如何用好BIM+构件跟踪？看中建一局天津滨海国际森林庄园项目

2021年12月17日BIM案例阅读模式

-BIM标杆应用亮点-

项目结合PHC管桩加固软土地基工程，在超大量的预制桩的场景下，以点带面系统梳理了BIM+构件跟踪施工管理办法。因其具有信息集采速度快、集成分析效率高、数据决策能力强的应用优势，故项目选择用广联达BIM5D技术管理系统的构件跟踪管理，对管桩实施从优化设计、下单、生产、物流跟踪到进场验收、存放、安装进行精细化管控，使施工现场管理传统、繁琐、复杂的模式转变成动态信息化、精细化、准确化的高效模式，为精细化施工和缩短工期提供有效支撑。

-BIM标杆可推广应用场景-

（1）大体量桩基施工的现场管理

（2）装配式的构件管理

（3）复杂地质条件的BIM+桩基优化设计

一

项目背景

1.企业简介

中建一局集团第五建筑有限公司（以下简称“中建一局五公司”）始建于1952年，是中国建筑工程总公司旗下具有雄厚综合实力的大型建筑施工企业，中国建筑业竞争力200强企业。70年代前，中建一局五公司先后承建了哈尔滨锅炉厂、兰州炼油厂、石嘴山发电厂等一批“一·五”、“二·五”计划的重点工程，被誉为“工业建筑的先锋，南征北战的铁军”。1978年迁驻北京后，承建了中国国际贸易中心、中国国际展览中心等一大批具有典型城市标志意义的优质工程，荣获全国质量最高奖—鲁班奖5项，国优奖9项，詹天佑大奖1项，中国钢结构金质奖2项，省部级以上优质工程奖近200项。

经过近70年的发展，中建一局五公司注册资金44316万元，拥有固定资产上亿元，银行资信等级达AAA级标准，员工近3000人，先后六次荣获“全国优秀施工企业”、建筑业AAA级信用企业和中国建筑业竞争力200强企业等多项荣誉，历年顾客满意度评价90%以上。

智慧建造方面，中建一局五公司在数十年的发展历程中稳步向前，以创新发展为主体思路，借助BIM与智慧建造等关键技术在施工BIM技术应用、固废减排、无人机测量、物联网管控等领域取得了多项优秀成果。

2.项目概述

天津滨海国际森林庄园项目位于天津市滨海新区塘沽森林公园北侧，是集商业金融、文化娱乐、别墅住宅、商业会所、艺术中心及配套设施为一体的综合性建筑。工程由6个标段、14个地块组成，具有建筑规模庞大、地块扁平化分散、高绿化率、低建筑密度、低容积率的特点。

建筑面积：470972.16㎡；

建筑层数：地下1层，地上2～4层；

结构形式：框架剪力墙结构、框架结构；

基础形式：预制桩承台基础

开工日期：2017.07.22

计划竣工日期：2021.12.31

3.项目特点

工程总体特点：

（1）130万㎡场地面积，4公里长环路，各地块均布于环路四周，临建选址、场内交通、地块支路及出入口设计复杂，扁平化的平面场地布置管理难度大。

（2）施工工期紧，7个标段中3个标段工期均在一年以内且前后穿插施工，同时期施工内容可涵盖所有分部分项工程。多地块多阶段的并行施工进度策划与管控难度大。

（3）新现代与欧式古典结合的工程设计方案，其繁琐的幕墙、石材、GRC造型；复杂的坡屋面、檐口及悬挑结构等节点加大了工程深化设计难度。

桩基工程特点：

（1）所处岩层复杂：滨海新区地处填海区，地质环境较为复杂，岩层分布深度和性质难以直观体现。浅层和中层存在淤泥质土等软弱土层。蓝图中桩持力层及接桩层设计较为粗糙，虽满足规范要求，但两节桩长的设计依然有优化空间，需对桩的入岩情况及配桩设计进行进一步优化。

（2）信息管理量庞大：本工程桩共27843根，数量庞大，传统方式记载桩的出场、进场、存放、施工、验收等信息难以处理且易出错。

（3）施工计划管理要求严格：尽管桩基施工过程并不复杂，但业主对工期要求紧，为快速展开后期土方、基础工程等工作，需压缩桩基施工工期。

（4）质量安全管理严：地方监督机构对桩基施工质量、桩基安全文明施工要求高，且项目占地面积极大，实现高效的质量安全管理有较高难度。

综上，项目地质环境较为复杂，存在淤泥质土等软弱土层，施工难度大，因此采用预制桩，但由于桩数量庞大、桩长不同，桩的（设计、型号、下单、生产、物流、吊装等）多维度信息需要完全与生产计划一致才能保障工期和质量的交付，这就需要高效且准确的桩基施工信息管理系统及平台构建。

‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

二

前期准备

1.组织架构

2.岗位职责

项目部组织各部门成员成立BIM工作小组，编制项目BIM实施策划书，有效开展BIM工作，小组由技术部主导工作，BIM负责人协调分工，再由小组成员共同完成BIM成果。

三

应用方法

1.桩基优化设计

（1）模型创建

（2）设计优化

本工程设计桩型ZH1～ZH8共8种，桩长18～22m，单桩长度7～12m共6种，结合C3D入岩分析中接桩层和持力层位置信息，对配桩长度进行优化，尽量统一各节桩长，以求在桩的生产、运输、堆放、施工过程中带来效益。

通过地质模型对桩长需求的分析计算，在接桩位置、持力层满足设计要求的前提下，经过计算和比较，筛选出可进行优化的桩，占总数的27.05%。经与设计、勘察单位协同商议，确定了桩长优化方案，并形成洽商文件。

2.构件跟踪应用

基于广联达数字项目管理平台BIM5D技术管理系统与GIS的桩构件跟踪：

项目实施对工程桩生产、运输、进场验收、储存、施工、验收的状态信息全周期过程跟踪，所有工程桩单独编号，从每个管控点抓住桩构件各阶段的重点信息，用以事前把控质量、过程按需优化施工计划、精细化管理提质增效。

从第一批桩生产启动前，进行PHC管桩的施工全过程跟踪计划。覆盖生产、运输、进场验收、储存、施工、验收六个主要阶段，时间、质量、位置信息等管控点。

项目根据构件的实施阶段、完成时间、所处位置信息、阶段完成成果情况，实时调整施工计划安排，对劳动力、材料、机械等施工资源作出合理调整，最终提升项目精细化管理程度和收益。

（1）生产管理

通过模型导入BIM5D技术管理系统，提取各流水段物资数量，形成物资计划表，并发送至桩厂，厂家按表生产，并粘贴二维码。模型传递的物资计划信息具有准确、快速、信息全面等优势，利于厂家与项目的协同作业。

通过在技术管理系统设置PHC管桩生产负责人，并提供数据上传接口，由供应商材料员兼职，提供生产、出厂、合格证等相关信息。生产信息的追踪帮助项目实时掌握厂家生产状态、供应能力、生产质量状况，并根据信息作出相应生产计划调整。

（2）运输管理

运输过程采用基于GIS的车辆位置跟踪，首先是运输基本信息，供应厂家通过运输车辆信息、司机信息、路线信息、时间信息的录入，通知项目进行材料进场验收工作，项目根据信息做好物资进场验收准备。

通过联合运输司机完成GIS地理点位信息的录入，在出厂与到场分别记录一次地理信息，有助于实时把控桩的运输状态。若遇堵车、暴雨、限流等意外情况时，司机将进行额外的地理信息录入，并说明情况。

（3）进场验收、储存管理

桩的进场验收由项目质量及材料部门联合进行，严格把控进场质量，对桩的外观、尺寸、强度、桩径、管壁厚度、桩尖中心线、桩体弯曲、桩顶平整度等按规范要求在移动端填报验收信息和验收过程照片，不合格品直接作退场处理。

各地块责任工程师负责跟踪桩的堆放料场位置以及相关储存信息，储存信息包含存入时间、所在料场、所用流水段、损耗信息、堆放形式、堆放高度、料场存储空间，用以判断下批次桩进场合理时间、规划各流水段取料，减少场内二次搬运情况。

（4）施工、检测及验收管理

施工信息跟踪包含当日施工的桩批次、数量，施工时间、天气情况；沉桩信息包含桩的入土深度、桩顶标高、压载信息、焊接质量等内容。当日施工完毕后，将记录的施工信息形成施工日志，可以辅助后续进度计划安排，而沉桩参数可在后续的技术管理应用中直接提取使用。

各标段桩施工完毕后，对其桩身完整性、单桩竖向承载力等关键验收报告进行录入管理，资料轻量化管理，提高了各部门调用验收资料的效率。

3.计划管理

基于广联达BIM5D生产管理系统，设置了五个关键管控点，分别是人、材、机三项主要资源，超前与滞后两项主要状态。

管桩5D施工进度管控过程，主要是根据进度的超前完成或超期预警，分析进度偏差对工期产生的影响及原因，对紧后、关键路径工作重新评估，采取调整计划时间、劳动力、材料、机械资源投入等方式实时控制项目进度，最终确保桩基工程工期目标，压缩工期，为后续基础及主体结构施工争取更多进度调整空间。

