浅析钻孔灌注桩BBIIMM模型深化设计的监理审核要点

2023-01-08陈继东李向阳中晟宏宇工程咨询有限公司湖北武汉430062

建设监理 2022年4期

刘京，陈继东，李向阳（中晟宏宇工程咨询有限公司，湖北武汉 430062）

0 引言

近些年来，BIM技术的推动发展非常迅猛，国家层面的政策、标准接连推出，各级政府主管部门及各单位也在逐步推进BIM技术应用到不同投资类型、不同投资主体、不同投资体量的项目之中。《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》（国办发［2017］19号）以及《住房城乡建设部关于促进工程监理行业转型升级创新发展的意见》（建市［2017］145号）中，均提到了要鼓励推行全过程工程咨询以及要提高监理企业核心竞争力，推进BIM技术在工程监理服务中的应用，不断提高工程监理信息化水平。

通过对国家及地方出台的建筑信息模型（BIM）相关政策文件分析可知，BIM技术的应用推广，已开始覆盖建筑产品的全生命周期，如湖南省出台BIM图审政策，意在保障BIM技术能够顺利应用到施工乃至于运维的全生命周期。总的来说，BIM技术将向着“全阶段”“全专业”“全业务”“全参与”的方向发展。

目前，BIM技术的某一功能板块是比较成熟的，如多专业设计缺陷（错、漏、碰、缺）的提前碰撞检验、施工现场的三维可视化交底等，但与此不相匹配的是，很多其他应用功能却发展缓慢。信息化的发展以及全行业对BIM技术的不断探索，必将BIM技术在各个阶段的应用以及各个阶段的参与方串联起来，发挥BIM技术最大的价值。

笔者所在的咨询公司，响应国家号召向全过程方向转型发展，BIM技术人才培育和项目运用已持续数年。恰逢湖北国际物流核心枢纽项目（以下简称“该项目”）工程响应国家政策，大力推行BIM技术向“四全”方向深度应用。公司BIM研发中心团队从前期图纸设计开始，全方位参与BIM技术在该工程上的运用。下面笔者以该项目为例，从监理工作的角度出发，浅谈钻孔灌注桩BIM模型的深化设计在施工全过程的应用及项目监理机构在此过程中所做的工作。

1 BIM技术在设计阶段的应用现状及深化设计的必要性分析

1.1 BIM技术在设计阶段的应用现状

国内BIM模型在设计阶段的应用已经很普遍了，许多省市已发布相应政策文件。《湖南省住房和城乡建设厅关于开展全省房屋建筑工程施工图BIM审查试点工作的通知》（湘建设［2020］111号）规定，全省房屋建筑工程施工图BIM审查自2020年8月1日起开始实施并启动试点工作，标志着湖南省施工图审查由二维审查跨入三维BIM审图时代。

目前，较多业主在项目的策划阶段就已委托设计院将BIM的设计一同开展，通过BIM建模提前解决设计中不完善的部分，提高设计出图质量，还可以更加立体、直观地了解建筑模型内外部。

BIM技术在设计阶段应用最为广泛的做法就是通过搭建全专业BIM模型，实现设计图纸“错、漏、碰、缺”的查找，完成机电管线的综合排布，开展机电管线安装的净高分析。湖南省推行的施工图BIM审查也是通过BIM建模进行测试，与规范标准进行印证，从而完成图审工作。模型流转至施工阶段后，将模型作为1∶1指导施工的依据和造价计量计价的依据，无法再深入地挖掘BIM的其他价值。

通过对湖北国际物流核心枢纽项目的BIM技术应用进行研究，发现该项目的BIM技术应用流与工程建造流是保持一致的。设计单位在该项目上进行BIM模型的搭建不仅仅只是停留在机电管线的“错、落、碰、缺”查找以及图纸问题的复核上了，而是在各参建方之间进行了一层层的流转及分析，直至建造者全面认识并确保按设计意图实施。

1.2 钻孔灌注桩BIM模型的深化设计必要性分析

笔者通过对该项目的钻孔灌注桩从设计到验收全流程的BIM技术应用实践进行研究，发现设计阶段的BIM模型搭建受到各个方面的制约。针对此现状，笔者将进一步分析深化设计的必要性。

