南宁华润中心东写字楼工程用地面积约7 154m², 总建筑面积约27.7万m², 建筑高度约为403m, 其中地下3层, 地上86层, 标准层层高分别为4.2, 3.6m, 为1栋钢管混凝土框架与钢筋混凝土核心筒组成的框架核心筒超高层建筑, 塔楼设计有伸臂桁架加强层, 楼盖采用混凝土楼盖、组合楼盖结构, 建筑功能主要涉及商业、办公及酒店3种业态形式 (见图1) 。

1) 特点1:社会关注度高作为广西壮族自治区第一高, 中国建筑第八工程局承包的第二高建筑, 项目集最高标准的商业区、办公区及超五星级酒店于一体, 该工程的建设必将备受各界的高度关注, 社会影响空前。必须做好总承包管理工作, 又好又快地建造南宁华润中心东写字楼项目。

2) 特点2:工程场地狭小工程用地面积7 154m², 但地下室施工阶段只有东面12m宽、110m长, 1 320m²的场地可用, 占工程用地面积18.5%。

3) 特点3:结构设计复杂 (1) 核心筒收缩变化大核心筒不断收缩, 49F以上由九宫格变为六宫格, 74F以上由六宫格变为三宫格。 (2) 结构偏心受力由于核心筒收缩均发生在南侧, 导致结构“北重南轻”, 在74F的突变楼层, 水平位移达到130mm。 (3) 钢结构设计复杂南侧的外框柱倾斜2°。43~45F, 70~71F为伸臂桁架层。

4) 特点4:专业分包多, 总承包管理要求高工程专业分包28项, 独立分包9项, 其他独立分包8项, 总承包管理协调的内容包括深化设计、进度、技术、质量、职业健康安全、综合事务、竣工验收及资料等方面的全面管理外, 同时, 负责综合管线图及综合留孔图的绘制、成品保护以及现场临时设施提供、垂直运输设备提供、专业交叉协调等, 总承包肩负的责任非常大。

1) 重难点1:底板大体积混凝土施工筏板厚, 裂缝控制难度大, 厚度为3, 4, 5m, 最大厚度为11.8m。混凝土采用C40 P10, 水化热高, 易形成裂缝。体量大, 浇筑时间长, 混凝土方量达2.3万m³, 传统浇筑方法需7d。场地狭窄, 施工组织难度大, 场内泵车最多停放2台。场外 (占用周边路) 最多停放2台。

2) 重难点2:全高C60混凝土超高泵送施工经验缺乏, 400m以上混凝土超高泵送在广西无先例、供应商均缺乏经验。混凝土原材料质量不高, 南宁市的砂石料中针片状含量高, 含泥量大。超高泵送易堵管, 超高泵送压力大, 混凝土易离析, 造成堵管, 堵管处理过程复杂、时间长, 损失大。

3) 重难点3:钢结构制作与安装节点特殊, 加工难度大, 在74F, 外框钢柱由圆形钢管柱变化为方形钢管柱;拉索幕墙外框柱节点复杂;伸臂桁架节点复杂。伸臂桁架安装难度大, 43~45F, 70~71F为复杂的伸臂桁架层, 构件分段难度大, 加工困难, 吊装施工耗时长。厚板焊接质量控制难度大, 钢管柱板厚最大为60mm, 焊接残余应力难以控制, 造成Z向层间撕裂, 构件易变形。

4) 重难点4:超高垂直运输专业系统多, 垂直运输量大。主体、二次装修、机电、幕墙、竖向流水施工, 材料运输量大, 施工人员多, 给垂直运输带来巨大压力。交叉作业多, 管理难度大———各专业交叉工作面多, 使用需求差异大, 需安排专人编制调配需求使用计划。场地狭窄, 材料转运困难———各专业材料数量大, 特别是钢结构、幕墙构件大。现场可堆放量少, 工期紧, 需要快速转运。

经过精心策划, 针对工程概况和工程重难点, 结合总承包管理和鲁班奖工程目标要求, 项目部策划了BIM实施总体思路:以建模为基础, 以技术为核心, 以工期为主线, 以质量安全为抓手, 以成本管理为导向, 进行全过程、全专业、全方位的BIM应用, 实现基于BIM的总承包管理模式的全面升级和工程项目的品质提升。

建立BIM总承包管理应用组织架构, 把业主、监理、专业分包纳入BIM体系。以往的BIM应用, 单纯以总承包或某个专业分包单位来开展, 达不到协调管理的效果。为明确各方责任和制度, 每周定期召开BIM周例会, 检查各个部门 (单位) BIM工作进展, 对上周完成的工作进行总结, 并对下周BIM任务进行统一部署, 形成会议纪要, 督促完成BIM工作, 实现总承包协调管理。

为促进BIM工作顺利实施, 开展一系列的BIM培训, 培训内容主要分为系统培训和建模培训, 采用闭卷答题的方式对参与培训的业主、监理、各分包单位及项目部技术、合约、施工、质量、安全等部门进行考核, 考试不合格者将有一次重考机会, 再次不合格者根据项目BIM管理制度调离项目。

