BIM 技術在建筑工程現場管理中的應用

王樂

（山西省建設工程質量安全技術站，太原 030000）

1 引言

近幾年，在綠色低碳轉型、實現可持續發展的當下，國家大力發展裝配式建筑，建筑行業發展突飛猛進，BIM 技術在此背景下順應裝配式建筑，也相應得到了快速發展，為建筑工程的精細化、專業化、標準化管理提供了有力支持。

2 BIM 技術原理

BIM 技術是一種以三維數字技術為基礎，工程項目信息高度集成的工程數據模型。通過可視化展示、施工工序及工藝模擬、機電專業深化設計、施工進度模擬、施工成本管理和數字化構件加工6 個方面對工程項目設施實體和功能特性進行數字化表達。BIM 技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性的特點[1]。BIM 模式是根據項目實際情況進行構建，因此具備了三維數字信息，包含幾何和非幾何信息，如建筑工程構件的材料、重量、價格和進度等，因而可用于模擬真實世界的行為。BIM 的應用貫穿于整個建筑工程項目全生命周期的各個階段，包括規劃、設計、施工和運營管理等階段。

3 BIM 技術的特點

3.1 可視化

順應時代的發展方向，建筑工程造型各異，構建復雜，采用傳統的二維圖形繪制表達，需要建筑工程項目相關工作人員豐富的經驗和想象力，因此，BIM 的可視化特性，將以往二維的線條通過BIM 軟件轉換成一種三維的立體實物圖形。此外，在設計方面，傳統效果圖的參數化建模也是相對單調的，專業的效果圖團隊制作出的效果圖是線條信息，不是通過構建聯動生成的，所以缺少了同構件在不同維度方面的互動性、反饋性和聯動性，但是BIM 通過可視化可以做到這點，在BIM 技術中，不僅可以展示效果圖和報表，更重要的是在不同階段的項目管理都是可視化的。

3.2 協調性

協調性對于設計方、施工方和業主來說，都是項目現場管理中最重要的一環。在項目設計過程中，對于不同專業之間的銜接、碰撞問題，設計溝通協調顯得尤為重要，設計需要綜合考慮；在施工過程中，不同工種之間的協調管理更是體驗一個項目團隊管理水平的時候；在早期項目全運營策劃階段，業主對于設計方和施工方項目的協調性更是直接影響著后續工作的順利開展。例如，機電專業，在設計階段進行管線排布和布置時，要綜合考慮管線和建筑結構的關系，更要考慮不同管線直接的碰撞設計，在實際施工過程中，排布管線的時候極有可能正好碰到梁柱等早期沒有在圖紙上體現的建筑結構，影響管線布置。BIM 的協調性可以通過BIM 信息模型在設計階段進行各專業之間和建筑主體結構之間的碰撞檢查，避免后期在施工中出現問題。

3.3 模擬性

BIM 技術不僅可以模擬建筑物的真實模型，甚至可以模擬不同構配件之間的連接關系和造型，而且能模擬一些設計階段所需要的設計參數和環境參數，比如熱能傳導模擬、節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬等。此外，在投標階段和施工階段可以進行BIM 技術模擬（4D），根據甲方的要求和合理的施工方案來進行模擬實際施工方案；在造價階段同樣也可以進行BIM 技術模擬（5D），進行造價成本的控制；在運營階段，可以進行BIM 技術模擬有了能發生的突發情況（地震、火災等）進行應急預案的編制和處理[2]。

3.4 優化性

由于項目管理的復雜性，在項目招投標、設計、施工、運營過程中不可能一步到位做到完美方案，都是在進程中不斷優化，BIM 技術可以在時間和信息等方面協調，逐步優化，到運營階段呈現出最佳效果。BIM 技術提供了建筑的最基本的數學、物理信息，也提供了可預估到的變化、復雜信息，因為現代建筑物本身的復雜性，使得參與人員只能了解自己領域的知識，而BIM 技術使得每一方都能通過技術手段全面并實時了解項目并提供優化方案，不存在滯后感。主要體現在以下方面。

1）項目方案優化：在設計階段，將投資回報考慮進去，實時計算投資回報周期和投資回報率，業主也可以綜合全面考慮設計方案，更有利于以后的運營發展。

2）特殊項目的設計優化：對于工程量和投資量不成比例的特殊項目，例如特殊異形設計，特殊曲面、屋頂、幕墻等異形設計，雖然整體工程量不大，但是因為其工藝的復雜程度，投入和投資相對較大，施工難度也較大，容易出現預想不到的問題，此時可以通過BIM 技術進行優化設計。

3.5 可出圖性

BIM 設計出圖是三維的，可以是動畫形式、三維形式、構件加工圖紙等，并非傳統意義上的二維平面圖紙。BIM 技術出圖可以進行可視化、協調化、模擬化、可優化展示，尤其是在機電管線圖、碰撞檢查、預埋結構圖等方面顯得尤為重要，可以進行聯動修改。

3.6 自動匯總統計功能

BIM 技術可以從設計方案、BIM 設計模型構建、BIM 施工圖紙、施工方案整體都構建模擬出來，因此，BIM 技術可以直接對接采購廠家，將各種構配件的造型、加工量進行自動匯總統計，輸出到生產廠家，廠家將實際造價和損耗回饋到系統中，生成終版采購生產清單。此外，自動匯總統計功能可以適應設計變更導致的工程量的變化，及時聯動和更新設計圖紙和成產量，讓設計和施工結算得到有機結合。

