基于EPC的某中学新建工程的BIM施工应用
于轩伟，汤 磊，吴华洲，陈 港
（1、中建科工集团有限公司 深圳 518000；
2、深圳市极智数字科技有限公司 深圳 518000）
在信息时代的今天，BIM 作为服务于建筑全生命周期建设和管理的信息化技术，正在给建筑行业带来深刻变革［2］。近几年，国内BIM 相关政策密集出台，住建部和地方政府都相继制定了BIM 相关标准规范。为加快BIM 应用的普及和推广，规范BIM 应用行为和方向，推动建筑产业化转型升级，实现新型智慧城市建设目标，深圳市多次出台了相关政策文件。本项目依据相关政策文件及标准体系，探索EPC 模式下的BIM技术应用方式，为新型智慧化施工探索方向。
为了规范及流程化深圳市某中学新建工程的BIM 应用，为各参与方提供一个BIM 项目实施的标准框架与流程，并为BIM 项目实施过程提供指导依据，建立一套健全统一的贯穿设计与施工的BIM 项目标准体系，统一BIM 项目各阶段的服务标准及服务成果交付细则［3］。并推动深圳地区BIM 的应用与发展，为打造深圳数字化城市奠定基础。本项目严格执行了《建筑信息模型施工应用标准：GB/T 51235—2017》、《建筑信息模型分类和编码标准：GB/T 51269—2017》、《建筑信息模型应用统一标准：GB/T 51212—2016》、《建筑工程设计信息模型制图标准：JGJ/T 448—2018》、《建筑信息模型设计交付标准：GB/T 51301—2018》、《广东省建筑信息模型应用统一标准：广东省标准DBJ/T 15-142—2018》等国家以及广东省和深圳市的相关标准体系。
1.1 工程概况
本新建工程项目的建设内容为4 栋教学楼、3 栋宿舍楼及1 栋图书馆，规划用地面积67 000 m2，拟建总建筑面积110 000 m2。其中，必配校舍建筑面积75 104 m2，包括教学及辅助用房32 872 m2、办公用房3 572 m2、生活服务用房38 660 m2。选配校舍建筑面积23 231 m2，包括架空层6 359 m2、地下室16 872 m2。特色教学用房1 200 m2，增配必配公共教学用房2 975 m2，增配教师宿舍7 490 m2；
室外运动场地建设400 m环形跑道操场1个，篮球场4个，排球场（兼羽毛球场）3个，网球场1个，设置器械场地、主席台及看台的足球场1个。
1.2 BIM应用目标
1.2.1 整体目标
⑴打造学校类示范工程，形成学校类BIM 标准化体系；
⑵提升各参与方的BIM 应用水平，输出学校类BIM实施手册，指导学校类建设项目的BIM技术应用。
1.2.2 设计阶段目标
⑴利用BIM 技术进行全专业信息可视化，查找和修改设计中的碰撞错误，推动设计进程；
⑵对设计阶段模型进行可行性分析，包括各区域和功能房间的空间和净高分析、室内外漫游模拟、综合管线优化等，提升设计质量；
⑶利用BIM 模型进行疏散动画模拟，为后续运维发挥指导作用；
⑷利用BIM 数据信息，整理输出工程量清单，为工程预算提供参考对比。
1.2.3 施工阶段目标
⑴辅助图纸会审工作，提高会审效率，减少设计图纸问题，避免后期返工；
⑵深化各专业施工模型，确保LOD400模型深度的准确性；
⑶利用各专业深化模型进行综合碰撞检查及施工管线排布，指导施工管线排布及孔洞预留，缩短施工周期，提升施工质量，减少施工变更；
⑷ 根据施工部位重难点施工方案，模拟施工工序，为现场施工提供指挥作用，保证信息传递的有效性；
⑸基于现场实际，创建施工场地平面布置模型，利用三维可视化，优化现场布置方案，保证施工流畅性及安全性，加快施工进程。
1.3 BIM组织策划
BIM 技术应用前期，项目部即根据深圳工务署BIM 技术应用流程，参照国家级BIM 标准文件、集团BIM 技术实施指导手册以及深圳市学校相关BIM 技术应用标准，指导项目部开展BIM组织策划。
除此之外，项目部BIM 团队统一了软件版本，规划各个软件使用阶段，从而保证数据的有效交换，如图1所示。
图1 软件策划Fig.1 Software Planning
本项目体量大，各楼栋相互联系但又相对独立，故将每个楼栋作为独立子项进行搭建全专业BIM 模型，并统一按照总图协调平面相对位置，按照高差表协调竖向正负零定位。通过BIM模型的搭建，使得二维平面施工图三维可视化，提高各专业间协同设计的效率，应用模型进行图纸会审使各参建方也可以更直观地理解设计理念［4］。
2.1 模型族库的积累
模型创建过程中族库的积累，通过标准化的参数设置，使建筑功能房、设备房之间相互协调，如图2所示。
图2 模型族库的应用Fig.2 Application of Model Family Library
2.2 管线方案比选
利用BIM 可视化的特点结合现场施工安装情况对管线整体排布进行方案比选，优化管线排布，达到虚拟建造的目的，如图3所示。
