基于BIM技术在大型医院综合体施工阶段的研究与应用——以汕头国瑞医院项目为例

曾 平 王成龙 魏仁贞 陈明法

(中建四局建设发展有限公司 福建厦门 361001)

0 引言

大型医院综合体建设项目是一类特殊的公共建筑，对社会影响大，同时体量大、专业性强，建设工艺复杂、涉及专业工种多、建设管理难度大。据统计，大型医院的管线可达40余种。传统的管理模式和技术手段在应对大型医院综合体建设项目时出现了不适应，为了提升大型医院综合体项目建设管理水平，需要借助BIM技术来辅助项目进行管控[1-3]。

1 工程概况

1.1 项目介绍

汕头国瑞医院项目，位于广东省汕头市新东区东海岸新城河涌以北，新津河以东。总规划占地面积约8.8万m2，总建筑面积约36.2万m2，医院建筑主体结构全部连体贯通，包括1栋带有6个模块单元的门诊医技楼及其东西两翼各3栋住院大楼，在主体结构的东西两侧附设1栋网络医院楼、1栋科教楼、3栋职工公寓楼等，配套2层地下车库共2000个车位，配套设施齐全。该项目建成后将成为粤东区域规模最大、设备最先进的综合型三甲医院。汕头国瑞医院项目效果图如图1所示。

图1 汕头国瑞医院项目效果图

1.2 项目重难点及应对措施

(1)项目参建单位多，总包管理困难；项目占地面积大，现场全面开挖，同时施工，交叉作业面广；工期紧。利用BIM5D平台对现场进度、质量、安全等进行协调管理,合理安排人、材、机，保证项目有序进行。

(2)地下室施工阶段处于南方多雨季节，基坑平面广，抽排水任务重。将地下室多个集水坑连通一起后集中排水，利用BIM技术优化连通管的坡度、走向。

(3)项目地下室超重梁数量多、医技楼中庭超高板高度达15m。利用BIM技术对高支模区域进行检索、模拟内架搭设并交底。

(4)机电管线复杂、大型设备数量多；采用BIM技术对机电管线进行管综优化，提前模拟设备吊装方案。

2 BIM组织与应用环境

2.1 组织架构

该项目BIM团队以公司BIM中心为BIM指导，项目部管理人员配合BIM团队，实现项目全员参与BIM应用。

2.2 项目BIM标准

依据国家BIM标准和企业BIM标准，结合项目实际情况编制了《汕头国瑞医院项目BIM工作职责及岗位说明书》《汕头国瑞医院项目BIM工作指引》《汕头国瑞医院项目BIM建模标准》《汕头国瑞医院项目BIM实施流程》《汕头国瑞医院项目BIM专业协调管理制度》及《汕头国瑞医院项目BIM交付标准》等文件。

3 项目BIM创新应用

3.1 无人机土石方工程量计算

土方平衡就是通过“土方平衡图”计算出场内高处需要挖出的土方量和低处需要填进的土方量，进而知道计划外运进、出的土方量。在计划基础开挖施工时，尽量减少外运进、出的土方量的工作，不仅关系土方费用，而且对现场平面布置有很大的影响[4]。传统的土方平衡计算是一项非常繁重的工作，由于影响因素太多，存在反复修改的现象，使工程人员花费大量的时间在制图上，难免疏于设计的合理性。

该项目创新使用无人机进行土石方工程量平衡，过程演示：规划建模区域→生成实景三维模型→生成DEM模型→建立Revit场地模型→建立Revit基坑模型→加载负二层回填模型→加载负一层回填模型→计算地下室开挖及回填工程量。汕头国瑞医院项目基坑无人机实景模型如图2所示。

图2 无人机实景模型

3.2 机电深化设计

依据设计院的机电施工图，进行机电深化设计，并完善机电专业系统设计，遇到设计表达不明确或有遗漏的，向设计单位提出调整建议[5]。

对综合完成的BIM模型进行碰撞检测以及查漏补缺工作，调整完成后进行报审，并对业主、设计院等提出的反馈意见进行及时修正，直至报审通过。机电深化模型见图3管综优化前后对比、图4物流轨道深化模型。

图3 管综优化前后对比

图4 物流轨道深化模型

通过BIM技术提前对管线进行综合排布并优化，将风管平面图分解分段出图，利用revit导出材料清单，工厂按照图纸清单进行预制加工。工厂预制加工现场组装的建造方式既环保又提高了施工效率,有效地保障了现场的施工质量。