4 BIM 技術在建筑工程現場管理中的應用

某工程施工范圍廣、工程量大，建設要求高、任務重、協調配合量大，涉及主體、電氣工程、給排水工程等等專業施工隊多，包括進場節點、前置條件需要協調；專業分包多，協調配合多，其水、電、綜合布線、裝飾裝修等各專業在同一工作面上交叉、穿插作業[3]，施工協調問題較多，對項目管理提出了較高要求。為確保工程進度順利開展、高標準地完成施工任務，如何在整個項目施工中利用BIM 技術做好協調配合工作及接口處理的管理，成為本項目施工能否順利展開、圓滿完成的關鍵。

4.1 三維激光掃描

可快速完成項目現場測量工作。比傳統測量方式節約45%時間；數據精準，減少60%測量誤差；BIM 模型與現場完全一致。

4.2 BIM 深化設計

BIM 模型基于三維模型出圖。修改一處，所有視圖平面實時更新，物料清單也實時更新，提高效率且零遺漏。

4.3 管線綜合疊加

針對管線相對交叉、密集部位，對機電管線與結構、裝飾等進行碰撞檢查和機電管線綜合調整，減少在施工階段可能的錯誤和返工。

4.4 BIM 工程算量

根據模型自動生成工程量清單，為招標、進度款支付、結算等提供支撐；對材料計劃做精細化控制，避免浪費。

4.5 施工重難點模擬

對關鍵部位、重難點處施工方案的合理性進行動畫模擬，指導現場施工作業，減少誤差，避免返工。如圖1 所示。

圖1 施工重難點模擬

4.6 數字化技術交底

三維可視化施工技術交底，便于工人理解，實施到位。比傳統交底速度快3 倍，準確度提高30%。

4.7 機器人放線

數字化放線，精確控制空間異形點位。一人一天平均300個點，比傳統放線效率提高5～8 倍。

4.8 施工質量檢驗

完工后，通過使用三維激光掃描儀進行現場掃描，將掃描點云模型與BIM 模型進行比對，檢查地面平整度、墻面垂直度、造型完整度等。如圖2 所示。

圖2 施工質量檢驗

5 BIM 技術所解決的問題

利用BIM 技術，通過三維可視化施工管理在施工階段解決了以下不同維度方面的問題：（1）3D/4D/5D 管理、場地使用規劃管理；（2）施工系統設計、施工進度模擬、施工組織模擬、管線碰撞綜合管理、深化設計管理；（3）數字化建造、施工質量與進度監控、物料跟蹤等。

1）解決了傳統施工過程中信息溝通不對稱、影響工期等問題。建筑工程BIM 技術應用過程，對于多方參與、環境復雜的情況下，施工人員信息不對稱會導致施工出現問題，影響質量和進度。BIM 技術可以將施工方案、施工進度、施工造價都銜接起來，將幾何信息、時間信息、價格信息都集成在一個可視化的模型當中，各參與方可以隨時掌握和了解整個項目施工情況，真正做到前期指導施工，過程把控施工，結果校核施工，實現項目的精細化管理。

2）解決了傳統施工過程中管道、結構碰撞等問題。建筑工程涉及的專業眾多，主要有建筑、給排水、結構、機電、消防、裝修、電梯工程等，在前期設計階段就可以利用BIM 技術對各專業管道之間、管道與結構之間、管道與建筑體之間進行碰撞檢查，如發現問題，在設計階段及時調整，不會對后期施工造成影響，將可能遇到問題的時間進行前置，解決了傳統施工過程中管道、結構碰撞等問題，避免影響施工進度和施工工作量。

3）對于新形式、新結構、新工藝和復雜節點，解決了傳統施工過程中施工方案分析復雜、難度高等問題。BIM 技術可以進行施工方案的模擬，其中包括施工工序、施工流程和其他材料資源的整合，將復雜結構進行拆解，通過BIM 的可視化和參數化的技術，采用施工工具進行模擬找到最優方案，對于新形式、新結構、新工藝和復雜節點，解決了傳統施工過程中施工方案分析復雜、難度高等問題，在施工質量、施工進度、施工成本等方面做到最優。

4）通過施工科學管理，解決了傳統施工管理工作量大，進度不及時同步等問題。在實際施工過程中，BIM 技術常與三維激光掃描技術相結合，甚至與GPS、移動通信、RFID（二維碼等射頻識別技術）、互聯網等技術相互集成科學信息管理系統，實時有效地對設計、施工階段的造價、庫存、進度、質量等進行動態管理，在竣工時可以生成項目竣工模型和相關文件，有利于后續的運營管理。并且業主、設計方、預制廠商、材料供應商等可利用BIM 模型的信息集成化與施工方進行溝通，提高效率，減少錯誤。

6 結語

BIM 作為一種先進的工程信息技術，近幾年已廣泛應用于一些大型建筑項目的現場管理過程中，不僅提高了現場管理質量，加快了施工進度，也避免在建筑工程中產生諸多問題，促使我國建筑工程領域步入一個嶄新的階段。