【摘要】针对海口双子塔·南塔塔楼底板体量庞大、商品混凝土连续供应、连续浇筑质量控制难度大、水化热和温升控制难度大、施工现场场地狭小、交通组织管理难度大、施工管理难度大等特点，应用BIM信息化技术对塔楼底板大体积混凝土浇筑专项方案编制进行了BIM信息化模型创建、深化设计、工程量统计、施工方案优化、4D虚拟信息化施工管理、虚实结合展现交通组织管理等工作辅助，同时也进行了相应的BIM信息化技术落地与施工过程运用的研究。最后对海口双子塔·南塔BIM信息化技术应用进行了相应总结。
【关键词】BIM技术；信息化技术；信息化施工；建筑信息化模型；施工BIM模型；4D虚拟施工；工程量统计；实景虚实结合；信息化管理
0 前言
随着国内超高层建筑的不断拔地而起及大规模兴建，结构形式复杂、体量庞大的塔楼底板大体积混凝土浇筑工程越来越多。与此同时，对现场施工的管理、施工质量的控制、施工进度把控等等管理水平要求越来越高。
大体积混凝土浇筑工程是一项重大的系统工程，正所谓“万丈高楼平地起”，超高层塔楼底板作为塔楼“巨塔之基”其浇筑施工量大、受环境复杂影响大、运输管理控制难度大等。因此合理科学的规划大体积浇筑施工方案，建立健全的施工组织管理系统即为重要。虚拟建造数字化、信息化“工具”BIM技术的融入，巧妙地对大体积混凝土浇筑施工精细化管理提供了强有力的帮助。
1 工程概况
海口双子塔·南塔项目位于海口市新CBD区大英山新城中心的D15地块，由一座超高层塔楼、东西两侧的配楼及地下车库组成，是集办公、SOHO、酒店、观光等功能为一体的428米高楼。总建筑面积387668.64平方米，塔楼94层，建筑高度428米，地下结构占地面积34293.22平方米，海口塔工程单塔近90亿元的投资，将刷新海南新纪录。项目效果图 如图1所示。
塔楼底板基础为桩筏基础，混凝土强度等级C50，抗渗等级P10，垫层为100mm厚C20素混凝土。塔楼底板平面（即沉降后浇带所围区域）面积约为8476.92㎡，底板由四周到中间厚度分别为1.4m、5m、5.9m、8m、8.5m，电梯基坑处底板最深8.5m，板顶标高为-19.8m，局部最深集水坑底板底面标高为-28.300m。
图1海口塔·南塔效果图
2 工程重点及难点分析
1）塔楼底板厚5m，最深厚度达8.5m，混凝土总浇筑方量约3.7万方，体量大，商品混凝土连续供应，连续浇筑质量控制难度大，水化热和温升控制难度大是重点。
2）大体积混凝土施工过程中，罐车数量多，施工现场场地狭小，交通组织难度大。在现场安排专人进行交通协调指挥，保证现场车辆有序进出，混凝土供应连续不间断。
3）配合比设计：在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用低砂率、低水胶比，并掺高效减水剂的方法进行混凝土配合比设计，通过多组配合比试验对比，确定最优配合比。
4）本工程混凝土输送泵管的垂直落差约为9m，混凝土浇筑过程中极易发生堵管现象，另需严格控制混凝土的坍落度保证混凝土良好的流动性。
5）混凝土浇筑：采用分层的浇筑方法（≤500mm厚一层），混凝土浇筑时要振捣充分密实，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。
6）底板钢筋层数多，钢筋密集，在浇筑混凝土时振捣工作是施工重点。在每个浇筑点布置3～4个振捣棒，振捣点周围每5m布置一个振捣棒，保证混凝土浇筑点区域及流淌的混凝土充分振捣密实。
7）混凝土养护：本工程底板大体积混凝土浇筑时间拟在7月，浇筑完成后采用覆盖塑料薄膜加麻袋片的方法养护混凝土，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，做好养护期间的保温保湿工作。
8）测温和温度监测与管理：混凝土内的温度变化，内外温差控制在25℃以内，表面温度与大气温度差值不超过25℃；及时调整养护措施，使砼的温度梯度和温差不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。
9）施工组织管理难度大，底板浇筑考虑多点同时施工，现场布设浇筑点较多，现场施工场地狭小，想要达到高质量、高标准、高效率的施工目的。施工现场组织协调管理、交通组织管理、作业交叉管理等必须合理到位。
3 BIM应用理念
