作者：鐘遠享 北京建工集團昌平區未來城項目經理 許曉煌 北京建工集團昌平區未來科學城項目經理部項目科研負責人
北京市昌平區未來科學城第二中學建設工程由北京建工集團承建，北京國際建設集團有限公司（北京建工集團優先發展的子集團公司，以下簡稱“國建公司”）承擔技術咨詢服務。工程位于北京市北七家鎮，總建筑面積23088.82㎡，建筑結構主要為鋼框架裝配式結構，工程將BIM+智慧工地技術應用到項目信息化管理實踐中，積累了很多實踐經驗和成套的施工技術成果，在被動式建筑的數字化施工方面具有代表意義。
該工程是由北京市昌平區教育委員會決策、北京未來科學城置地有限公司具體實施的政府投資項目，是北京市投資項目審批改革的試點項目，建成后對昌平區教育系統乃至對昌平區建設具有重要意義，為建筑行業綠色節能建筑，推動建筑行業數字化智慧化管理模式的發展。
1.2 項目難點
1.2.1管理難點
（1）高標準的質量要求
由于本工程為超低能耗被動式建筑，在綠色節能和建筑特性上，有特殊質量要求。同時，本工程制定了較高的施工目標，希望在工程質量方面爭創結構、建筑長城杯金獎；在建筑特性方面，通過被動房氣密性驗收及認證；在綠色施工方面，力爭達到“北京市安全文明樣板工地”的標準，打造安全綠色施工樣板工地，爭創建筑部“綠色施工科技示范工程”。
在如此高的目標要求下，公司必須在施工過程中建立嚴格的質量控制機制，應用先進的施工技術，做到精細化施工。只有每個分項達到過程精品，才能以過程精品確保精品工程。
（2）緊張的工期要求
本工程于2018年12月22日開工，計劃于2020年5月30日竣工。期間經歷兩個春節假期、兩個冬季、2019年全國兩會及2019年國慶大慶?？紤]到北京市嚴格的環保要求，實際合同工期內有效的施工時間，已不能滿足高標準的質量要求及精細化施工所需時間，如何科學合理地進行施工部署是本工程總體工期控制的關鍵點。
（3）參建各方高效組織協調要求
本工程在施工中有較多的專業分包項目，施工過程中，需要大量、高效的溝通協作工作，確保參建的各專業分工有效推進。因此，如何正確行使總包權力、履行總包責任及義務是工程的管理重點，對總包方協調、配合、管理提出了較高的要求。
1.2.2施工難點
（1）鋼框架裝配式結構與被動式建筑的結合
本工程為鋼結構裝配式、被動式超低能耗建筑，因此，外圍護嚴格的保溫和氣密性能如何在鋼結構結構體系上達到，如何消減鋼結構溫度變形對被動式建筑相關參數要求的影響是本工程的結構施工難點。需要在施工前編制科學合理的施工方案，在過程中嚴控各工序施工質量，以確保施工質量和安全。
（2）ALC外掛板的安裝
本工程±0.00m以上的外墻圍護均采用200厚ALC加氣混凝土條板，在鋼結構外側外掛安裝。如何規避外掛板在使用中不受鋼結構溫度變形影響，造成接縫開裂、影響外保溫及氣密性要求是項目的重難點。此外，ALC條板的現場安裝精度、接縫處理的控制，與結構連接節點做法設計同樣面臨巨大的挑戰。
（3）各專業工序配合緊密
本項目除常規建筑需要的水電安裝、電梯安裝等專業隊伍外，還需要很多符合被動式建筑需要的、專業性更強的專業隊伍，比如：被動式門窗專業隊伍，被動式外墻保溫專業隊伍，高效新風、光伏發電、氣密性施工專業隊伍等。如何合理安排和解決各專業的施工組織和施工協調，以及與鋼結構、土建的密切配合，是保證施工質量和進度的關鍵。
（4）克服現場場地狹窄的不利影響
受工程位置影響，北側為未來科學城大道（未來科學城主要參觀通道），東側與達華莊園別墅區一墻之隔，南側與京能集團一墻之隔，以上三面均不能進行項目施工開口，只有西側嶺上路可以作為施工進出主要市政道路。但項目總體規劃北側為教學樓，西側由北向南分別為行政樓、體院館、宿舍樓，南北貫通，僅宿舍樓與體育館之間有狹窄通道，東側為室外操場，地下設計為地下車庫人防。地下工程開挖后，東南西面均緊貼建筑紅線和現有圍墻，施工場地僅有地下車庫北側與教學樓之間綠化空地可用。在工期緊迫的情況下，如何科學進行現場施工平面布置、統籌各單體建筑的施工順序、將場地影響降為最低是該項目的重點、難點。