1.2.1 设计院的BIM建模受时间成本制约

目前，在完成项目时，留给设计院出图的时间几乎已压缩至极致，如果设计院采用BIM正向设计建模出图，可能会增加3倍左右的工作时长。以地质条件不复杂的钻孔灌注桩为例，传统的650根钻孔灌注桩的二维设计需要花费3～5个工作日，而采用BIM正向设计需要花费9～12个工作日。建设单位在未充分了解的情况下，不可能接受这样的出图效率。同时，现阶段大多设计人员的薪资待遇与出图量挂钩，因此正向建模的效益效率比并不高，从而导致正向建模者的积极性也不高。

1.2.2 设计院的BIM模型受深化能力制约

设计院的BIM模型深化不能完全结合现场的实际施工状态，大量工程信息由施工单位后期在施工过程中获得并固化到信息模型中去，如实际桩长、混凝土供应商名称、混凝土方量、空孔深度等。同时，BIM模型深化的精度也达不到现场施工要求，如钻孔灌注桩的BIM模型，不仅需要建一个混凝土的桩模型、录入钢筋信息，还需要将钢筋的实体进行深化建模才行，而钢筋实体建模不同于其他构件的建模，因为钢筋有着特殊的属性，依附于结构体系不能脱离于结构构件而存在，需要在剖面进行布筋，要求深化设计师掌握一定的钢筋建模技巧。

2 钻孔灌注桩BIM模型的深化内容

在设计阶段搭建钻孔灌注桩的BIM模型时，采用最多的建模软件是Revit，一般是依据设计图纸，建立图纸上所标识的混凝土灌注桩的BIM模型，其桩长为设计桩长。在对应桩的分布图的位置搭建好钻孔灌注桩BIM模型后，就会对应赋予设计的混凝土强度等级、截面尺寸等，同时也可以添加参建单位信息、单位工程信息以及分部分项工程划分信息，还可以在构件上设置钢筋等级、间距等设计属性。以上都是设计院在钻孔灌注桩BIM模型向下流转之前需要做的基础性搭建工作。

初步模型搭建完成后，将会流转至施工单位开展相应的深化设计工作。钻孔灌注桩BIM模型的深化是在设计模型上开展的，深化设计的内容主要如下。

（1）灌注桩属性的新增：新增了桩类型、混凝土强度等级、注浆类型等。

（2）灌注桩注浆管属性的新增：新增了桩构件子类别、构件类型、构件材质等。

（3）灌注桩声测管属性的新增：新增了桩构件子类别、构件类型、构件材质等。

（4）灌注桩钢筋实体属性的新增：新增了钢筋通长纵筋、螺旋箍筋、加劲箍筋、钢筋的构造属性等。

桩基础的施工有别于其他构件施工，存在一定的特殊性。第一版深化模型的依据还是设计图纸及模型，在被施工方赋予以上深化设计内容后流转至各参建方审核固化。固化后的模型就可以用来指导施工了。

固化的第一版BIM模型与实际施工会存在误差，其原因在于桩基础施工除非采取一桩一勘模式，否则钻孔灌注桩入岩后的实际桩长与设计桩长就会存在一定的偏差，因此需要施工单位在桩基施工过程中根据实际数值进行二次深化。二次深化是指在一次深化固化模型的基础上，对实际桩长以及钢筋笼长、浇灌混凝土方量及充盈系数、注浆类型等进行修正。值得注意的是，前期固化的第一版BIM模型主要属性不可更改。

3 钻孔灌注桩BIM模型深化设计的监理审核要点

3.1 对于钻孔灌注桩BIM模型深化设计应用标准的审核

近几年，住房和城乡建设部相继出台了一些BIM技术相关标准，以作为项目BIM技术应用的约束性文件。不同的项目有不同的特点，应用BIM技术的深度也不同，因此在项目深度运用BIM技术时，必须在国家的相关技术标准上进一步细化，制定一套适合项目自身的BIM工作标准，包括BIM模型管理标准、BIM模型应用标准、BIM模型精度标准、BIM模型交付标准等。只有建立完善的标准体系，才能确保BIM模型在逐级流转中避免出现误差，确保模型的深度应用和模型的准确性与标准性。

