利用BIM技术三维动态优化场区施工总平面布置
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摘 要：工程施工前总平面布置规划是工程前期准备的关键工作，现今建筑行业大力推广BIM技术，将BIM技术运用到总平面布置中，可以解决传统二维总平面布置中很难发现和解决的许多问题。在场地狭小、单体建筑较多，使用BIM技术模拟现场施工环境，根据不同工况对总平面布置实时进行动态调整，在节约资源的同时保证了现场施工有序性。
关键词：BIM技术;施工现场总平面三维动态布置、调整;绿色施工
1 工程概况
城市新中心保障房（一期）项目规划有10栋塔楼、一座幼儿园。项目总用地面积3.29万平方米，总建筑面积约8.48万平方米，，项目最大建筑高度为69.9m;1#2#6#塔楼为部分预制构件的框架剪力墙体系、7层、结构高度22.4m;7#10#塔楼为部分预制构件的框架剪力墙体系、8层、结构高度23.5m;5#8#9#塔楼为部分预制构件的剪力墙体系、21层、结构高度61.2m;3#4#塔楼为部分预制构件的剪力墙体系、24层、结构高度69.9m;幼儿园为框架结构、3层。
2 需优化的现象
2.1 施工现场场内空间狭小
针对施工现场场内空间狭小，施工总平面布置精度要求高的情况，对于传统的CAD二维图纸可详细的部署，根据后期施工进度调整时，传统的CAD二维制图需重新绘制，增加了绘制的工作量，相比较三维布置，BIM技术在后期调整时，只需进行适当调整。
2.2 施工工序复杂
针对施工区域工序复杂，利用BIM技术可以实现对现场整体布置、塔吊、施工电梯等大型机械走位、基坑开挖出土路径等一系列难点进行三维放样、行车模拟等应用，对现场避免因前期规划不到位导致的施工困难进行排查及预见;空间联动的情况，采用BIM三维布置优势明显，利用BIM技术，可视化等功能，针对现场施工具明显优势，传统的二维图纸往往不能全面反映个体、各专业个系统之间的碰撞可能，同时由于二维设计的离散型为不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些碰撞或冲突的现场施工现象。
3 决策阶段
合理的布置施工现场总平面是一个工程施工准备阶段的首要条件。根据标准化场地建设标准中的布置施工场地原则与内容，总平面布置应本着以人为本的原则、节约用地的宗旨、整齐划一的思想、环保节能的准则、永临结合的理念，合理的因地制宜，保证一个标准化工地所应配备的设备、分区、运输条件、施工条件等的合理规划。
在决策阶段需合理的制定场地布置方案，整合场地现有的空间资源，确保施工过程中对场地的各种需求，以及考虑施工过程中的各个阶段对现场的需求不同。
4 设计阶段
4.1 BIM设计分析
本着以施工现场平面布置合理的原则，设计阶段合理布置各种临时设施，科学规划场地道路，以生产工作方便、安全文明施工为宗旨。办公区、生活区、现场施工区、安全文明展示区、样板区、道路等的平面设计规划位置与规模，应根据现场规模、人员情况、场地大小、施工工序、合理交通等来制定。
采用BIM技术模拟各个分区位置与各功能区所必须具有三维形状，将传统无法用平面来直观描述的空间元素表达出来，对各个分区进行量化分析，根据信息模型的几何形态来判断场地利用是否合理，动态条件下空间上是否产生冲突和碰撞。根据预设工人数量并按照生活区标准化准则所设计建立的空间模型放置位置与基坑周边所预留施工道路空间碰撞，在此状况下，重新调整各分区代表模型位置与大小，达到对场地分区的合理规划的效果。
4.2 平面布置