在本工程大体积混凝土浇筑施工过程中涉及的技术难点、施工难点、管理难点众多，为解决如此之多的困难，本工程采用BIM信息化技术建立三维立体信息化实物模型，创建海口双子塔·南塔BIM三维BIM模型，并增设时间维度，结合信息化平台模拟混凝土整个施工工程，整个过程的策划与实施都在可视化的状态下进行。对工程进行基于BIM信息化技术的全面施工精细化手段管理。
4 BIM信息化技术的具体应用
4.1 BIM施工模型建立
BIM施工模型是BIM信息化技术运用开展的第一步，也是整个辅助应用最重要的一步，BIM技术的运用需要针对BIM的运用深度进行前期BIM模型准确、合理建立。根据本次BIM信息化技术用于方案编制推敲阶段开始，从BIM模型建立前就确定模型精度，以施工指导级别的BIM信息化模型为标准进行。在本工程大体积模型创建阶段建立了：底板钢筋BIM模型、底板钢筋马镫BIM模型、底板混凝土结构BIM模型、混凝土浇筑、运输设备等施工机械BIM模型。每一个模型的创建都集信息、数据、时间、成本造价等于一身。为后续的深入应用与信息化管理提供保障。
在口双子塔·南塔塔楼大体积混凝土浇筑专项方案编过程中，建立的BIM信息化模型如图2所示。
图2塔楼底板BIM模型
4.2 BIM信息化技术进行深化设计
对比传统的二维深化设计节点CAD平面图图，基于BIM信息化技术的深化设计体现出独特的优势及创新技术管理思路。本工程在大体积方案编制过程中BIM技术对底板钢筋绑扎节点、马镫支撑节点、溜槽窜管节点脚手架、泵管加固节点等进行深化设计，深化的BIM模型赋予了节点重难点信息标识，方便于BIM信息化手段可视化三维交底使用。并且输出三维设计图用于现场准确的施工指导管理。通过三维可视化形式进行现场技术交底，直观的展示复杂节点的空间位置关系和不规则形体信息，包括BIM模型、效果展示、工艺搭接等，基于公司自有的信息化手机端APP平台，在底板钢筋下料、绑扎施工阶段现场人员可以自由、快捷的在手机上获取相关数据信息，实现了数据信息化平台共享。
在口双子塔·南塔塔楼大体积混凝土浇筑专项方案编过程中，进行深化设计的节点如图2所示：包括底板钢筋BIM模型、超复杂马镫钢筋BIM模型、各专业预埋件BIM模型等。
图3底板各专业BIM深化模型
4.3 BIM信息化技术进行工程量统计
随着BIM信息化技术的逐渐成熟，根据相关造价计量规则建立的BIM建筑信息模型，在提取空间信息和材料数量信息方面越来越成熟实用。在本次大体积方案编制过程中，方案的准确合理性离不开大量准确数据的支撑，在模型建立初期就把施工模型所需要进行工程量统计的构件提前进行模型建立规则编制与确定。提前建立工程量统计策划应用方案等。其中包括：混凝土工程量统计、钢筋马镫材料用量统计、混凝土泵管数量统计、混凝土运输车数量统计、底板预埋构件支架工程量统计等。在施工BIM模型建立完毕后，基于信息化软件平台通过BIM技术手段对施工模型快速输出大体积混凝土施工方案编制所需工程量，用来辅助大体积浇筑方案编制。实现了快速准确的资源分析计划编制工作辅助，用信息化手段实现了准确化数据的提取。工程量数据提取示例如图4 所示。
图4工程量统计示意图
4.4 BIM信息化技术进行施工方案优化
传统的施工方案编制主要是以技术人员和专家的技术经验为主，但是经验很难对复杂、特殊的施工问题进行预判与分析,并且很难直观比较各类方案问题、验算和优化施工方案，更无法准确预料施工过程中可能出现的各种突发问题。在传统方案编制的基础上将BIM信息化技术融入到此类复杂、特殊的大体积技术方案编制中去，能够从许多方向大大提高方案思考与敲定的空间。在大体积方案编制初期我们根据方案需求建立BIM施工模型，通过BIM施工模型将施工方案的全过程基于4D信息化BIM平台进行虚拟建造过程“一比一”还原，通过虚拟建造的方式，对方案进行可行性研究验证、进行施工工序优化、进行施工组织优化、进行施工管理优化等等。通过多次优化对比形成最佳大体积施工方案。
海口双子塔·南塔工程底板施工工序多、工程量大、场地施工运行限制大，合理布置现场机械以及合理制定施工顺序是施工方案编制的重点。信息化手段与信息化平台软件的使用主要是为了真正意义上的达到所谓的“方案先行”的目的。基于BIM信息化平台软件实现的浇筑方案示例图如图5所示。
图5大体积浇筑场地优化布置图
4.5 BIM信息化技术进行4D施工模拟