在该项目中，BIM监理工程师首先必须熟悉该项目的相关标准及约束性文件，这是审核施工单位BIM深化模型的第一个要点。以施工单位提交的钻孔灌注桩的BIM深化模型为例，BIM监理工程师在审核该深化模型是否符合该项目的BIM实施标准时，应从以下几个方面进行：（1）审核钻孔灌注桩模型文件的命名是否符合项目标准；（2）审核钻孔灌注桩的各个构件命名是否符合项目标准；（3）审核构件编码是否符合项目标准；（4）审核钻孔灌注桩的深化模型的精度是否符合本阶段项目精度标准要求；（5）审核钻孔灌注桩的模型属性是否符合项目标准。

3.2 对于钻孔灌注桩BIM模型深化设计质量的审核

BIM模型的深化离不开设计的支撑，以钻孔灌注桩的BIM模型深化为例，施工单位提交的BIM深化模型必须附上深化依据，深化依据就包含了二维设计图纸、图纸会审记录、设计变更等文件。BIM监理工程师在审核钻孔灌注桩BIM深化模型时，需要研究这些深化依据，把控设计质量。审核要点包括：（1）钻孔灌注桩BIM深化模型的桩长是否与图纸设计桩长一致；（2）钻孔灌注桩BIM模型桩顶标高是否与设计图纸一致；（3）钻孔灌注桩的图模一致性问题，如桩定位问题；（4）钻孔灌注桩BIM模型中混凝土保护层厚度是否与设计一致；（5）注浆管、声测管的材料、位置、壁厚是否与设计图纸一致。

以上关于BIM模型的设计质量的审核要点，可以从两个方面概括：（1）必须以设计文件为依据，严格执行深化依据，复核图模一致性的问题；（2）深化BIM模型的搭建反查，找出设计图纸的不合理性，提出合理化建议。

3.3 对于钻孔灌注桩BIM模型深化设计深度是否满足质量验评系统要求的审核

BIM技术在施工阶段的应用点非常多，如成熟的三维场地策划、可视化交底、施工工艺模拟等。BIM技术还可以借助信息化的手段，对接施工质量的管理，充分将现场质量验评系统挂接BIM模型，实现一模多用，从而充分发挥BIM技术的应用价值。

笔者对该项目中钻孔灌注桩BIM深化模型对接施工质量验评进行了研究，发现要实现与BIM模型的挂接，首先需要审核钻孔灌注桩BIM深化模型是否符合设计及标准要求，上传至平台，通过编码来实现模型数据反写至验评系统，实现检验批的划分以及工序的验收挂接，再将现场实际施工采集数据与模型充分整合，扩充模型的数据信息，从而实现数据与实体同步的质量管控，也可以更好地为后期运维数据分析提供支持。

BIM监理工程师在这一阶段拿到施工单位的BIM深化模型后，需要审核模型是否符合平台的要求。审核要点包括：（1）钻孔灌注桩BIM深化模型是否编码，编码是否正确；（2）钻孔灌注桩BIM深化模型的施工属性是否正确；（3）钻孔灌注桩BIM深化模型的单位工程、分部工程、检验批的划分是否合理。

这项工作的审查比较重要，如果出现构件未进行编码信息的录入，平台会自动认为此构件为冗余构件，未录入构件不仅无法进入平台，也无法进行后续数据采集和录入等工作，因此各审核方都需要注意这一事项。

3.4 对于钻孔灌注桩BIM模型深化设计在工程造价方面的审核

对在满足一定精度要求的情况下的钻孔灌注桩BIM深化模型进行对比分析研究，其数据结果可以用于计算工程量，而且利用BIM模型提取的工程量与现场实物量更为接近，有助于有效管控工程造价。