最后总承包统一BIM实施标准, 整合模型。软件选用标准:总承包统一协调, 各分包单位在统一标准下建模, 最后在自行开发的BIM平台上进行整合应用。土建项目部采用Revit、鲁班土建、鲁班钢筋, 钢结构分包采用Tekla, 顶模系统采用Revit, ANSYS, 机电安装单位采用Revit MEP, 幕墙采用Rhino, 辅以Navisworks, 3ds Max等软件, 最后在BIM平台上整合。硬件选用标准:不对各分包单位的硬件做强制性标准, BIM平台对计算机配置要求不高, 普通办公用计算机即可使用。

1) 深化设计在BIM平台中, 各专业均以LOD400 (LOD400为加工精度, 土建专业LOD300) 的精度要求, 利用BIM建模, 进行协同深化设计工作, 提高效率和准确度。

2) 图纸会审总承包单位协调各专业利用BIM建模, 从二维图纸到三维模型的过程, 发现图纸问题, 进而开展图纸会审工作。在本项目中发现土建、钢结构、机电与顶模冲突556处, 钢构柱与动臂塔式起重机1处, 桁架层土建与钢构冲突134处, 召开11次图纸会审, 将这些问题在图纸会审上解决, 避免延误工期造成损失。

3) 图纸管理总承包和各专业分包将设计图纸上传至BIM平台, 手机移动端可以随时从云端获取图纸, 设置专员在平台上对图纸进行分类管理, 确保变更下发后24h内同步更新图纸, 保证各专业图纸的准确性。

4) 方案模拟对超高层施工关键施工方案, 特别是大体积混凝土方案、顶模方案、动臂塔式起重机方案、施工电梯方案和超高泵送方案均进行BIM模拟。利用BIM方案模拟建造工序流程, 形成更高效的流水作业, 验证方案可行性和优化施工方案。例如, 顶模安装模拟:顶模共5层, 内顶模9个筒加26片外爬模, 顶模安装模拟解决20 043个构件拼装、吊装顺序的问题, 使得1个月内完成了顶模安装。塔式起重机支撑架安装模拟:解决了预埋件、C型梁、主梁、水平斜撑、竖向斜撑、水平连杆、连接耳板、销轴、螺栓等构件的安装顺序, 保证焊接质量。顶模共需爬升113次, 塔式起重机爬升19次, 施工过程中的协同作业将成为超高层的重难点 (见图2) 。通过BIM模型模拟顶模每次爬升过程, 提前发现并解决可避免的工程问题。对外框钢结构、桁架层、塔冠和裙楼宴会厅桁架层钢结构均进行安装模拟, 优化钢结构安装方案。

5) 方案交底将传统的利用文档及图纸的交底形式转化为在BIM平台上, 用三维辅以二维的形式进行交底, 提高交底效率。通过交底, 完成模拟到实施的过程。

6) 模型移动端应用制定了二维码实施方案, 任一手机扫描BIM系统中生成的二维码, 任一时间、任一地点查看模型内部构造。使得模型轻量化, 无论是哪个专业, 都能在手机端查看模型。

7) 工程资料管理利用BIM平台, 上传整合工程资料, 实现电子化归档, 同步更新资料台账。总承包管理模式下, 工程资料的整合是体现总承包管理的重要手段。

1) 危险源辨识施工过程交叉作业多, 难免会存在危险源防护不及时的情况, 通过整合各专业模型, 按照不同施工阶段在BIM模型上查找识别临边洞口等危险源, 提早发现可能存在的安全隐患, 现场及时对危险源进行防护, 有利于安全管理的落实。

2) 安全疏散模拟超高层安全疏散是超高层安全管理的一项重要的应急内容。顶模上安全疏散平台模拟最佳逃生路线, 保证在60s内人员从顶模平台撤离至安全区域, 并以此跟工人做安全交底。

3) 移动端APP应用———质量安全问题图钉式管理运用移动端APP, 从云端获取设计图纸, 将现场质量安全问题照片与BIM模型进行云标识, 责任班组进行整改, 逐一销项, 闭合质量安全问题, 最终形成销项报告。总承包每周、每月检查销项报告, 就可以清楚地看到哪些分包单位质量安全整改不及时, 将会对销项不及时的单位进行处罚措施。

4) 移动端APP应用———安全巡视系统在施工现场需定期检查的地方布置二维码, 如楼层作业面、地下室、电梯井、临边洞口、塔式起重机 (电梯) 限位、附墙、配电箱、宿舍区等, 安全人员定期到此检查, 扫描二维码, 拍照上传检查点的情况。通过安全巡视系统, 有效地解决各分包单位巡视不到位的情况。

5) 虚拟质量样板间分专业制作本专业的虚拟质量样板间, 管理人员和操作工人操作观看样板间施工效果和样板施工方法。总承包审核各分包单位的质量样板间, 控制各专业的施工质量, 确保100%按照样板引路的方式进行施工, 强化总承包质量管控。