建筑项目全生命周期整个实现过程可谓是相当漫长而难以准确把控，一个建筑物从规划、设计、施工、运营到维护，现场施工进度的控制是建筑项目中相当重要的一个环节。大体积混凝土浇筑的施工进度控制将严重影响底板浇筑完成后的质量，楼房地基的是否扎实。为确保大体积混凝土浇筑施工的顺利进行，我们将BIM前面创建好的信息化施工模型结合施工工艺、施工顺序、施工时间，从而形成集数据、时间、工艺于一身的4D模型。将模型导入到BIM信息化平台（广联达BIM 5D、Synchro 4D等）通过空间及时间的完美结合，通过对工程可视化和施工过程的虚拟现实进行分析，通过4D施工模拟提前确定合理浇筑时间计划、提前找出施工中可能存在的问题，以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工管理水平。
运用BIM信息化技术对底板进行整体浇筑4D施工进度模拟如图6所示。
图6大体积浇筑4D模拟图
4.6 BIM信息化技术与实景虚实结合进行交通组织模拟
随着BIM信息化技术与无人机航测技术、三维实景建模技术在工程中的运用开展，BIM信息化技术与实景虚实结合（基于航测形成三维实际模型）在建筑施工中起到的作用越来越大。两者融合使BIM信息化技术准确、逼真地进行虚拟建造。基于无人机航测技术将建筑项目大体积混凝土浇筑施工场地周围环境进行实际模型还原，通过BIM信息化数据处理平台将其与BIM信息化模型两者融合实现现场真正的虚拟建造场景。在大体积交通组织策划过程中，我们运用BIM信息化技术与航测技术，对大体积混凝土进出场交通环境、交通路线进行虚实还原，经过多个交通组织协调讨论会确定了最佳的交通组织路线方案，并且运用BIM信息化技术与实景虚实结合进行交通组织运输模拟对各个混凝土供应厂家运输司机、项目部施工人员等进行实景可视化交底培训。为底板大体积混凝土的高效运输、连续供应浇筑保驾护航。
本项目利用BIM信息化技术对大体积混凝土浇筑施工交通组织进行详细模拟，如图7 图8所示。
图7场地内外混凝土运输BIM模型图
4.7 BIM信息化管理平台助力浇筑施工精细化管理
大体积混凝土浇筑方案编制一切技术准备就绪，最终迎来的是现场浇筑施工过程中的管理。管理不到位，依然会造成再好的方案也无法落地于施工现场。针对本项目，预计浇筑时间将持续四十多个小时，为解决方案落地百分百到位，我们再浇筑过程前期通过与BIM信息化平台软件结构进行沟通，引进信息化混凝土浇筑管理平台，该平台能够基于BIM信息化模型，进行整个浇筑过程情况监督记录，现场混凝土罐车数量的进入、运输量的累计、浇筑量的统计都汇聚于平台端。便捷化、信息化、数据化的手段让管理人员四十余个小时内实时掌控现场浇筑情况，对现场的临时车辆调配、混凝土供应、浇筑控制做到精细化管理。
5 结语
1）根据大体积浇筑方案需求建立BIM信息化施工模型辅助大体积技术方案快速、合理编制。
2）进行复杂三维节点进行BIM深化设计，输出三维设计图、现场构件加工图。
3）运用BIM信息化技术进行所需构件工程量、材料算量统计、机械设备数量统计，为大体积浇筑方案材料、人员、机械资源需求计划提供准确的参考数据。
4）在本方案编制一开始阶段，就选择合理的BIM软件、BIM平台融入BIM信息化技术。充分挖掘出可以利用BIM信息化技术进行施工方案优化的特点,在大体积浇筑顺序、浇筑泵管布置、机械设备布置、交通组织等方面进行方案优化。达到了方案最优、方案可行的目的。
5）运用了BIM技术进行大体积浇筑4D施工模拟，严格控制浇筑方法、浇筑时间、浇筑顺序，为大体积浇筑工作顺利开展提供了强有力的保障措施。
6）研究出BIM技术与实景虚实结合技术对现场及周围交通组织进行模拟，更有实际性的还原现场交通环境对项目部、混凝土厂家、各施工人员进行交底培训。
7）引进信息化管理平台，助力现场施工管理更加精细化，实现了方案落地于现场，保质保量完成施工的目的。
总之,基于BIM信息化技术建立的建筑信息模型承载着构件信息、成本造价信息、施工质量进度管理信息，通过BIM信息化技术可以精确地、真实地进行深化设计、工程量统计、施工方案优化、4D施工模拟、交通组织模拟、精细化管理等,保证了技术方案的可行性，指导了现场安全施工、提高了现场施工管理水平、提高了工程质量、节约成本、缩短工期。BIM信息化技术的到来与应用为更多工程量大、工期紧、工程形式复杂、技术难度大的建筑工程提供了强有力的帮助。让建筑行业更加信息化。
来源：个人总结
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