【《BIM技术在市政工程中的可行性和必要性分析-以某净水厂工程为例》15000字（论文）】

BIM技术在市政工程中的可行性和必要性分析—以某净水厂工程为例摘要近年来我国的社会和经济高速进步，城市中的水污染问题也越来越严重，污水处理厂在我国建设的规模也在不断扩张，污水处理的工艺更为繁杂，导致了污水处理项目的设计、施工、运营管理难度日益加剧。本文以实际在建市政工程——浙江某净水厂为例，在项目前期准备阶段运用BIM技术对项目进行建筑信息模型的三维构建工作，尤其对市政工程中的难点与重点综合管廊的信息模型创建进行分析，为智慧平台管理的应用打下基础。在施工阶段，利用智能工地平台对工程质量、进度、成本、安全、环境以及组织协调进行智能化管理。在竣工和运维阶段，利用平台在项目进行过程中存档的信息，为项目验收和后期运维提供数据支持，使信息数据得到有效共享。将BIM技术+智能工地平台管理融入项目全生命周期，实现施工可视化管理。BIM作为新兴技术和概念，最初仅应用于房建行业，在市政领域的应用还相对较晚。本设计以实际项目分析论证的方法验证BIM技术在市政工程中的可行性和必要性，为其他市政工程中运用BIM过程积累经验。关键词：BIM技术；智慧工地平台；污水处理工程 目录TOC\o"1-3"\h\u8189摘要 1224651绪论 6105721.1研究背景及意义 6106961.1.1研究背景 645891.1.2研究意义 64871.2国内外研究现状 7187311.2.1国外研究现状 7154751.2.2国内研究现状 869931.3本文研究内容 9227331.3.1研究内容 9177981.3.2技术路线 11136982浙江某净水厂工程概况及BIM团队构成 1346172.1工程概况 13189942.2项目中BIM实施的重难点 13324902.3BIM团队组织建设 14137833BIM+智慧工地云平台的应用点分析 1530083.1项目前期管理 15276873.1.1BIM模型的建立 15281523.1.2Revit“族”参数化建模 17253823.1.2三维施工图纸会审 20104113.1.3碰撞检测 20271693.1.4管线综合优化 21112973.2项目施工阶段管理 23239783.2.1施工场地布置 246173.2.2智慧工地云平台部署 25185093.2.3质量控制 25311493.2.4进度控制 27158943.2.5成本控制 285573.2.6安全控制 28289633.2.7绿色施工 31258583.2.8组织协调管理 34122393.3BIM+智慧工地云平台下的项目竣工与运维阶段管理 34251184结论与展望 3616702参考文献 371绪论研究背景及意义研究背景为了跟上数字信息时代的发展，目前很多产品和服务行业都在数字化转型，数字信息技术也改变了像制造业等很多行业。相比国外，我国大多数建筑项目存在高污染、高消耗、低效益的问题，而目前我国建筑行业中仍是保持着粗放型的发展方式为主，项目施工过程中材料能源消耗巨大，并且现场存在着多机械设备，多工种交叉作业，劳动者数量和职业素质也参差不齐的问题。形成了人员复杂、施工作业环境复杂、组织协调难度大、质量安全监管难度大的局面，稍有不慎，就会发生严重安全生产事故。在这种情况下，就需要利用信息数据的整合和数字化的管理，来改变传统建筑行业的现状，促进行业改革。BIM（BulidingInformationModeling，即建筑信息模型），是以建筑工程为研究对象的一种基于建筑工程全生命周期的数字化、智能化发展的研究方法和手段。由于本身具有高度的可视化、协调性、优化性等优点，逐渐成为建筑领域常用的数据输出方式。在《建筑业企业BIM应用分析暨数字建筑发展展望（2018）》的调查中分析表明，有74.5%的建筑业相关人士认为BIM作为一项新兴技术，将信息数字化与工程管理相结合，是实现传统建造方式转型改革的发展趋势，有着很大的社会需求，其在中国的持续发展形势较好。BIM技术将传统的工程管理方式，转化为可视化的管理模块，对项目的人员、材料、机械设备、视频监控、环境监测等进行全方位可视化、可协调控制化的监管。能有效降低资源消耗，缩短工期，降低安全事故率，达到绿色施工，提高企业效益的目的。研究意义近年来，我国经济持续快速发展，城市化、工业化进程不断加快，解决城市环境水污染问题已刻不容缓。