临建设施、机械设备的布置因施工阶段的不同会在施工过程中呈现动态变化，尤其是材料堆场、材料加工区、塔吊等的可变设施。根据施工阶段不同，不同时期对场地要求也有很大变动，因此各个时期平面布置方案不尽相同。土方工程阶段，土方量大，应考虑土方的运输路线规划，材料进场与放置位置等等，结构主体施工阶段，模板、钢筋、混凝土需要量大，可供利用的土地相对较充裕，但是此阶段容易造成材料堆积占用场地，因此如何合理分阶段规划场地的平面布置对施工质量与施工环境有着至关重要的作用，甚至达到节省工期、节约成本的作用。
4.3 BlM实施阶段
BIM实施阶段关键在于模型的建立，根据项目需求和项目规划方案建立模型。
建模过程中将模型分为四大类：场地房屋道路、场地水电管线、现场物料加工存储、机械设备维护等类。完成建造具有项目信息数据的建筑模型之后，按照场地分区和场地规划布置临建设施和机械设备。
4.4 BIM优化阶段
实施阶段完成之后，场地布置基本已经完成，此阶段通过BIM虚拟预演向现场施工人员进行方案交底，让工人对施工区域的划分和对施工现场的准备工作提供可视化依据。但是在向现场施工人员进行方案交底之前，应调研BIM虚拟预演信息模型动态呈现时场地利用情况是否合理;机械设备之间是否有存在干扰;场地道路运输等是否存在问题，并在动态模拟的过程中提出问题并制定优化方案。
本项目在实施阶段场地临建设备布置完成之后的虚拟预演过程中发现问题：
其一因甲方要求需先交一批非地下室区域的楼栋，导致现场施工顺序为先施工非地下室位置，因此造成在非地下室塔楼施工时，地下室区域需开展场地开挖、土方运输、基坑支护等需大型车辆或机械进场展开工作，该工作导致现场非地下室楼栋的施工道路与地下室施工区域的道路及出口造成冲突，经优化后制定项目西侧增加一条硬化道路及东西角设置3#大门供地下室区域能顺利开展工作，此道路及大门在一期工程完成后二期工程也可使用，且项目后期的永久车道也在此位置，为后期修建此永久道路提前展开了工作，節约后期修路的工期。
其二观摩所制定的观摩路线不合理，因观摩的楼栋分一期与二期，实施阶段定制的路线在观摩预演时发现路线太过复杂，在非观摩重点区域观摩道路布置太过复杂，且浪费成本。经过几套优化方案的模拟预演之后，制定了较为合理的观摩路线，与先前布置的人车分流相辅相成。与施工进度计划相配合，对现场布置方案的模拟观察，对工程各个施工阶段的物料管理、机械设备的安置工作也进行详尽的演示，并配合施工组织设计合理配合安排进场时间，在此过程中再开展对临建布置的调整工作，达到最优方案，为项目节省工期和成本。其他优化不一一列述。
5 项目应用成效
由于场地狭小，结合BIM技术，运用场布软件对现场的道路，临建，塔吊等进行三维施工空间布置，通过LUMION等漫游软件提前将现场布置的问题反应出来并及时进行调整，在利用三维空间模型对现场施工人员进行交底。从而达到现场场地布置优化的目的。与传统施工场地布置相比，采用BIM进行场地布置，操作简单方便，不需要现场人工、机械等配合且不需要消耗任何材料和实验，施工成本低、效率高。三维场布区别于传统二维场布最直接的特点即立体化展示，其模型应用也更为丰富，主要用于碰撞检查、虚拟漫游、技术交底等方面。
6 结束语
近年来，随着BIM技术的逐渐成熟，其应用已贯穿于规划、设计、施工和运营的建筑全生命周期。三维场布施工阶段的实践表明，使用BIM技术可提高现场机械设备的覆盖率，降低运输费用及材料二次搬运成本;提升管理人员对施工现场各施工区域的了解，提高沟通效率，确保施工进度;提升对现场布局规划的合理性、科学性，达到绿色施工、节能减排的预期目标。
参考文献：
[1] 王廷魁，郑娇.基于BIM的施工场地动态布置方案评选[J].施工技术，2014.
[2] 毛志兵.建筑工程施工BIM应用指南[M].中国建筑工业出版社，2014.
作者简介：
钟伟铭（1995—）性别：男，民族：畲族，籍贯：福建上杭，学历：专科，职称：助理工程师，写作方向：建筑工程技术。
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