BIM 技术在建筑工程现场管理中的应用

王乐

（山西省建设工程质量安全技术站，太原 030000）

1 引言

近几年，在绿色低碳转型、实现可持续发展的当下，国家大力发展装配式建筑，建筑行业发展突飞猛进，BIM 技术在此背景下顺应装配式建筑，也相应得到了快速发展，为建筑工程的精细化、专业化、标准化管理提供了有力支持。

2 BIM 技术原理

BIM 技术是一种以三维数字技术为基础，工程项目信息高度集成的工程数据模型。通过可视化展示、施工工序及工艺模拟、机电专业深化设计、施工进度模拟、施工成本管理和数字化构件加工6 个方面对工程项目设施实体和功能特性进行数字化表达。BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点[1]。BIM 模式是根据项目实际情况进行构建，因此具备了三维数字信息，包含几何和非几何信息，如建筑工程构件的材料、重量、价格和进度等，因而可用于模拟真实世界的行为。BIM 的应用贯穿于整个建筑工程项目全生命周期的各个阶段，包括规划、设计、施工和运营管理等阶段。

3 BIM 技术的特点

3.1 可视化

顺应时代的发展方向，建筑工程造型各异，构建复杂，采用传统的二维图形绘制表达，需要建筑工程项目相关工作人员丰富的经验和想象力，因此，BIM 的可视化特性，将以往二维的线条通过BIM 软件转换成一种三维的立体实物图形。此外，在设计方面，传统效果图的参数化建模也是相对单调的，专业的效果图团队制作出的效果图是线条信息，不是通过构建联动生成的，所以缺少了同构件在不同维度方面的互动性、反馈性和联动性，但是BIM 通过可视化可以做到这点，在BIM 技术中，不仅可以展示效果图和报表，更重要的是在不同阶段的项目管理都是可视化的。

3.2 协调性

协调性对于设计方、施工方和业主来说，都是项目现场管理中最重要的一环。在项目设计过程中，对于不同专业之间的衔接、碰撞问题，设计沟通协调显得尤为重要，设计需要综合考虑；在施工过程中，不同工种之间的协调管理更是体验一个项目团队管理水平的时候；在早期项目全运营策划阶段，业主对于设计方和施工方项目的协调性更是直接影响着后续工作的顺利开展。例如，机电专业，在设计阶段进行管线排布和布置时，要综合考虑管线和建筑结构的关系，更要考虑不同管线直接的碰撞设计，在实际施工过程中，排布管线的时候极有可能正好碰到梁柱等早期没有在图纸上体现的建筑结构，影响管线布置。BIM 的协调性可以通过BIM 信息模型在设计阶段进行各专业之间和建筑主体结构之间的碰撞检查，避免后期在施工中出现问题。

3.3 模拟性

BIM 技术不仅可以模拟建筑物的真实模型，甚至可以模拟不同构配件之间的连接关系和造型，而且能模拟一些设计阶段所需要的设计参数和环境参数，比如热能传导模拟、节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟等。此外，在投标阶段和施工阶段可以进行BIM 技术模拟（4D），根据甲方的要求和合理的施工方案来进行模拟实际施工方案；在造价阶段同样也可以进行BIM 技术模拟（5D），进行造价成本的控制；在运营阶段，可以进行BIM 技术模拟有了能发生的突发情况（地震、火灾等）进行应急预案的编制和处理[2]。

3.4 优化性

由于项目管理的复杂性，在项目招投标、设计、施工、运营过程中不可能一步到位做到完美方案，都是在进程中不断优化，BIM 技术可以在时间和信息等方面协调，逐步优化，到运营阶段呈现出最佳效果。BIM 技术提供了建筑的最基本的数学、物理信息，也提供了可预估到的变化、复杂信息，因为现代建筑物本身的复杂性，使得参与人员只能了解自己领域的知识，而BIM 技术使得每一方都能通过技术手段全面并实时了解项目并提供优化方案，不存在滞后感。主要体现在以下方面。

1）项目方案优化：在设计阶段，将投资回报考虑进去，实时计算投资回报周期和投资回报率，业主也可以综合全面考虑设计方案，更有利于以后的运营发展。

2）特殊项目的设计优化：对于工程量和投资量不成比例的特殊项目，例如特殊异形设计，特殊曲面、屋顶、幕墙等异形设计，虽然整体工程量不大，但是因为其工艺的复杂程度，投入和投资相对较大，施工难度也较大，容易出现预想不到的问题，此时可以通过BIM 技术进行优化设计。

3.5 可出图性

BIM 设计出图是三维的，可以是动画形式、三维形式、构件加工图纸等，并非传统意义上的二维平面图纸。BIM 技术出图可以进行可视化、协调化、模拟化、可优化展示，尤其是在机电管线图、碰撞检查、预埋结构图等方面显得尤为重要，可以进行联动修改。

3.6 自动汇总统计功能

BIM 技术可以从设计方案、BIM 设计模型构建、BIM 施工图纸、施工方案整体都构建模拟出来，因此，BIM 技术可以直接对接采购厂家，将各种构配件的造型、加工量进行自动汇总统计，输出到生产厂家，厂家将实际造价和损耗回馈到系统中，生成终版采购生产清单。此外，自动汇总统计功能可以适应设计变更导致的工程量的变化，及时联动和更新设计图纸和成产量，让设计和施工结算得到有机结合。