而增加城市污水处理厂的建设规模，改进污水处理工艺，是解决水污染问题的最有效途径。并且国家和地方政府也非常重视城市污水处理厂的建设，致力于扩展城镇污水处理厂的建设和规模，改进城市污水处理技术和工艺，提高其处理质量和效率。这也就导致了污水处理厂的构筑物和设备数量变得越来越多，在较小的空间内建筑结构体、各类管道、构筑物和净水工艺设备繁多紧凑，造成了各个环节相互制约、错综复杂；并且工艺设备种类多样、多为异形结构，各个单体构造物之间的边际界限不清，无法精准计算工程量；主体施工中预留孔洞、预埋件的数量多，要求高精度的定位；这就增大了施工和管理上的难度；传统的以AutoCAD为设计主体的、以施工图为核心的施工管理模式，限制了信息的无损传递与有效交流，无法满足高度复杂的污水处理工程要求。而BIM技术的数字化、可视化、协调性特点，发展为解决上述问题提供了新思路。因此本文将以浙江某实际在建净水厂中BIM技术的实际应用为案例，以参数化模型研究为基础，结合以物联网、大数据、移动通信为基础的智慧工地管理平台，积累施工中质量、成本、进度、安全与环境、组织与协调方面的管理经验。将数字化、信息化、智能化真正地运用到实际的项目中去，体现出BIM技术应用在化工类市政建设工程中的重要优势，为今后BIM技术在市政领域的广泛应用提供了重大的理论和实践价值。国内外研究现状国外研究现状BIM于2002年引入工程建设行业，已有快20年历史，它得到了世界各地工业界的广泛认可，被认为是改造建筑业的革命性力量。早在25年前美国斯坦福大学的CIFE实验室就首次提出4D模型概念，4D模型技术开始应用于施工管理。BIM最开始从美国开始研究发展而来，随着其产业全球化的不断推进，已经向包括欧洲、日、韩、新加坡等发达国家进行拓展，目前在这些国家针对BIM的研究发展与推广应用已经初步达到了相当高的国际水平。目前，美国的各项BIM研究与应用都走在世界前列，并在2007-2015年间先后编制并发布出版三个版本国家一级BIM工程技术标准（NBIMS），建立了一套美国国家BIM工程技术标准应用规范理论体系，明确各个工程项目阶段的具体相关技术标准要求和实际应用，指明了BIM技术的发展与应用方向。英国建筑业BIM标准委员会也在2009年11月发布了英国建筑业BIM标准、于2011年6月发布了适用于Revit的英国建筑业BIM标准，并且到2016年，政府要求全面协同的3D·BIM，并将全部的文件以信息化管理REF_Ref2621\r\h[1]。国内研究现状2002年，欧特克公司将BIM技术的概念带到了中国，其中就包含他们自己打造的BIM技术应用软件Revit。因此，使用Revit软件也是国内业内人员最早接触BIM的开端，这也是在目前BIM主流建模软件市场中，Revit软件的市场占有率最高的原因之一REF_Ref2775\r\h[2]。在上海中心大厦、奥运“水立方”场馆、世博场馆等大型复杂建设项目中，BIM的应用也为中国的BIM理念推广普及做出了贡献。2007年到2012年间，我国处于BIM的概念阶段，直到2012年住建部发布“关于印发2012年工程建设标准规范制订修订计划的通知”才正式宣告中国的BIM时代到来。目前，甲方正在积极实施乙方使用BIM施工管理的奖励政策，以响应政府将BIM技术引入行业的强制推广，施工单位也积极发展内部BIM团队，以提高公司在行业内的竞争力。BIM高速发展的背后是得到来自我们党和国家及其相关发展政策的高度重视和大力扶持，在“十三五”期间，建筑行业进一步全面深入提升数据信息化管理水平，着力不断加强BIM、大数据、智能化、移动通信、云计算、物联网等多种现代信息基础技术的系统集成和综合应用创新能力，初步搭建成一体化的建筑行业数据监测与分析服务平台，数据信息资源管理综合利用分析水平和管理能力将显著得到提升。由图1.1可以看出，目前的BIM研究主要集中于建筑和计算机相关行业，所占比例分别达到50.09%和29.12%，在市政等领域的研究较少。因此有必要研究BIM技术在市政工程中的可行性和效益。图1.1BIM相关学术研究方向分布情况本文研究内容研究内容本文以在建项目浙江某净水厂为研究对象，基于BIM技术平台，进行污水处理构筑物三维仿真模型的构建，并利用BIM应用软件分析了三维仿真模型在施工过程中的应用，通过实际案例，找出模型创建及应用中存在的问题，分析该项目在项目管控中存在的难题，从而提出以BIM技术为基础的智慧建造平台管控方式。