进度管理策划：

（1）设计流水段划分、并关联模型

（2）进度计划编制由斑马进度完成，直接导入BIM5D

（3）根据进度计划，进行任务派分，制定各施工节点责任人，推送至移动端。

（4）现场责任人按实际施工进度，填报信息。

（5）在网页端进行任务查验。

（6）根据进度关联的人、材、机等资源数据，结合计划工期与实际工期偏差，进行进度管控。

随着施工进行，每日填报的施工任务信息逐渐积累，超前与滞后两个管控点逐渐在计划网络中显现出来。对于超期预警情况，综合分析进度与资源曲线，想要拉直前锋线，就要向关键线路要时间，向非关键路线要资源。

项目采取由非关键路径调配资源至关键路径，加大劳动力及挖土机械投入，抢出“九段桩基施工”，后续关键路径上“开挖及桩偏位处理“工期，非关键路线3段及6段的总时差较长，不影响总工期目标，第九流水段通过资源计划管控，最终确保了桩基工程计划验收时间。

5D的进度管控方式，也提供了状态对比、投入资源分析等更为直观高效的进度分析方法：

（1）通过“未开始”、“正常开始”等工期的状态类型与所占比例的数据实现总进度把控。

（2）根据时间范围、进度计划、楼层、流水段、构件类型、规格型号快速的统计出施工工程量，提升材料清单编制效率。

（3）直观对比计划工期与实际工期关联的模型及工程量曲线，根据偏差值评估当前资源投入情况，并作出相应调整。

4.质量安全

基于广联达BIM5D质量、安全管理系统，由各地块相关负责人日常上传质量问题、推送处理人、整改问题、问题复核，并汇总于云平台。在平台对桩的“焊接质量、桩偏位、填芯质量、桩头防水、接桩质量、截桩质量”等问题进行浏览、预警、分析。

通过数据的统计分析，早期施工时频繁出现桩焊接质量不佳、标高偏差超出规范值等问题，项目针对性对此类质量问题召开专项整改会议，对专业分包及劳务人员重新交底施工要点、操作规范等内容。

桩基施工安全管理主要针对“文明施工”、“施工用电”、“施工机具”、“安全防护”四类问题进行检查，同样由相关负责人发现问题后推送给整改人，整改人安排并监督专业分包及劳务人员定时整改，整改完毕后由安全负责人进行复查，全过程数据均同步上传云平台。

通过平台集成数据并对各类安全问题的发生、整改情况进行对比分析，根据问题发生频率针对性加强安全管理力度，达到减少、杜绝安全隐患的目的。

四

应用成果

1.应用优势

信息集采速度快：桩基入岩数据提取、GIS物料跟踪信息集成速度快；GPS桩点定位、质量安全信息汇总速度快。

集成分析效率高：持力层分析、配桩方案优化分析效率高；实际进度对比分析、施工资源分析效率高。

数据决策能力强：施工预警、工期趋势、技术文件状态分布、质量安全问题有的放矢，依靠数据分析结果进行管理决策，提升精细化管理水平。

2.效益分析

（1）前期设计

桩基入岩分析确保工程结构质量，相关变更利润1.8w元。

配桩优化过程使得资料数据轻量化，施工效率提升，生产及运输成本降低，施工间接效益预估42w元。

（2）构件跟踪与GPS应用

构件跟踪提升精细化管理程度，无纸化跟踪流程使得资料轻量化，节省8w～12w元管理成本。

GPS应用提升桩位测放及复核效率9%～15%，且数据化资料易集成分析。

（3）计划管控

项目资源调配决策、进度趋势分析控制能力提升

计划管控最终使得桩基工程相比计划提前10天完成，工期压缩18%。

（4）质量安全

针对性抓住了高频质量问题，提升管桩施工整体质量。

辅助项目做好桩基工程阶段的安全文明施工。

（5）应用提升

在科技成果的形成过程中，发现业内对深厚软弱场地的管桩施工效应的超前模拟分析研究甚少。仅有部分学者采取了逐次线性概率法加上残差修正对PHC管桩单桩竖向承载力预测（郭宏磊等），其余均为埋设光纤传感器及其他常规桩基检测手段进行施工期间的效应分析（邢皓枫等）。

3.项目奖项

2021年7月，获得“北京市工程建设BIM大赛Ⅰ类成果”奖项。

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