基于P6+BIM技术的超高层建筑施工进度管理方法
0 引言
超高层建筑具有结构复杂、专业交叉、工期紧张及质量安全风险高等特点,因此对施工总承包管理提出非常高的要求,尤其是超高层建筑施工进度管理可体现承包商的履约能力、管理能力及综合协调能力。本文结合中交国际中心项目,论证基于P6+BIM技术的超高层建筑施工进度管理方法。
1 工程概况
中交国际中心项目位于成都天府新区CBD秦皇寺中央商务区,总建筑面积16.2万m2,主要包括超高层国际5A甲级写字楼、多业态特色商务配套及国际时尚精品商务酒店。其中写字楼地上39层,建筑高度216.0m,为框架-核心筒结构,外框架采用钢管叠合柱,塔冠顶部为高46m、跨度45m的超大钢结构门式桁架。
该工程塔冠大跨度钢结构廊桥安装工艺要求高,机电安装专业多且系统复杂,超高层安全管控难度大,质量创优目标要求高,工期紧张,故总承包单位利用P6+BIM技术提升项目进度,确保工程按期竣工交付。
2 施工进度管理的重要性
施工进度管理不但可保障施工组织科学合理、工程质量安全可靠、施工成本低位可控,还可体现施工单位的整体管理水平,包括管理体系是否健全、企业成本效益高低等,因此,加强超高层建筑施工进度管理是保证工程质量、安全及成本等目标的基础,施工单位必须高度重视,做好施工进度策划,采取有效措施确保工期满足合同要求。工期目标的实现除建立执行力强的团队、制定强有力的管理制度及科学合理的施工部署外,还须利用新技术、新工艺、新材料和新设备等改进进度管理。因此,本工程全面引入P6+BIM技术参与施工进度管理。
P6技术可实现施工进度的精确计划、跟踪和控制,动态分配各种施工资源和场地,实时跟踪项目实际进度,通过比较计划进度与实际进度,及时分析偏差的产生原因及对工期的影响程度,采取有效措施,控制项目进度,保证按时竣工。
利用BIM技术可实现施工进度计划与工程BIM模型构件的动态链接,通过动态模拟施工过程,对比分析重点部位的施工工艺,为施工方、监理方及业主方等参建单位提供直观了解项目情况的工具,有利于及时解决设计问题,确保工程进度满足要求。
3 影响超高层建筑施工进度的主要因素及措施
超高层施工进度管理是整个工程最核心的管理目标,涉及工程管理的各方面,属于综合性管理活动。因此,通过分析项目全过程管理任务,得出影响超高层施工进度的主要因素。
3.1 施工总体策划
根据施工合同要求制定工程管理目标是施工策划的根本依据。工期目标是施工进度管理最直接的任务,因此,施工段的划分、总计划编制及关键线路的选择将从根本上影响施工进度。项目管理组织架构配置是否合理、管理制度是否完善也会对进度管理产生一定影响。房建项目一般根据建筑面积、造价和建筑高度划分项目规模等级,分为特大型、大型、中型及小型,人员组织架构根据项目规模和企业管理需要进行合理组建,而完善的项目管理制度是施工进度管理的可靠保障,项目应建立体系管理领导小组,设置体系管理员,定期检查完善项目各部门管理制度。其次,质量安全创优目标也对工期产生一定影响,需提前做好创优策划,解决施工进度、质量与安全的相互影响。因此,须提前规划总平面布置、优化实施样板段施工工艺,做好三级安全技术交底、提前准备相关验收工作等。
3.2 招标采购管理
招标采购是否及时、施工队伍水平及材料质量是否满足工程需要对施工进度会产生较大影响,因此,根据项目总体策划和施工总计划须做好招标采购策划,主要包括以下方面。
1)重点考察分包队伍的企业资质、管理体系、财务状况、工程业绩及在建工程施工情况等,以便掌握投标单位实力水平,确保满足施工需要。
2)根据施工总计划编制招标采购计划,充分考虑公司招标流程和相关要求,按照关键线路优先原则,确定各分包单位及材料设备的招标采购时间,优化合同评审流程,按照计划规定时间进场组织施工。