污水处理厂以及泵站等市政化工项目单体众多，管道类型复杂，图纸众多；建结水暖电等各个相关专业之间的配合力度要求很高，同时，在进行项目情况的汇报以及方案展示时，通常都只能采取一种效果图形式的方法给业主展示，这既加大了设计的成本，又难以使业主直观地明白所设计的意图，造成业主对所设计的综合评价比较滞后且远远低于预期，也不利于其后续的施工以及运营维护阶段。选择在化工类市政工程项目基础之上来进行切入，以推广智慧建造技术，改变了传统的建设管理模式，从而大大降低了建设管理的难度，确保了施工质量、安全性，实现了绿色建造的目标，从而证实“BIM+云平台”“BIM+大数据、物联网、移动技术、人工智能”等信息技术中的集成和应用，将是一个巨大的转变。工程项目现场参建各方信息沟通的交流形式、工作方式和管理方法，能取得明显的经济效益与社会效益。具体研究内容如下：施工准备阶段：施工图审查①三维审图：通过现市场上最常用建模软件Revit，对不同专业创建高精度的参数化模型，用三维化、立体化的特点，在三维建模过程中进行二维图纸审查，主要检查各图纸间的相互对应关系是否正确，及时发现测量和批注工具出现质量和标准不合格的情况，进而有效地解决二维图纸审核效率低下的问题，并且能够有效地降低工程在施工中才发现图纸有误的风险，保障工程的顺利开展。本文以二维设计CAD施工图纸基础上，利用AutodeskRevit2018建模软件，进行净水厂项目三维建筑信息模型的构建。②碰撞检测：发现各种机电工程间有无软、硬碰撞情况或设计不合理的问题，能够有效地预判危险，从而尽可能地减少拆改、返工等现象的出现，降低成本，针对出现图纸问题，统计形成问题集，后续追踪设计方回复并更新维护模型。优化施工组织设计以BIM技术模型为基础，再加上设计方案以及工作计划对整体设计的分析和讨论，对重点施工环节和关键节点进行相应的技术模拟，进而找到施工过程中的难点，从而提前发现突破口，在确保工程质量的前提下，尽可能地提高施工效率REF_Ref2846\r\h[3]。施工阶段：优化场地布置在施工材料进场前，以进度计划为参考，通过BIMFILM建立三维施工场地布置，可以直观地模拟出各功能区的构建是否符合规范及工作需求。同时，BIM模型的动态和仿真特性可以最大限度地布优临时建筑布局和施工现场布置，减少现场建筑材料的二次加工，提高建设效率。进度控制对现场进行的所有施工活动都进行实时监控，并将数据上传至智慧工地平台，以便于进行施工中的分析，及时找出延后施工进度的原因和方法，根据现场实际的情况合理地调整各个项目的施工进度和计划，保证每一个项目按照施工进度和计划顺利完成。施工模拟在三维建筑模型的设计基础上加上一个时间维度，即施工进度计划，最终形成4D施工模拟动画，对项目重点节点的位置进行模拟施工过程，提前发现在实际施工过程中可能遇到的问题，并制定应对方案，从而有效地保障项目工程有条不紊地进行，同时降低成本提高施工效率REF_Ref2915\r\h[4]。三维可视化技术交底现在大多数的施工方案交底是使用纸质形式，是依托二维的平面图加以标记和文字说明而形成的文档方案，对施工班组人员进行的交底，而当施工方案复杂程度已经超越了班组和人员专业水平的高度时，就很可能会导致人员对方案理解上的偏差，进行错误施工，导致质量不合格、返工、浪费时间和材料等情况。三维可视化技术交底主要是运用BIM技术模拟一个施工方案的动态过程，使得施工人员能够更准确地掌握方案设计的意图，信息的有效无损传递可以有效地控制建筑工程质量。实时追踪协同管理在参数化模型的基础上，加入大数据、物联网、人工智能等因素，构建智慧工地“云平台”，对项目中的“四控两管一协调”进行智慧管控。解决施工过程中方案复杂、信息复杂、人员复杂等问题。竣工阶段：工程变更与索赔管理在对工程量的变更与索赔处理中，由于BIM技术支持构件的几何计算和空间拓扑的关系，只需要修改BIM模型中某个构件的特殊属性，例如，改变一个洞口的大小，与这个构件相关的其他属性，如：墙体砌筑面积、过梁大小等，会随着这个变更而发生联动变化，使工程量变更统计更便捷，为索赔管理提供数据支持。（2）完备竣工资料实现资料信息化，确保竣工验收过程中各项资料的完整性与连贯性；施工企业能够通过模型随时查看项目工程的实际进度以及出现的问题，通过信息平台记录的相关数据能够及时找到责任人进行问责，这样一来极大地提高了项目工程进行的效率。同时BIM技术也能为运维阶段提供数据信息支持。