图3 管线方案必选Fig.3 Pipeline Scheme Must be Selected
2.3 管线的碰撞分析
依据项目的排布原则对管线进行深化调整，及时发现综合图中各专业之间的碰撞、错、漏、碰、缺等问题，并根据BIM 模型提供碰撞检测报告，及时进行解决，以实现图纸设计零冲突、零碰撞，避免施工过程中的返工、停工等现象发生，大大减少设计变更，确保施工进度。
2.4 坡道机电深化
针对风管占用空间大的问题，建议调整防火分区，并将风管进行取消，使得坡道入口上方的风管由原来的4 根合并为2 根，将净高提升了200 mm，原先压抑的空间得到释放。
2.5 净高分析
根据净高要求，将土建模型与机电模型进行整合，并进行初步管线综合，检查净高是否满足规范，安装是否存在问题。通过BIM 模拟建造形象、直观、准确的体现出每个区域的净高。根据各区域净高要求及管线排布方案进行分析、优化，减少设计变更，提升设计质量，从而缩短工期，节约成本。净高分析图可以作为现场施工验收的依据性材料，有利于现场施工质量管控。
2.6 机房布置深化设计
发电机房、高压配电房、水泵房、空调机房等是机电安装的核心，利用BIM 技术，对重点区域进行了设备定位、管线综合平衡，并管线的走向提前模拟，如图4所示。
图4 机电布置深化设计Fig.4 Detailed Design of Electromechanical Layout
2.7 预留洞口
根据管线综合确定预埋套管位置及尺寸，提前输出预留洞口图纸，避免二次开凿。
2.8 深化设计出图
⑴管综剖面详图：输出宿舍楼不同节点的管综详图，有限指导现场施工。
⑵地下室管线详图：地下室管线较其他区室相对复杂，利用BIM 技术对重要节点综合排布，输出平面图指导现场施工。
⑶强弱电井详图：输出强弱电井大样详图，指导现场施工。
⑷走廊拐角局部图：走廊拐角处管线排布较为复杂，利用BIM 技术对该区域进行针对性排布，并输出平面图指导现场施工。
2.9 支吊布置
在机电综合排布确认后，对模型进行支吊架的布置。
在布置支吊架时，为了减少浪费、方便施工和提高管线美观度，BIM 机电人员将距离相近的管道，调整后采取共用支吊架的方式，其余则采用单独支吊架。并将调整的模型反馈给土建组进行预留洞口修改，如图5所示。
图5 支架布置Fig.5 Support Arrangement
2.10 机房走廊综合支架深化设计
机房管线集中，集整个宿舍区的供热、空调、冷却水等主管线20根之多，在2.7 m 宽的走廊，5.2 m 层高，
0.9 m 高梁的控制下，管线排布困难，施工难度大。为解决机房走廊净高难题，项目BIM 团队多次勘测现场，并且针对性地对复杂节点三维建模，通过减小管道上返半径，使不同管线的位置、高度最大化一致，最终使机房吊顶高度达到2.5 m，如图6所示。
图6 机房走廊综合支架深化设计Fig.6 Deepening Design of Comprehensive Support for Machine Room Corridor
2.11 机电安装
根据机电模型深化方案、管线排布、支吊架深化指导现场进线管线的安装。
2.12 BIM技术辅助商务算量
利用BIM 模型提取室内精装面积量，为项目部提供精装工程量的依据，如图7所示。
图7 BIM技术辅助商务算量Fig.7 BIM Technology Aided Business Calculation
3.1 Dynamo应用
通过提取Revit 结构模型里面的梁底净空数据，编写Dynamo 小程序，使得项目的结构模型自动进行着色，方便对每一栋的结构梁进行可视化的区分和分析，辅助施工方案的排布。
3.2 BIM物联网应用
基于BIM 的智慧工地平台管理系统［5］，综合运用BIM、物联网、云计算、大数据、移动通讯等技术手段，通过在施工现场布置各种传感器设备和无线传感网络，将各类数据集成至智慧工地云平台中，由云端服务器对数据进行智能处理、同时与反馈控制机制联动，实现对施工现场人、机、料、法、环的全面监控与分析，项目业务流程的全面管控［6］。
在项目实施任务较重的情况下，通过引进BIM 技术，进一步优化施工技术，减低施工过程中的技术管理难度，同时提高工程施工质量，积累了学校类项目的数字化资源，基本形成EPC 模式下的学校类项目BIM实施管控流程［7］，为智慧建造积累经验。
BIM 技术，现在已成为工程施工必不可少的技术支撑手段与综合性项目管控方式［8］，对工程管理方式及技术应用方式的创新将起到推动性的作用，我们将继续在工程量核算、动态成本管理、施工过程资料管理、二维物资材料追溯体系等方面继续探索BIM 在施工现场落地的应用［9］，同时不断地培养复合型人才，助力智慧建造落地［10］。
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