3)为确保施工过程管理,必须将各部门管理制度纳入招标文件作为合同的一部分,真正将项目管理制度落实到日常管理工作中,从制度上保障施工进度。
3.3 施工技术管理
本项目包含大直径人工挖孔桩、高大模板、塔冠钢结构安装、幕墙安装与装饰等,安全风险高、质量要求高,施工技术管理是关键,需要重点做好图纸会审、设计变更、深化设计及危大工程专项施工方案的编审与验收工作。本工程利用BIM软件建立工程模型,并进行机电管线综合深化设计,查找图纸问题2 000余条,有效提高图纸会审效率和质量,提前解决大量设计问题,避免工程返工。
3.4 工程竣工验收
本工程涉及大量过程验收及竣工验收工作,需提前做好工程验收计划,明确验收流程、准备工作和资料要求等。总承包部设置专人负责对接政府验收主管部门,明确具体要求,同时明确各专业验收责任人,做好充分的验收准备工作。本工程验收计划如表1所示,包括多个单项验收、综合验收,所有验收均一次性通过,确保工期目标按期完成。
表1 中交国际中心验收计划
表1 中交国际中心验收计划
4 P6+BIM技术在施工进度管理中的应用
4.1 P6技术
P6软件是由美国Primavera公司研发,适合项目级和企业级应用的多项目计划管理软件,主要用于项目各类计划的编制、分发、实施跟踪、计划完成情况统计分析与控制等,也可用于项目资源管理与费用控制。P6采用最新的IT技术,在大型数据库上构架包含现代项目管理知识体系、具有高度灵活性和开放性、以计划-协同-跟踪-控制-积累为主线的企业级工程项目管理软件,并且将赢得值理论真正应用到项目实践中。
本工程开工之初,总承包部配置1名专职计划工程师,采用P6进度管理软件,在施工阶段实现项目级计划的编制与控制。计划工程师不仅掌握P6软件的使用,还具备丰富的施工管理经验。本工程涉及幕墙、机电、智能化、精装修、园林等多专业,为立体交叉施工,相互影响、相互制约。因此,须充分考虑施工总体策划、招标采购、总平面布置、施工段划分、人材机资源配置及成本管控等因素对工期计划的影响,编制适合工程进度管理且科学严谨的施工进度计划。
本工程P6进度管理软件主要应用在以下方面:(1)采用P6软件编制工程总计划,年、季、月度计划,采购计划及资金计划等,真正做到项目全计划管理;(2)采用P6软件实现项目施工过程的动态进度计划管理,每月对比分析实际进度与原计划的偏差,利用P6软件自动生成动态曲线,包括施工进度计划、资金计划及采购计划对比分析情况,以便项目管理者采取相关措施,确保工程总体可控;(3)采用P6+BIM技术实现虚拟仿真模拟施工。
4.2 BIM技术
采用BIM技术创建三维模型,关联项目各项数据。在建筑全生命期内,对建筑设计、施工及运维过程中的方案进行可视化展示、分析和优化,允许所有项目参与方通过数据交互进行信息共享,从而提高项目管理水平。BIM技术在施工进度管理方面具有重要作用,主要体现在以下方面。
4.2.1 图纸会审
基于BIM技术,图纸会审运用Revit,Tekla,Navisworks软件,对设计施工蓝图进行数据化翻模、虚拟建造,发现图纸设计标高、尺寸、材质、预留预埋及不符合国家规范强制性标准要求的问题。在会审基础上,跨专业工程通过Navisworks模型综合进行碰撞分析,可直观发现跨专业图纸标高、尺寸等问题。最后,根据前两步图纸会审结果,分类整理图纸会审问题,并指明图纸问题出处,做好问题描述、修改建议等,即形成最终BIM图纸会审成果清单,供设计单位调整修改,避免施工过程中出现较多设计变更。
4.2.2 机电深化设计