技术路线本文研究技术路线如下图1.2图1.2研究技术路线图2浙江某净水厂工程概况及BIM团队构成2.1工程概况随着人口的逐年增加，城市加大开发建设，城市污水处理系统的处理能力已经不能满足城市发展的需要。通过改扩建建设XX净水厂，确保城市的可持续发展，改善水环境，已迫在眉睫。浙江某净水厂工程，总建筑面积52109.28平方米，目总用地约7.94公顷，合同造价50590.4059万元。项目整体采用全地下式双层加盖布置形式，新型绿色环保，建设规模为16万m3/d，满足服务区内日益增长的污水处理量需要，有效保护水质环境，助力推动长江经济带绿色生态建设。图2.1为项目景观效果图图2.1项目景观效果图2.2项目中BIM实施的重难点由于污水总量多，处理压力大，污水成分复杂，导致在污水处理厂建设过程中需要增加复杂繁多的功能性构筑物，才可以达到净水厂满足净水总量及净水质量的标准要求，在项目招标文件中也明确提出了该项工程必须采用BIM技术方法来进行其设计、施工和管理。根据项目特点、图纸分析得出以下重难点，如表2.1BIM实施中的重难点。表2.1BIM实施中的重难点重难点具体说明1.项目难度大、结构复杂项目为全地下式双层加盖布置形式，箱体各处构件之间连接复杂。2.工艺管道难度大工艺管道专业性强，系统庞杂，且需依据建筑结构及其他专业管线进行综合排布，利用自建族进行管线精确定位。3.化工类市政工程建设要求高：技术要求高、精度要求高，软件插件功能受限，且箱体处理单元数量多且复杂。4.质量及安全标准高本项目质量标准：确保钱江杯，争创鲁班奖。安全标准：严格按照“浙江省安全文明施工标准化工地”的要求组织施工，确保省级标化工地。2.3BIM团队组织建设BIM技术运用的最重要价值之处就是利用BIM中的“I”（信息）来实现贯穿建设项目的全生命周期管理，如此复杂的任务不是单靠一个BIM专家可以完成的，必须建立一个可靠的团队。把任务细部划分，对内实现各部门信息的综合，对外提升建筑信息传递的效率，形成一条完整的工作链。在施工单位下设BIM研究院，对不同项目由具有相关丰富经验的BIM工程师担任BIM总负责人，并设置土建、机电、钢结构、幕墙、智慧工地平台建设等工作小组，作为BIM技术应用的具体操作者，配合其他部门将成果应用到具体施工活动中。本项目BIM团队组织构成如图2.2所示。图2.2BIM团队组织结构

3BIM+智慧工地云平台的应用点分析3.1项目前期管理3.1.1BIM模型的建立BIM模型的建立是BIM技术应用的第一步，也是BIM其他功能实现的基础，本项目使用AutodeskRevit2018建模软件，根据《建筑工程施工信息模型应用标准GB/T51235-2017》，以及BIM应用相关专业和任务的需要，建立项目建设模型REF_Ref2977\r\h[5]，模型精度要求与形成阶段如表3.1所示。表3.1模型精度要求与形成阶段名称代号形成阶段施工图设计模型LOD300施工图设计阶段（设计交付）深化设计模型LOD350深化设计阶段施工过程模型LOD400施工实施阶段竣工模型LOD500竣工验收和交付阶段（1）BIM土建模型又是整个BIM模型中的基础，在进行BIM土建建模时，必须考虑到后续的信息整合与使用方式，严格按照建模标准执行。Revit2018中内置有关墙、梁、柱、门、板、楼梯等工具，可根据平面图设置参数直接绘制，有部分异型构件，可选择公制常规模型自建参数族或用概念体量工具创建。按照图3.1土建建模流程图，分别建立净水厂箱体土建模型如图3.2，和综合楼土建模型如图3.3图3.1土建建模流程图图3.2箱体土建模型图3.3综合楼土建模型机电设备安装工程在一个规模大、复杂度高、精确性高等要求较高的大型工程项目中一直以来都是一个难点与最为关键性的重点，也是我们BIM团队在工作中最为复杂繁琐的，利用BIM技术建立三维信息模型能够有效消除由于机电设备安装工程各个管线之间交叉行走而导致的各种工程隐患，对建筑管材的信息量统计可以有效节约成本，提高工程设计效率。按照图3.4机电工程建模流程图，并严格遵循机电安装工程管线综合排布原则：尽量保证管道间最小净距，有压管道让无压管道、支管让干线管、小口径管让大管径管、水管避让风管、电缆桥架在水管上方等。分别创建箱体机电模型如图3.5，和综合楼机电模型如图3.6所示。图3.4机电建模流程图图3.5箱体机电模型图3.6综合楼机电模型3.1.2Revit“族”参数化建模Revit族是制约我国BIM发展的瓶颈之一。由于其制作繁琐、精细的特点，是建模中占用时间较长的一个环节。