BIM 技术在脚手架算量中的应用

时聚临，徐宾宾，梁鑫，王泽勋

SHI Ju-lin, XU Bin-bin, LIANG Xin, WANG Ze-xun

（中交第一航务工程局有限公司）

1 引言

深中通道项目属于国内目前最大型的水工项目之一，施工成本之高不言而喻，如果能够切实将BIM 应用到现场，可为项目节约一笔不小的成本。目前的主要施工项目之一：止推段浇筑在搭设模板过程中需要用到大量的脚手架，在开工前现场很难准确计算出脚手架横杆、立杆以及斜撑的具体用量。故只能粗略计算并结合以往施工经验确定所需脚手架数量，导致购买量偏大，施工成本增加。如果通过运用BIM 手段精准计算脚手架数量，并结合施工进度计划周转材料利用将为项目节省一笔不必要的开支，达到节约成本的实际效果。

2 工程概况

深中通道地处珠江口核心区域，是集“隧、岛、桥、水下互通”四位一体的世界级跨海通道集群工程，北距虎门大桥30km，南距港珠澳大桥38km。工程采用东隧西桥方案，起自广深沿江高速机场互通，向西跨越珠江口，全长约24km，双向八车道，以约7km 的特长海底隧道穿越机场支航道及矾石水道，经中滩西人工岛桥隧转换后，再以特大跨径桥梁方式跨越伶仃西航道及横门东水道，最后登陆于中山市马鞍岛，与中开高速、东部外环高速对接。其中止推段与沉管E1 管节对接为项目重大施工节点之一，止推段的整体施工难度及成本管控也就尤为重要。

3 模板脚手架算量问题

目前，施工所需脚手架量通常都是由技术部门通过手算进行，大多情况下是计算某个标准单元脚手架料量，然后推算出整体脚手架料量或通过经验公式计算。计算过程较为繁琐，且通过CAD 绘图计算考虑不够全面，为保证购置量足够，计算量往往与实际用量偏差较大，造成资源的浪费，成本的增加。市面上的脚手架建模软件多为针对建筑方向，止推段脚手架单元种类较多，且排布规则与普通脚手架不同，故采用自建脚手架单元并手动布置的方法 建模。

4 基于BIM 技术的脚手架设计优势

4.1 三维可视化

三维可视化是BIM 技术最重要的特点之一，即“所见所得”的形式，将以往线条式的二维图形转化为三维的立体实物，对建筑业的发展有着非常深远的意义。

运用BIM 技术，对脚手架进行三维可视化设计，摆脱了以往施工人员单纯依靠AutoCAD 对构件进行二维设计的局面，高效、准确地对构件进行三维设计，并且通过输出三维设计图，更形象更直观地展现出整体布置方式。

4.2 构件属性

运用BIM 技术进行脚手架三维设计时，可以对构件的属性进行定义，如脚手架横立杆长度、间距等．通过属性定义，可以精准且快捷的对脚手架进行布置，保证算量精确的同时提高工作 效率。

4.3 材料用量统计

脚手架体系三维设计完毕，可以统计整个模型中各材料的用量，如各种横杆、立杆根数，底座个数等。材料用量的统计，有利于准确控制前期购置脚手架数量，避免资源浪费以及现场对材料和资源进行统一管理，实现脚手架工程的精细化管理。

5 止推段、扶壁脚手架及工作架算量

5.1 止推段CW1-1 脚手架建模算量

为证明方法可用性，首先手动计算CW1-1 脚手架料量，CW1-1 脚手架布置较为规则且用量较少，可保证手动计算偏差在可控范围内。手动计算完成后采用软件绘制CW1-1 脚手架，由于现场脚手架横杆立杆及斜撑种类较多，故需要分别建族，包括0.9m 横杆、1.2m 横杆、1.2m×1m 斜撑、0.9m×1m 斜撑、1.5m立杆、1m 立杆及2m 立杆，标准模型绘制完成后按照CAD 图纸对CW1-1 进行布置（见图1），第一次布置后1.2m 横杆、1.2m×1m 斜撑以及1M 立杆根数与估算差距较大（见表1），最大差值达到23%。

经过与现场技术员重新核对图纸，对CW1-1 按照现场实际情况重新布置（见图2），并重新计算根数，经计算，最大差值可控制在7%以内（见表2）。

5.2 止推段CW1 及CW4 整体脚手架建模算量

图1 CW1-1 脚手架建模

表1 CW1-1 脚手架软件算量与现场估算比对

图2 CW1-1 脚手架二次建模

表2 CW1-1 脚手架二次建模后数量比对

在验证方法可用性后，对CW1 和CW4 整体进行了脚手架布置（见图3、图4），经计算，CW4 整体脚手架用量（见表3）大于CW1 整体脚手架用量（见表4），故现场购买脚手架应按照CW4所需用量购买，避免二次购买影响施工进度。由于算量为设计数值，考虑到现场损耗量，应在此基础上乘以损耗系数（例如：现场实际统计出的CW1-1 脚手架用量除以软件计算的CW1-1 脚手架数量），就是现场实际应该购买的脚手架 数量。

图3 CW4 脚手架建模

表4 CW1 脚手架算量统计

5.3 扶壁及CW1 整体工作架建模算量

对扶壁及CW1 整体工作架进行建模（见图5、图6），并计算（见表5、表6）。经核对，在现阶段施工整体脚手架搭设完毕后，库存脚手架尚有剩余，将库存多余脚手架代替工作架使用，可减少工作架购买量及租赁量，在满足施工要求的同时降低了场地内材料的积压，提升材料及资金周转率。

6 效益分析

6.1 人力资源效益

传统的脚手架设计与布置需要投入技术人员大量的精力与时间，使用BIM软件建立多种脚手架单元模型后可快速完成整体脚手架的布置。CAD 二维布置存在局限性，建立三维模型可在多角度查看布局合理性，在保证计算量准确的前提下提高了设计效率，解放了人力 资源。

6.2 经济效益

①利用软件完成的脚手架设计精度高、准确性好，较符合现场情况，较以往手工设计降低了错误率，提高了材料的使用效率。

②分区域计算脚手架需求量，结合施工进度计划，按实际需要进退场各类周转材料，提高了周转材料利 用率。

图5 扶壁工作架建模

图6 CW1 工作架建模

表5 扶壁工作架算量统计

表6 CW1 工作架算量统计