通过创建BIM机电模型,快速直观地发现管线碰撞点(见图1)。通过调整标高、管线走向,合理化布置关键部位、关键区域的管线,保证楼层净高满足功能需要,方便维护及检修、节约成本。本项目空间布局复杂、系统繁多,对设备管线的布置要求高,设备管线间或管线与结构构件间易发生碰撞,给施工造成困难,无法满足建筑室内净高,造成二次施工,增加项目成本。基于BIM技术整合建筑、结构、机电等专业模型,再根据各专业及净高要求,将综合模型导入相关软件进行碰撞检查,根据碰撞报告对管线进行调整、避让,综合布置设备和管线,从而在实际工程开始前发现问题,避免返工影响施工进度。
图1 机房BIM模型
4.2.3 施工方案模拟
本工程塔楼顶部为钢结构门廊,构件主要为箱形柱、H型钢梁,总用钢量约1 600t。钢结构节点复杂、形式多样,且胎架采用高空散装方式,施工要求非常高。因此,总承包部利用BIM软件建立塔冠钢结构施工模型,根据安装工艺流程和施工进度计划对整个塔冠钢结构安装过程进行施工模拟,并详细展示各阶段的三维安装图,有利于工程技术人员全面分析每个阶段的安装控制要点及质量安全风险,确保整个过程的可靠性,保障工程进度。塔冠钢结构施工方案模拟如图2所示。
图2 塔冠钢结构施工方案模拟
4.2.4 总平面优化布置
利用BIM技术可形象直观地模拟各阶段现场情况,灵活布置现场平面,有助于工程管理人员分析场内总平面布置及场外交通组织的合理性,优化调整大型设备和各类加工场地、材料堆放场地的位置,实现平面布置合理、高效,保障施工组织,确保工程进度。
4.2.5 BIM5D平台应用
本工程BIM5D平台以BIM技术为核心,集成土建、机电、钢结构、幕墙等专业模型,并以集成模型为载体,关联施工过程中的进度、质量、安全、成本、图纸、物料等信息,通过BIM模型为项目进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑,协助管理人员决策和精细化管理,从而减少施工变更,缩短工期、控制成本、提升质量。
项目各参与方从2016年9月开始使用该平台,现阶段质量安全问题总数据已达2 500条,约40条/周。通过BIM5D平台对数据的统计分析功能,可看到前一个阶段所有的质量安全问题分布情况,包括问题类型、所占比例及问题责任单位,通过分析该数据,为下阶段施工管理提供参考,明确管控重点,针对高发问题,制定针对性措施及时解决,避免后续发生质量安全问题。
4.3 P6+BIM技术管理项目进度
通过P6编制项目三级进度计划,导入BIM5D平台进度模块,统一挂接计划、模型及资源,利用BIM可视化模拟技术,提前虚拟建造整个工程,逐一演示各分部分项工程,及时调整工期和施工部署,最终得到既满足合同又科学合理的施工进度计划。主要应用点如下。
1)通过设计院提供的二维图纸及项目部利用P6技术编制的施工进度计划,模拟施工过程,讨论施工中的冲突点。通过模拟制定相应解决方案,尤其是工序、工法及塔顶钢结构的施工顺序与条件等,都可通过模拟过程进行确定,制定最佳施工方案。
2)将施工过程的模拟结果制作成施工动画,将动画成果以相同视角比对工地现场,通过直观易懂的动画特性,让各分包商在施工前先行讨论进行修正,大大提高各方沟通效率,改善返工及误工等问题,降低非专业人员对施工作业的理解难度。
3)通过量化分析施工过程模拟,如物料应用、人力资源分配等,大大提高施工管理效率、改善施工环境、有效控制成本。
5 结语
本工程通过引进P6+BIM技术,应用于项目施工进度管理中,确保工期目标的实现,且工程按业主约定时间完成竣工验收并交付使用,其余各项目标顺利达到总体策划要求,施工过程得到建设单位及当地政府一致好评。
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