Revit的所有基本元素都基于“族”。每个图元族可以在其中定义多种类型，并且用户可以根据设计，自定义尺寸、形状、材料设置或其他参数变量，以制作原本构件库里没有的构筑物形体。通过对某自由形体的结构进行参数化定义，并将参数进行公式化关联，当某一个基础参数改变时，其他参数可根据公式自动调整，满足设计要求。这样的方式对于制作一些规律性大、但又很复杂的结构和建筑物形体来说是非常有用的。Revit中有三种族类型：系统族、标准构件族、内建族。就本项目而言，净水处理厂及泵站异形构筑物单体数量多、种类复杂。适合用标准构建族进行异形体建模。如图3.7新建族的样板文件。图3.7新建族的样板文件机电安装工程中主要涉及强弱电气工程、给排水工程、消防工程以及通风系统工程等，由于本项目的特殊性，除一般建筑所包含机电工程外还增加了各式各样的净水功能区，包括预处理车间、生物池、二次沉淀池、中间提升泵站、回流及剩余污泥泵站、鼓风机房、加砂沉淀池、深床滤池反冲洗泵房、臭氧接触池、加药间、污泥处理车间、溢流泵房等。部分工艺模型如图3.8所示。PAM加药间臭氧接触池、射流泵房预处理车间及溢流泵站中间提升泵房加砂沉淀池污泥处理车间加药间图3.8部分工艺模型BIM的可视化性还主要体现在通过建筑信息模型指导施工上，特别尤其是对特殊形状结构、预埋件等，本项目涉及各种异形结构和机械设备，需要根据二维的图纸设计，通过设置参照线与参照面作为辅助工具，利用拉伸、旋转、融合、放样等数学建模方法完成三维基本形态的确定，实现模型初步的仿真。如图3.9部分设备族模型：洗砂分砂一体化装置渣水分离装置臭氧发生器热交换器鼓风机房设备液压柱塞式污泥泵图3.9部分设备族模型3.1.2三维施工图纸会审图纸会审工作是项目开工前，参建各方主体在收到设计院设计的施工图后，对施工图进行研究分析，有助于各参建单位熟悉设计图纸，了解工程的特点和设计意图，提前准备需要解决的技术难题，并对图纸中发现的问题进行汇总，反馈给设计方。能有效减少因设计方图纸的差错，而引发的质量返工、工期延长等问题，保证施工阶段的顺利进行。二维图纸中很难发现的诸如碰撞和重叠之类的问题，在使用BIM技术时可以很容易找出，传统方式审图主要是根据设计人员的经验进行判断，而使用BIM技术在于通过建模和仿真来发现问题。如图3.10结构图纸问题集。针对图纸版本和调整频繁问题，在智慧工地云平台上及时上传各专业图纸最新版本并实时反馈各方，避免信息滞后和不对等问题；通过上传记录，确保有序收集数据和可追溯性查询。图3.10结构图纸问题集3.1.3碰撞检测碰撞检查方法是BIM技术在应用中的重大难点，但也是BIM技术在其应用初期可以做到最易于实现、最直观、最容易对其产生有利价值的一个环节。碰撞检查是在项目施工前对各专业模型之间进行检查，在设计阶段就修改施工图纸，可减少施工中的返工率以及减少施工中的变更，无形之中节约施工企业各方的资源。使用软件将二维图纸转换为三维模型的操作过程，实际上是一个模拟建筑物施工的操作过程，可以容易揭示在二维图反映不出来的空间问题，不仅是解决遗漏和缺陷的问题，还解决了错误和冲突问题。这样一个精致而又严格的设计流程，能够有效地提高设计的质量，减少设计师现场为客户提供服务所花费的时间。根据碰撞的性质不同，可将其分为硬碰撞和软碰撞（间隙碰撞）两种。硬碰撞是指两个组件实体相交，是最常见的碰撞方式；软碰撞是没有实体接触，但因距离间隙较小不利于安装和维修REF_Ref3042\r\h[6]。例如发现电缆桥架与结构柱和雨水管发生实体冲突，则优化电缆桥架的设计，将其位置与结构柱和雨水管避开，如图3.11发生碰撞与解决方法。图3.11发生碰撞与解决方法3.1.4管线综合优化使用BIM技术对管线的综合优化是在BIM三维管线模型基础上，对整个工程机电设备的管线路径分布及其管线走向关系，进行具有经济性的管线路径综合优化调整，以有效地达到降低成本、确保净管线高度的符合要求。采用第三人称虚拟漫游的方式提前从不同角度查看建筑物内部的整体情况，可以清晰的观察建筑物中相关机电管线排布及走向位置，快速定位碰撞点，协助Revit进行管线调整（如图3.12虚拟漫游）。图3.12虚拟漫游对本工程进行管综优化后输出精细化图纸，用以指导安装，如图3.13管线综合平面图，图3.14综合支吊详图。图3.13管线综合平面图图3.14综合支吊详图利用BIM三维可视化技术，基于土建、机电的整合模型，设定计算出每个楼层房间和每条走道的整体净空高度，逐一分析检测计算出每个楼层房间和每条走道的整体净空高度。