以该项目为例，其钻孔灌注桩BIM深化模型经多方审定合格后固化，施工单位在申报实际工程量时，对固化的模型中的工程量进行提取申报，项目监理机构及建设单位此时审核的工程量也是从固化的BIM模型中提取的，并与实际施工记录的数据进行对比，再核算确认工程量。监理工程师要严格把控BIM深化模型中工程造价相关信息的审核，审核要点如下：（1）螺旋箍筋的直径以及加密区与非加密区间距问题；（2）加劲箍的设置问题；（3）纵筋的直径与根数问题；（4）模型的扣减问题；（5）混凝土强度等级问题；（6）钢筋的搭接锚固问题；（7）有无冗余构件问题。

对钻孔灌注桩BIM深化模型中工程造价信息的审核也需要分两次进行，每一次的审核依据是不一样的，第一次的审核依据来源于设计图纸、图纸会审记录、设计变更等，第二次的审核依据来源于现场实际施工实测数据以及施工阶段发生的设计变更、工程洽商记录、技术核定单等，要通过比对反复确认出正确的工程量。

4 BIM监理工程师如何在现场用钻孔灌注桩BIM深化模型指导施工管理

钻孔灌注桩BIM深化模型最终需要落地到实际施工中，BIM监理工程师的管控手段与实际施工管控手段是相似的，但运用BIM技术会更加直观高效。对于钻孔灌注桩BIM深化模型的落地，同样可以采取事前、事中、事后的控制方法。

4.1 事前控制

（1）通过对设计单位提供的钻孔灌注桩BIM模型开展一系列的深化、审模、复核的工作后，规避大部分设计不合理的地方，以提高施工图的质量以及对模型的指导性。

（2）利用BIM可视化功能进行内部交底及施工交底。监理可采取提前制作好钻孔灌注桩BIM施工工艺模拟视频以及三维切图进行内部交底及施工交底，做到策划先行。此过程需要现场专业监理工程师、BIM监理工程师的全程参与，落实交底制度，督促施工单位将责任落实到各班组责任人，如签订责任书，并制定相应的奖惩措施。

4.2 事中控制

现场的桩基监理工程师需要监督施工单位将钻孔灌注桩深化BIM模型落地到施工现场，确保现场实际施工与模型构件一致。现总结事中控制管理方法如下。

（1）BIM监理工程师需要与桩基专业监理工程师加强配合，确保采集的数据和图片真实无误，将验收数据适时上传至平台，并逐一进行核对、审核，使现场实测数据与模型数据相互映射。现场使用轻量化的软件或采取爆炸图以及三维切图的方式对现场进行检查验收。

（2）现场验收所发现的问题应及时与BIM监理工程师复核模型，及时督促整改落实。

（3）当发现现场钢筋笼的绑扎以及声测管注浆管的施工属性与钻孔灌注桩BIM深化模型不符时，应当要求施工单位整改，并下发相应的监理工程师通知单。

4.3 事后控制

如遇到实际施工已与钻孔灌注桩BIM深化模型有出入且存在一定的歧义时，监理工程师应当与BIM监理负责人一起复核，发现两者不能达成一致时，应当及时组织召开钻孔灌注桩BIM施工专题会，邀请业主，BIM咨询、造价咨询、施工单位的BIM负责人与现场负责人进行探讨，深入分析原因，进行讨论，确定最终方案，固化模型。

该项目中钻孔灌注桩BIM深化模型与实际现场施工也出现了不一致情况，如钻孔灌注桩BIM深化模型的声测管、注浆管突出桩顶标高与施工现场突出桩顶标高不一致。BIM监理工程师发现问题后，及时与现场工程师进行确认，并将此问题汇报至总监理工程师，通过召开专题会讨论分析得知：钻孔灌注桩BIM深化模型交底不到位，项目技术负责人未参会；施工班组施工依据来自于施工组织设计，而施工组织设计中声测管注浆管的伸出桩顶长度与钻孔灌注桩BIM深化模型的伸出长度不统一。随后，监理组织项目单位技术负责人及管理人员进行二次交底，对施工单位采取相应的处罚措施，并将相应问题固化至BIM模型平台，备档备查。

在对桩基以及主体结构的BIM模型深化过程中，对于某些工艺工法的审核必须由项目技术负责人进行。灌注桩和主体结构的BIM模型交底工作，项目技术负责人均需全程参加。监理也应加强过程管控及BIM模型管控，对工程质量负责。