4 BIM 技术在建筑工程现场管理中的应用

某工程施工范围广、工程量大，建设要求高、任务重、协调配合量大，涉及主体、电气工程、给排水工程等等专业施工队多，包括进场节点、前置条件需要协调；专业分包多，协调配合多，其水、电、综合布线、装饰装修等各专业在同一工作面上交叉、穿插作业[3]，施工协调问题较多，对项目管理提出了较高要求。为确保工程进度顺利开展、高标准地完成施工任务，如何在整个项目施工中利用BIM 技术做好协调配合工作及接口处理的管理，成为本项目施工能否顺利展开、圆满完成的关键。

4.1 三维激光扫描

可快速完成项目现场测量工作。比传统测量方式节约45%时间；数据精准，减少60%测量误差；BIM 模型与现场完全一致。

4.2 BIM 深化设计

BIM 模型基于三维模型出图。修改一处，所有视图平面实时更新，物料清单也实时更新，提高效率且零遗漏。

4.3 管线综合叠加

针对管线相对交叉、密集部位，对机电管线与结构、装饰等进行碰撞检查和机电管线综合调整，减少在施工阶段可能的错误和返工。

4.4 BIM 工程算量

根据模型自动生成工程量清单，为招标、进度款支付、结算等提供支撑；对材料计划做精细化控制，避免浪费。

4.5 施工重难点模拟

对关键部位、重难点处施工方案的合理性进行动画模拟，指导现场施工作业，减少误差，避免返工。如图1 所示。

图1 施工重难点模拟

4.6 数字化技术交底

三维可视化施工技术交底，便于工人理解，实施到位。比传统交底速度快3 倍，准确度提高30%。

4.7 机器人放线

数字化放线，精确控制空间异形点位。一人一天平均300个点，比传统放线效率提高5～8 倍。

4.8 施工质量检验

完工后，通过使用三维激光扫描仪进行现场扫描，将扫描点云模型与BIM 模型进行比对，检查地面平整度、墙面垂直度、造型完整度等。如图2 所示。

图2 施工质量检验

5 BIM 技术所解决的问题

利用BIM 技术，通过三维可视化施工管理在施工阶段解决了以下不同维度方面的问题：（1）3D/4D/5D 管理、场地使用规划管理；（2）施工系统设计、施工进度模拟、施工组织模拟、管线碰撞综合管理、深化设计管理；（3）数字化建造、施工质量与进度监控、物料跟踪等。

1）解决了传统施工过程中信息沟通不对称、影响工期等问题。建筑工程BIM 技术应用过程，对于多方参与、环境复杂的情况下，施工人员信息不对称会导致施工出现问题，影响质量和进度。BIM 技术可以将施工方案、施工进度、施工造价都衔接起来，将几何信息、时间信息、价格信息都集成在一个可视化的模型当中，各参与方可以随时掌握和了解整个项目施工情况，真正做到前期指导施工，过程把控施工，结果校核施工，实现项目的精细化管理。

2）解决了传统施工过程中管道、结构碰撞等问题。建筑工程涉及的专业众多，主要有建筑、给排水、结构、机电、消防、装修、电梯工程等，在前期设计阶段就可以利用BIM 技术对各专业管道之间、管道与结构之间、管道与建筑体之间进行碰撞检查，如发现问题，在设计阶段及时调整，不会对后期施工造成影响，将可能遇到问题的时间进行前置，解决了传统施工过程中管道、结构碰撞等问题，避免影响施工进度和施工工作量。

3）对于新形式、新结构、新工艺和复杂节点，解决了传统施工过程中施工方案分析复杂、难度高等问题。BIM 技术可以进行施工方案的模拟，其中包括施工工序、施工流程和其他材料资源的整合，将复杂结构进行拆解，通过BIM 的可视化和参数化的技术，采用施工工具进行模拟找到最优方案，对于新形式、新结构、新工艺和复杂节点，解决了传统施工过程中施工方案分析复杂、难度高等问题，在施工质量、施工进度、施工成本等方面做到最优。

4）通过施工科学管理，解决了传统施工管理工作量大，进度不及时同步等问题。在实际施工过程中，BIM 技术常与三维激光扫描技术相结合，甚至与GPS、移动通信、RFID（二维码等射频识别技术）、互联网等技术相互集成科学信息管理系统，实时有效地对设计、施工阶段的造价、库存、进度、质量等进行动态管理，在竣工时可以生成项目竣工模型和相关文件，有利于后续的运营管理。并且业主、设计方、预制厂商、材料供应商等可利用BIM 模型的信息集成化与施工方进行沟通，提高效率，减少错误。

6 结语

BIM 作为一种先进的工程信息技术，近几年已广泛应用于一些大型建筑项目的现场管理过程中，不仅提高了现场管理质量，加快了施工进度，也避免在建筑工程中产生诸多问题，促使我国建筑工程领域步入一个崭新的阶段。