针对不满足净空要求或净空尚可优化的区域，调整各专业管线的排布，最大化提升净空高度REF_Ref3294\r\h[7]。同时，结合项目特点，确定需要优化净空的关键部位，如中间提升泵房加砂沉淀池、污泥处理车间等，重点复杂区域重点优化。箱体某通道进行空间优化的前后对比图见图3.15。原设计净空4.85m优化净空4.95m图3.15空间优化对比3.2项目施工阶段管理智慧建筑工地的主要内涵就是广泛应用于我国建筑工程建设项目管理中的各种工程智能化管理技术，例如计算机处理技术、通信网络技术、控制管理系统技术、多媒体技术等，利用这些技术来完成电气设备的自动控制，分析收集到的信息，并将其组织整理起来，给用户带来高效、便利的服务。建筑工程的管理无非包含“人、机、料、法、环”等五个要素REF_Ref3398\r\h[8]，对这五个要素进行数字化处理，可以有效地提高项目管理的标准化水平，提高项目管理效率，数据也将更加准确及时。本项目围绕“四控两管一协调”开展BIM技术的应用，即对质量、进度、成本、安全与环境、合同、信息、协调等内容进行数字化控制管理。3.2.1施工场地布置在城市中，如何充分利用有限的施工土地资源，合理的进行施工场地的布置，是施工前的重要任务。传统场地布置图以CAD形式表达，只能看出平面的位置关系，无法直观表现出空间中的合理性。施工场地包括办公区、宿舍区、生活区、材料堆放区、材料加工区、设备区停放区、临时用电用水区、入场道路等，施工现场的布置应遵循就近原则。塔吊的布置中应考虑到工作范围的合理性和不干扰周边建筑正常活动的原则，在满足施工所需和安全文明施工的条件下，还应尽可能地减少场内运输，尤其是要减少材料设备的二次搬运REF_Ref3499\r\h[9]。本项目使用BIMFILM软件进行施工场地布置，BIMFILM中可以模拟出实际地形，并且有大量施工场地所具备的设施素材库，直接拖拽到需要放置的位置即可，还可根据需要改变大小。在场地设施布置完成后，添加拟建工程模型，结合各阶段拟建工程的变化情况，对塔吊、升降机等机械设备添加自定义动画，以模仿施工动态，发生工作面冲突时也能快速修改；对车辆进行进出场模拟，以确定材料区和道路布置是否满足施工需要。达到优化现场施工场地布置，减少场内材料的二次搬运，降低施工成本，提高工程建设效率的目的。流程如图3.16，场地规划流程所示。图3.16场地布置流程3.2.2智慧工地云平台部署智慧工地是建筑领域数字化改革的详细体现，充分利用互联网、大数据、移动通讯等新型技术，对施工现场的生产活动、机械设备、人员管理、进度分析等动态信息进行实时监控。传统的施工管理是独立对某一个管控点的需求做出响应，导致出现“信息孤岛”的现象，而智慧工地平台能将施工现场的各种数据集合到一个平台，形成数据库，使数据互联互通发挥联动作用，平台将目标和实时数据汇总分析，体现在可视化的轻量化BIM模型中，提供给施工团队信息数据，有助于精确控制项目并作出阶段决策，让每一个工程项目可控性、质量保证性、安全绿色性等效率取得巨大提高。图3.17为智慧工地平台主页面。图3.17智慧工地平台主页面3.2.3质量控制（1）三维动画施工技术交底

传统的技术表述通常以Word，PPT等形式开展。通常，由于施工人员的技术水平和二维图纸的抽象性，施工人员无法完全理解施工工序、施工要求和质量控制点设置等，使得技术交底流于形式、效果一般，导致无法有效实施技术要求和控制质量措施。基于BIM的三维可视化既简单又直观。BIM模型清晰地展示了施工环境、施工过程、技术要求、质量保证措施等，使施工人员准确了解施工规范和质量要求。首先在Revit软件中完成模型建模工作，针对某一复杂、重要的节点需要技术交底的构件，通过插件转换为.FBX文件格式导出；其次导入BIMFILM软件中，对各组成部分添加真实的贴图材质，调整贴图纹理大小，光泽和UVW材质贴图。然后利用BIMFILM方便、快捷的视频制作功能，对各细小构件增加显隐动画、位移动画、生长动画等效果，通过关键帧制作出符合要求的技术交底视频，还可增加配音以及声音转换为字幕，最后一键输出为视频文件.mp4格式。当工人对工序有疑问时，拿出手机扫描二维码即可观看技术视频，解决问题。如图3.18技术交底二维码展示板。图3.18技术交底二维码展示板（2）基于BIM技术的施工工法样板面对我国劳动力市场庞大，但专业性不强的现象，目前施工人员普遍为农民工，施工班组经验和专业水平参差不齐，无法保证工艺规范和施工质量。