6) 质量考核系统制作质量考核系统, 管理人员和操作工人在虚拟系统里找出考核图片中的错误做法和查看规范做法。对于质量考核不合格的工人和管理人员, 总承包单位有权利不同意其进入现场管理和组织施工。

7) 三维激光扫描由于塔楼在设计阶段水平位移达到了130mm, 必须做施工预调。于是利用高精度的三维激光扫描, 每周对塔楼核心筒结构定点扫描, 形成扫描模型。根据扫描的模型与结构建模模型对比, 得出每一楼层水平位移量, 从而达到塔楼结构水平位移监测的效果。

1) 计划编制和输入 (PLAN) 进度管理方面采用P-D-C-A循环的模式。首先, 各分包单位根据总承包初步拟定的节点计划在Project上完成进度计划的编制汇总至总承包项目部后, 总承包项目部负责将进度计划在BIM平台上与模型进行挂接。

2) 全专业BIM虚拟建造 (DO) 在BIM平台上对全专业BIM虚拟建造, 展现周、月、年进度计划。总承包组织各家分包单位检查虚拟建造过程各专业施工间是否存在工序穿插错误的问题。三维动画展示全专业的虚拟建造, 可以避免纸质版的计划中存在工期不合理的漏洞。

3) 模拟建造与实际建造对比分析 (CHECK) 每周监理例会上, 将模拟建造进度与实际建造进度对比分析, 由总承包主导, 监理业主确认, 联合各分包单位找出进度计划提前或滞后的原因, 为进度计划的调整做出依据。

4) 进度计划实际调整 (ACTION) 在Project上完成进度计划的编制后, 将进度计划在BIM平台上与模型进行挂接, 努力做到计划赶得上变化。

5) 无人机应用通过设置无人机拍摄航线及固定拍摄点, 获得每个时段现场的人、材、机布置及形象进度, 通过此方式指导总平面管理, 加强对劳动力的控制, 保证进度管理目标的实施。无人机拍摄影像与BIM施工模拟进行对比分析, 方便项目部实时掌控和调整施工部署, 形成影像资料, 节省大量的人力、物力, 提高工作效率。

1) 工程量精算通过BIM模型, 按照清单套项, 精确计算工程量。

2) 三算对比利用BIM模型, 进行模型量、预算量、料单量的“三算对比”, 协助项目部进行商务与资源管控。

3) 资源计划———5D模拟利用BIM模型, 进行进度计划加资源的5D模拟。项目管理人员在提取物资计划时直接在模型上提取工程量清单。

4) 资源计划———快速提量利用BIM模型, 在混凝土浇筑时提取工程量清单, 准确上报混凝土需求计划, 避免浪费。

5) 钢筋精益管理在BIM平台上100%按照图纸标注输入钢筋配筋信息, 结合钢结构和预埋件等模型进行钢筋深化, 调整下料单, 减少浪费材料和现场调整钢筋的时间, 辅助钢筋精益管理。

南宁华润中心东写字楼项目, BIM模型达到LOD400标准, 完成结构、钢构、机电、幕墙、顶模系统及其他方案模拟模型74个, 所有构件1 530 276个, 其中仅顶模构件20 043个。图纸会审、优化设计11项, 提出图纸会审问题691个, 深化设计图出图162张, 解决碰撞问题3 003处。关键方案模拟100%, 虚拟建造全过程。超高层关键技术超厚大体积混凝土浇筑、轻量化水平与竖向结构同步施工整体平台、大型动臂塔式起重机安拆、超高层高强混凝土泵送、超高层施工电梯5大施工方案均进行施工全过程模拟。机电管线综合平衡布置, 检查碰撞并销项1 207处, 墙上预开管线洞口1 523个。机电分包严格按照深化图施工, 严禁擅自开洞, 否则按照后开洞成本2倍罚款。截至2016年10月, 开展BIM工作半年, 移动端质量、安全管理日常巡查整改问题645项, 落实销项100%。

将BIM应用纳入项目总承包管理模式中, 打破传统以总承包或者分包一家之力开展BIM应用的状况。利用BIM技术, 结合南宁华润中心东写字楼项目超高层施工重难点, 开展五位一体的全专业、全过程、全方位应用。总承包管理在近年来是热度极高的词语, BIM使得总承包单位得以高度集成各家分包单位的施工内容, 减少管理人员的投入, 提高管理效率。也只有真正掌握了各家分包单位的总承包管理才是真正的总承包管理。

BIM发展到现在, 已呈现诸多应用点, 可谓百花齐放, 然而, 应用的真正落地尤为关键。对于施工单位而言, 不仅需要去开发新的BIM应用创新点, 更要努力将BIM技术融入生产中, 体现BIM的应用价值。建议在推行BIM技术时, 将各分包单位纳入其中, 形成制度文件实施, 针对本项目特点和重难点认真策划BIM所需要开展实施的应用点。在本项目中, 刚开始阶段, 包括BIM例会、各类协调会等各家分包单位不够重视。当成果初现, 各家分包单位逐渐认识到BIM带来的好处, 习惯成自然地全面推广BIM技术。