3.3 钢结构与阻尼器深化设计

项目编制钢结构深化设计方案并组织开展深化设计工作、创建深化设计模型、绘制深化设计施工详图、将深化设计模型与其他专业BIM模型进行协调。钢结构节点深化模型如图5所示。

图5 钢结构节点深化模型

3.4 BIM技术辅助施工方案优化

3.4.1工程桩的保护

该项目为一层(局部两层)地下室，基坑采用自然放坡，导致一部分工程桩裸露在坡上，待负二层施工完毕方可施工该块底板。项目结合BIM技术，优化了土方开挖路线及工程桩保护措施做法模拟，对现场进行施工交底，有效地避免施工过程中对工程桩的破坏，工程桩保护做法如图6所示，现场实施情况如图7所示。该做法已申请了1项专利，并发表2篇论文，并在我司的类似基坑项目投入使用。

图6 工程桩保护做法

图7 现场实施情况

3.4.2集水井管道联通抽水

该项目临近东海，地下室水位高，除了基坑降排水以外，地下室集水坑抽水也为项目重难点之一，

项目部将多处集水坑用水管连通一起后，设置多个抽水泵进行集中抽水。利用BIM技术提前布置优化连通管位置、坡度及走向，避开承台施工区域，设置集中抽水集水坑位置，集水井管道联通抽水如图8所示。共创造经济效益约6.2万元，计算过程见表1集水井管道联通抽水优化前后经济效益对比。

图8 集水井管道联通抽水

3.4.3高支模检索及模架搭设

利用模型检索超重梁及超高板分布区域，为危险性较大的分部分项方案编制提供精确数据。

根据高支模方案及规范，使用BIM技术提前进行高支模模架排布，针对高支模施工过程中可能出现的重难点，利用BIM技术可视化的特点，将这些部位以三维的方式展现出来。便于项目管理者分析和规划整个施工方案，做进一步调整和优化，也有利于施工现场人员熟悉模板内架搭设环节的搭设工序。医技楼超高板内架搭设模拟及现场照片对比，如图9所示。

图9 医技楼超高板内架搭设模拟及现场照片对比

3.4.4弧形坡道标高控制

根据施工图建立坡道模型，在平面图中由弧形坡道圆心引出5条射线，与弧形坡道内外弧投影线的交点即为现场所需点位的投影点，利用revit标高测量工具对投影点进行标高标注，从而得到准确且符合现场实际的标高数据，用以指导现场施工中模板的定位工作，坡道测量模型如图10所示。

图10 3#坡道测量模型

3.4.5设备运输吊装

该项目为大型医院项目，涉及多种大型设备、器械的吊装及运输，利用BIM技术根据施工图纸及三维模型制定详细的吊运方案，确定吊车、叉车等机械位置，规划室内运输路线，为设备的顺利吊运提供了保障，吊装模拟如图11所示。

图11 吊装模拟

4 基于BIM5D平台的管理

4.1 进度管理

利用平台记录项目每日形象，包含施工进度、天气情况、施工机械、作业工种及人数等。

并采用无人机定期对项目航拍留存，与计划工期形成对比、分析进度偏差，提升项目现场管控的实时性。

4.2 质量管理

现场管理人员利用平台手机端对现场质量问题进行拍照记录上传，增强各部门之间的协同办公能力，提高项目部精细化管理水平。过程管控做到人人应用、人人管控、定期总结。

4.3 安全管理

项目实行安全常态化管理，使用平台手机端记录现场安全隐患问题，同时指定整改责任人及整改期限，对现场安全隐患进行动态追踪。

5 结语

(1)在各专业BIM模型创建过程中，发现土建、机电安装图纸问题共计500余处，钢结构及阻尼器图纸问题70余处。项目部及时组织图纸会审，避免施工中因图纸问题造成工期影响。

(2)利用BIM技术进行管综优化，地下室阶段洞口预留率100%，共调整净空不满足要求处20余处，避免二次开凿造成结构破坏及观感破坏。

(3)通过BIM技术辅助塔吊型号及数量、集水坑联通管、施工电梯出入口钢平台等方案分析优化，共节省项目直接成本237.1+6.2+9.55=252.85万元，辅助发表论文4篇，专利2项，双优化4项。

(4)通过汕头国瑞医院项目BIM技术应用的实施，有效降低了项目的管理成本，显著提升了项目精细化管理水平，同时为我司培养了一支优秀的BIM技术应用团队，促进公司信息化发展，提升公司品牌影响力，增强行业竞争力。