通过建立工法样板的方式，在施工现场指定场地位置设置实体样板展示区，对进场各劳务班组进行工法样板的培训交底，明确各项工艺管控要求，规范各典型节点做法，达到与施工现场操作的一致性，从而为后期大规模的施工作业提供了技术上的支持，整体提升了施工企业的管理水平，从源头上进行质量的有效管控REF_Ref3673\r\h[11]。通过BIM技术建立工艺样板，生成全景图或导入VR体验区，以虚拟代替实体，能节省样板搭建的成本和时间，达到事半功倍的效果。运用Revit软件建立施工工法样板库，让施工人员更全面更高效地接受信息，确立施工工艺标准和施工质量标准REF_Ref3588\r\h[10]，从而能够标准化生产作业、增强安全生产意识、提高施工质量。如图3.19主体结构样板、高支模样板、砌筑样板。图3.19主体结构样板、高支模样板、砌筑样板3.2.4进度控制（1）4D模拟施工4D虚拟施工技术就是在3D建筑信息模型的基础上，增加一个时间维度整合为一个4D施工模型，使用动画模拟功能，根据进度计划模拟整个项目建设过程，在仿真过程中发现问题，优化施工方案，规避实际施工过程中可能出现的难题及风险，从而，达到缩短施工时间的目的。利用插件将Revit模型导出为.fbx格式，导入到BIMFILM软件，将模型放置在事先布置好的场地布置模型中，调整页面为4D进度模拟形式，导入进度计划.mpp文件，添加任务组并与相应构件添加关联，会自动生成一个构件的生长动画，也可以修改为其他自定义动画；依次关联完构件后就可以输出一个完整的4D进度模拟动画了。在模拟过程中还可以根据天气情况添加各种天气模拟器，使场景更真实。（2）全景视频监控用无人机拍摄，远程跟踪施工进度和施工现场措施的执行情况。通过录像回放，对问题原因进行溯源。将记录数据映射到智能工地云平台，分析找出延误工期的环节，根据工地实际情况适当调整工期，确保工程按计划时间表完成。图3.20为全景航拍监控图。图3.20全景航拍监控图3.2.5成本控制成本控制是一个项目是否盈利的主要把控点，每一个环节所节约下的微小成本，积累到竣工时将是一笔可观的数目。文章开始也提到过我国建筑行业是高消耗、低效益的现状，减少材料消耗是重点改革之一。本工程属于结构复杂、规模大、设备繁多的市政工程项目，许多功能区边界不清晰，给传统算量工作增加了难度。BIM技术创建的参数化模型在建模时通过构件的尺寸、模型、材料等大量参数来控制每个构件的属性，通过BIM技术在可视化环境中对每个模型进行多次修改和优化，因此可以有效提高材料和设备统计的准确性。Revit软件包括工程量计算功能，在视图功能中插入明细表，选择要统计的构件类别，然后在类别中选择要统计的属性，最后生成详细列表，为预算工作提供准确工程量。如图3.21所示。图3.21分析墙明细表3.2.6安全控制（1）塔吊监控系统近年来，随着塔式起重机在建筑行业的广泛使用，因违规操作、碰撞等原因造成的各种安全事故频发，生命财产安全受到严重威胁。分析安全事故的原因和教训，得出需要及时、有效地监控塔机的运行过程和操作规范，降低设备运行中的安全隐患，预防和减少事故的发生。塔吊监测系统采用信息感应、微电子技术和实时通信技术，对力矩、高度、旋转幅度、速度和重量等驱动检测器进行数据采集、传输和存储。在塔机工作时，需要对塔机各部位不同工作条件进行全方位的监控和判断，确保起重机正常运行，超过最大或最小限制条件时，会显示报警状态，并及时发送控制台，保证机器正常运行。如图3.22塔吊监测系统。图3.22塔吊监测系统（2）施工升降机监控系统同塔吊一样，升降机也需及时和有效的监督，减少安全隐患，确保安全施工。施工升降机监控系统是在施工现场使用的施工电梯上安装一系列感应设备，对司机身份进行严格验证，统计吊笼人数，发出冲顶报警、超载报警，实时数据远程监控的电子信息工程技术管理系统，集成到“智慧工地”平台一体化管理。首先管理部门对特种作业人员的身份信息进行录入并授权，作业人员在工作前通过指纹或面部信息识别认证开启设备；运行中监测设备自动感应运行情况，并反馈到操作屏幕；离开时，系统会切断施工升降机的控制电路，除了身份认证成功，否则施工电梯无法启动。图3.23为升降机监控系统。图3.23升降机监控系统（3）工地视频监控系统以往项目管理者想了解施工现场情况需要不断往返于现场，或者通过电话沟通了解情况，造成施工问题发现不及时、不完整，浪费大量时间，后期追责也难以追溯。