大地提高信息传递的效率，同时也降低了信息传错的概率。

2.1.1 施工项目图纸会审

传统的项目模式在进行图纸会审展示采用的是二维图纸，在大型和复杂工程项目中，图纸数量规模和图纸版面越来越复杂，图纸会审难度增加，不利于各单位之间的协调。另一方面，各图纸之间的关联性较差、匹配程度低，这样对于工程项目会带来一定的成本及技术风险，还会导致图纸会审结果出现失误。利用BIM技术进行碰撞检测，能够快速地检查出一些错误设计和施工方案，三维模型使建筑整体构造和零部件等都很清晰地展现，可以有针对性地对运营的模拟结果进行预测和评估。

2.1.2 施工项目信息交流

传统工程项目中各技术单位之间都是借助大量的图纸资料，出现信息不对称问题导致决策失误。BIM技术采用智能化和数字化的交流模式，改变了传统点对点的沟通方式，降低了土木工程项目各参与方的协同难度，提高了信息交流的速度与效率，使信息的准确性和安全性提升。

2.1.3 施工项目资料管理

传统项目模式中通常采用纸质的文档进行信息的管理与存储，在整个项目周期中的资料包括二维图纸、项目合同、工程财务信息等，数量相当庞大，而相对落后的管理方式给工程项目的资料人员和财务人员的工作带来一定的难度。采用BIM技术的项目在工程项目设计方案变更时只需要调整某一步骤的参数，随着建筑模型的变更其相应的数据资料也会发生变化，通过将变更前后的模型运营情况进行对比，根据变更后的方案产生新的模型和参数信息，把使用BIM技术的信息存储技术作为施工校验依据是非常方便高效的，极大地减少了资料员和财务人员的工作量，提高了项目的效率。

2.1.4 施工项目碰撞检测

传统的项目管理技术只能通过二维的图纸来进行设计和校验，然而图纸之间没有明显的信息关联性，需要通过人的空间构想能力来进行分析结构的三维空间位置，很难从整体上考虑管线之间的连贯性和冲突，在解决一个碰撞点的同时可能引发新的碰撞点，不能实现对管线的排布调整，更不存在碰撞检测这一技术的说法。把BIM技术应用到工程项目管道、给排水、电路等工程碰撞检测中时，当一处进行改动时，其他碰撞点也会随之进行调整，这种检测方法大大地降低了错误率，提升了项目的容错率，减少了设计人员的设计出错，提高了工程的运营能力。

2.1.5 项目施工现场

传统施工现场构筑物位置是通过测量现场数据，将其与二维图纸中的数据相比对，看其是否合格来进行项目检测，基于BIM技术的施工现场构筑物定位可以将现代数码设备与卫星导航技术相结合，对施工现场进行实时监控，实时上传施工现场存在的问题并及时报告，有效地防止信息流失，实现了施工现场的数字化管理。就质检顺序来看，传统方式进行质检时多是从检验批、分项、分部、单位工程从小到大进行的，而纸质存档的信息也给各方查询信息带来了很多的不便。BIM技术的信息收集整理从三个不同的方面进行，即构建类别、空间和时间。并且可以通过BIM的后台服务器将工程项目的所有信息都囊括，一方面便于信息数据的管理；另一方面，当各参建方想要查看某方面信息时并不需要通过大量图纸，而是可以在后台服务器中直接调取不同维度、不同构件的数据资料。能够有效地防止信息的流失，保证信息系统的完整性与准确性，为工程项目提供了更加真实准确的数据体系。

2.2 施工项目方案动态模拟与优化

BIM技术最大的特征体现在可视化方面。在工程项目进程中会不可避免地会出现一些施工失误，BIM技术将现实施工方案模拟出来，然后针对施工失误进行相应的施工方案调整和错误应急预案编制，再经过各参与方讨论对模型进行改进调整，继而对方案进行优化。采用模拟和协作统一平台，这就在很大程度上保证了工程的质量，通过将数据库中的人员信息进行比对和筛选，提供相应技术所对应的熟练技术人员，来保证施工方案的可行性与可靠性。

2.2.1 管线综合排布

管线综合排布是设备安装和给排水工程相结合的多工种技术难题，在设计过程中容易出现各专业图纸不协调和材料、尺寸等选用规格不同现象。BIM技术在工程项目施工前期，先将各专业图纸中的管线按照设计方案进行三维模拟架设；其次在进行综合管线排布模拟时将管线支架和施工缝进行三维优化排布，精确地计算出支架的具体安装数据，和接缝的适宜位置。通过三维渲染和管道路径模拟，及时发现各管路和线路的碰撞和浪费等情况，通过在项目工程实施前给出最优方案，最终达到提高工作效率与工程质量的目的。

2.2.2 质量检查、施工照片与模型集成化

在传统工程项目中，施工现场管理水平很大程度上取决于管理者的经验，由于精力有限，管理人员并不能24小时参与施工现场管理。BIM通过对参与施工现场的人员进行参数化，实时跟踪现场人员身体指标和个人情绪，在项目进程中，将每日的工程资料和工程进度汇总后形成电子档的施工日志，有效地对施工过程与动态进行全方位的监测。在项目模型中，提前录入结构基本信息，还需要做到施工图与具体施工部位一一映射，即将模型中的施工部位与其相应的照片资料进行整合和信息汇总。对于整个集成平台，多个单位之间在同一平台决策和交流，质量检查与整改回复实施共享批注，使问题得到及时处理，降低质量问题发生概率[9]。

3 结语

通过对比分析了BIM技术和传统施工管理技术的优劣，主要结论如下：

（1）BIM技术在项目施工和运营过程中具有可视化程度高、仿真性能强特点，对建筑工程施工项目管理的质量和效率起到了提升作用。

（2）在施工项目图纸会审、信息交流、资料管理、碰撞检测和施工现场中具有较好的优势，对实现智能制造具有重要意义。