【案例研究】引領 BIM 技術應用展現科技創新廣度

2012 年，北京城建集團的宜家專案總承包部，在建築面積達 51 萬平方米的北京英特宜家購物中心大興專案二期工程建設中積極應用 BIM，不僅完成工程建設任務、實現各項既定目標，在英特宜家購物中心施工中的應用榮獲 2014 年第三屆「龍圖杯」全國 BIM 大賽一等獎。

圖片來源 | IKEA Centres 網站

應用 BIM 技術提升專案管理水準

該工程是集百貨、超市、餐飲、娛樂等全方位消費功能為一體的超級購物中心，總占地面積約 17.2 萬平方米，單層面積達 9 萬多平方米，總建築面積達 51 萬平方米，地上結構分為七個獨立的建築，大部分為三層、局部為四層，樓與樓之間由 58 個鋼連橋連接形成一個整體。工程建築設計形式新穎、規模龐大，設計理念前沿，給整個工程的施工組織、計畫控制和現場管理帶來很大的難度。專案總承包部積極與北京清華大學合作，在該工程中應用了 BIM 技術。
該工程在 BIM 的應用上實現了「點」與「線」平台的結合，BIM 不僅用於深化設計、碰撞檢測、施工模擬、3D 技術，而且實現了品質、安全、進度、文件等基於資訊平台的整體化管理，促進了專案精細化管理，提升了專案管理水準。該工程被評為北京市長城杯金獎、北京市結構觀摩工程、中國龍圖杯 BIM 大賽一等獎，安全綠色施工工地、北京市文明樣板工地、中國 AAA 文明施工工地，以及北京市優秀專案管理成果第一名。
該工程是外商獨資業主德資企業管理，國際化程度高，工程量大、工期緊，施工分區及流水段多、各施工分區之間品質標準統一困難，施工組織管理難度大。在工程合約工期僅有 978 天的情況下，將工程劃分為六大分區、98 個流水段，進行分層流水施工(Flow Construction)，使高峰期數百個流水段同時施工而不發生衝突，保證了工程施工進度、施工品質和文明施工。
專案總承包部針對該工程特點，以 BIM 為藍圖，創造性深入研究了施工 BIM 模型創建方法，以先進的資訊技術對專案施工和營運過程進行科學、嚴格的管理、控制和優化。綜合利用 BIM 和 4D 技術，通過 4D 進度、品質、成本動態整合管控，場地、合約變更管理，視覺化資訊查詢以及多方參與協同等功能，有效解決了施工總承包管理過程的一系列問題，有效提高了工程施工管理水準和效率。對施工過程模擬、與 Web 雙向整合、WBS 過濾及進度分析、前置任務分析及滯後分析、視覺化資訊查詢和 4D 資源及場地管理等方面增進專案創新廣度和深度，解決了進度資訊持續整合問題，可極大地縮減建模工作量，促進 BIM 在大型、複雜工程中的應用。
將日常的文件共用與管理工作整合在同一個辦公平台，並將相關資訊融入 4D 動態管理軟體中，不僅減少了重複工作，還有利於在 4D 方便查詢相關資料，拓展了工作平台的功能。

應用 BIM 技術巧解施工難題

該工程建築面積大、施工難度大，業主、管理公司和造價諮詢公司均為外資企業，合約、品質、安全、造價等各類管理均按照 FIDIC 及歐洲相關標準進行管理，管理標準極高。施工組織管理難度大，工程有土建結構、鋼結構、帷幕牆、機電、電扶梯、消防等近 20 個專業、30 多家專業分包單位，施工組織過程中的工序、場地、設計、商務等方面工作的協調難度非常大。
工程施工難度大，機電管線多、交叉點多，通過建立數位模型，進行碰撞分析，檢測碰撞點，發現原設計圖紙中結構之間、專業管線與結構之間、管線與管線之間的碰撞點達 5000 多個，把這些碰撞點即時回饋到設計院，設計部門在更新版圖中加以修改完成，在施工過程中，幾乎沒有發現拆改現象。
建立 40 個專業機房模型，對工程進行機電管線綜合設計，解決設備管廊管線密集區域、設備機房的管線、設備和閥門等設備排佈，把閥門位置、管線的排佈、設備的排佈、搶修口的排佈等在施工前進行一次虛擬施工。施工中，一共完成各類機房安裝 418 間，完成配電盤櫃 2200 台、鋪設電纜 23.7 萬平方米、風管安裝 15 萬平方米、燈具 1.8 萬套、各類水管 40 萬米，沒有出現任何拆改現象。
該工程與地鐵 4 號線西紅門站連接，地鐵口部位的工程護坡樁與地鐵口基礎理論間距僅 20 釐米，基坑支護變形最大僅允許 3 毫米。如何解決好這一施工難題，成了技術人員面臨的一大難題。技術人員通過專家論證，運用 BIM 進行深化設計，決定採用護坡樁支護形式。為控制邊坡變形，對護坡樁採取加密措施，減小樁與樁的間距。施工時，採用人工成孔的辦法，減小對土方擾動。人工挖孔時，護坡樁上口 3.5 米深度內採用鋼護筒進行護壁。這些措施的實施，有效地解決了與地鐵口近距離施工的難題，保質保量地完成了施工。

BIM 與 4D 技術的有效融合

在建立 BIM 應用技術平台的基礎上，專案總承包部將整個架構分成了五個層次，即介面層、資料層、平台層、模型層和應用層，並按照五個層次，將整個系統分成基於 BIM 的 4D 施工管理軟體和專案綜合管理系統兩大部分，分別被設置為C/S 架構（局域網）和 B/S 架構（互聯網）。這兩部分通過系統介面實現無縫整合，建立兩個架構的資料雙向連結，實現基於 BIM 資料庫的資訊交換和共用，有效地解決了資訊填報及查詢的即時輕量需求，與 4D 施工管理及 BIM 資料整合巨量資料處理之間的矛盾，充分發揮基於 BIM 的專案綜合管理系統資訊填報與查詢的優勢，以及 4D 動態施工管理系統在 4D 施工管理與施工 BIM 資料整合的優勢，將 BIM 與 4D 技術更加深入地應用到工程施工中。
建立 BIM 與 4D 的管理平台，把 BIM 與 4D 技術融合在一起，將時間、進度、工程量等結合一起，方便對大型工程直觀地瞭解，方便把每個流水段在 BIM 管理平台上實現精細化管理。便於管理，數位非常準確，對工程量的數位使用情況進行即時監控，若出現材料超出計畫使用的情況，管理平台上就會直觀地顯示出來，一查看就知道什麼地方超出使用了。
針對工程施工特點，專案總承包部創建了設計及施工 BIM 模型，開發了基於 BIM 的 4D 施工管理系統和專案綜合管理系統，將 4D 進度、品質、成本管理，場地、合約變更管理和視覺化資訊查詢及多參與方協同等功能相結合，提高了施工總承包的管理水準及效率。
BIM 技術的應用，在加快工程建設的同時，為分包商提供統一的辦公平台，將龐大的工程資料有效整合在一起，便於資訊的儲存、查找、處理，提高了管理水準，為業主節省大量的資金成本，經計算後省去的工程成本約 1 %。