为统一建筑行业现场管理，利用计算机信息网络技术，实现现场监督管理的信息化。通过对重点或大型工地的重点位置监视，并可根据需要改变监控的角度和焦距，及时发现问题，分为三步进行有效监管：①前端监控系统，通过安装于各施工工地的前端摄像机对现场各监控点进行视频采集和存储，经网络上传到监控中心，监控中心可查看任一监控点的实时视频图象，调看所存储的录像文件；②深化应用，行为识别系统，如人员未戴安全帽抓拍，语音预警提示；作业面未系安全带、吸烟；周界入侵检测、遮挡报警；无人机航拍3D建模，形象进度查看；车牌识别、人像识别等；③后端处理平台，对督查到的不规范问题统计记录，开会时对问题进行整改确保有理有据。如图3.24视频监控系统应用点。图3.24视频监控系统应用点（4）危险源预报警传统施工安全管理多采用人工模式，而这样的模式存在两个问题，一是信息获取不及时、不便利、不全面。人工巡逻监管记录的方式，也需要及时对记录的数据信息进行统计和分析整理，对施工方的监管存在滞后性。二是安全管理方法落后，缺乏先进的施工安全管理技术。在信息工业化时代下，建筑形态多样化、施工环境愈发复杂、施工难度和施工工艺愈加复杂，传统的人工监测方式进行安全管理可能无法及时应对复杂的施工现场的安全问题REF_Ref3744\r\h[12]。通过便携式临边防护子系统，在“四口”“五临边”还有重点防护位置进行安全防控，深基坑监测系统、高支模监测系统、洞口临边报警提示系统等，当有人靠近危险源时，红外及人体热源感应器会及时感应到，并发出提醒的警报声。做到哪里需要放哪里，哪里危险放哪里。如图3.25临边防护监测器应用点。图3.25临边防护监测器应用点3.2.7绿色施工（1）扬尘噪声在线监测系统城市中各类施工工地多、地点分散、扬尘污染较大，严重影响了城市人民生活质量。建筑工地、市政工地和待建工地是扬尘污染的主要源头。为彻底解决工地扬尘污染问题，通过监控系统24小时昼夜不息对建筑工地实行全方位监督。及时发现违反防尘要求、出现扬尘污染的施工地点并及时处理。系统实时采集工地扬尘噪声数据，结合平台展示工地污染源分布、扬尘超标自动报警、趋势分析、历史分析、工程进度与扬尘污染分析，为执法人员治理扬尘提供有力的数据支持。具体系统架构如图3.26所示。具体功能有：实时采集PM2.5、PM10扬尘、噪声、温度、湿度、风速数据；现场LED屏幕显示输出值；对接国家环保数据接口，对比超标自动报警；远程抓拍违规照片、叠加；超标数值超标远程手动、自动联动喷淋系统；通过无线移动通信网络远程传输到中心管理平台（如图3.27）。 图3.26扬尘噪声监测系统架构图图3.27扬尘噪音检测系统（2）材料地磅验收系统系统与地磅仪表集成，避免人为干预，堵塞管理漏洞，自动换算单位，自动计算偏差，避免无意的出错行为。全方位抓拍图片：称重时刻抓拍图片，避免称重偷料、卸料不干净、更换车牌大车换小车等现象的发生。现场视频监控：实时监控过磅环节，出现问题及时调出视频资料进行原因分析。平台监管材料验收与核心数据，发送异常情况即时预警。如图3.28材料地磅验收系统。图3.28材料地磅验收系统（3）劳务实名制管理系统利用生物特征识别技术，拥有识别速度快，准确度高、信息录入方便、跨平台性强、硬件配置要求简单、成本低廉等众多优势。支持ID、IC、RFID、身份证、指纹、人脸、虹膜、掌纹多种身份认证方式，手机移动式管理，录入快速便捷。操作流程：①工人到达现场后，做入场教育，签订劳动合同，使用二代身份证进行实名制登记。②工人进出施工区走专用通道，系统对人脸进行检测和识别，识别身份信息后在显示器上进行提示，并将识别结果传输到平台。③平台生成考勤记录，考勤记录可提供日、周、月考勤报表。④管理员生成工资表，工资直接由银行卡代发到工人。⑤公司项目报表自动汇总：人员地域、性别、民族、年龄、工种、班组、技能、岗位、信用评价、工价等信息。如图3.29员工通道，图3.30员工动态汇总平台。图3.29员工通道图3.30员工动态汇总平台3.2.8组织协调管理手机APP系统是一种移动一体化手持设备，用于施工现场管理人员、安全员、项目经理等人员进行施工现场质量安全检查、工作管理、设备监控和电子数据查看。现场安全员和监理员可以随时随地在施工现场拍摄现场保护、施工节点、施工现场做法或有问题的照片，并通过手机发布到手机APP系统，远程办公人员可以创建、审查、新的协作信息，尽快将问题报告给负责的项目经理并修复安全问题。系统具有新消息提醒功能，发布