（5）克服季節性施工的不利影響
本工程大部分結構施工處于雨季和酷暑天氣，土方開挖及后期裝飾、室外工程大多工作處于冬季施工，施工面臨大量季節性天氣因素，且諸多因素具有隨機性，難以及時預測和反應。為保證本工程施工的安全、質量及工期，如何做好季節性施工保證措施將是本工程的施工重點控制之一。
1.3 應用目標
（1）實現工程項目的履約目標
作為全國第二個將鋼框架裝配式結構和超低能耗建筑結合的工程，在規模體量上實屬全國第一。工程面臨很嚴峻的管理難點和施工難點，對施工總承包方的順利履約造成重大障礙。希望采用BIM+智慧工地技術，切實解決項目建設過程中的管理難題和施工難題，保障項目的質量目標、安全目標、進度目標、成本目標的順利實現，最終達到如期、保質、保量的履約目標。
（2）實現工程項目的創優及科研目標
本工程合同質量要求合格；工程創優目標為結構長城杯、建筑長城杯金獎；爭創北京市新技術應用示范工程；爭創建設部綠色施工科技示范工程；爭創省部級（或中施協）科技創新進步獎等。
項目進行科研課題立項，課題名稱為“鋼框架裝配式結構超低能耗建筑綜合技術研究與應用”?？蒲姓n題預期研究成果目標：
2.2 主要應用內容
（1）智慧勞務應用
解決項目勞務管理的問題。目前，施工勞務隊伍存在結構松散、零散用工以及勞務工資發放不及時等問題，嚴重影響工程施工質量和施工組織效率。本項目欲通過應用智慧勞務應用技術，在勞務管理上實現突破，通過智慧勞務技術與勞務實名制緊密結合，來切實提高勞務人員的組織協調效率，保障工程建設秩序、穩定及勞務人員的切身利益。
（2）智慧安全應用
解決項目安全管理的問題。建筑施工行業是高危行業，一線作業人員安全意識薄弱，基本操作技能較差，加之建筑行業本身條件復雜，易受周圍環境影響，行業競爭激烈。本項目欲通過應用智慧安全應用技術，在安全管理上發揮實質性的作用，通過物聯網技術、可視化技術、智能安全帽技術等，精準預測安全隱患并消除隱患，最大程度降低安全風險，從管理源頭處實現安全可控。
（3）智慧質量應用
解決項目質量管理的問題。本工程作為北京市的試點項目工程，性質特殊，質量攻堅更是志在必得，質量目標更是以行業的最高的“長城杯金獎”、“國家優質工程獎”等作為努力的目標，因而應用當前先進的智慧質量應用技術，是實現工程質量目標的保障，有先進技術的應用，讓項目更加有信心有決心實現既定的高質量目標。
（4）智慧進度應用
解決項目進度管理的問題。本工程的超低能耗建筑類型在建筑技術上存在諸多技術難點，施工工藝操作細致繁瑣，國內被動式建筑建造規范不完善，本項目工期緊、任務重（465日歷天，預計有效工期僅200天左右），意味著在短時間能實現精細化建造，對項目的進度管理是極大的挑戰。項目通過采用智慧進度技術，直面挑戰，廣聯達的斑馬進度，從項目開端即對全施工周期進行進度精細化排布，過程中實時調整，使進度皆在把握之中。
（5）智慧協同（資料）應用
解決工程資料收集整理共享的問題。工程資料是建設施工中的一些重要組成部分，是工程建設及竣工驗收的必備條件。項目非常重視工程資料的管理工作，通過智慧協同（資料）應用，實現工程資料實時跟進，切實反映實體工程的進展情況。通過平臺的共享，信息及時進行傳遞，實現資料最優化管理。
（6）智慧環保（綠色施工）應用
解決環保問題，滿足北京市對綠色施工的高標準要求。本工程開工伊始，即確立了要創立北京市綠色文明安全樣板工地，爭創全國綠色施工科技示范工程。項目部在滿足常規環保要求的同時，自我提高了綠色施工的高要求高標準，通過應用智慧環保（綠色施工）技術，來大大助力項目部實現既定的目標，助力項目管理整體目標的順利推進。
（7）可視化智慧應用
BIM+智慧技術實現可視化應用，解決項目實際難題。項目通過BIM技術實進行施工場地可視化布設、BIM建模、BIMVR安全體驗、可視化施工交底，欲使繁瑣的工程施工更加具體明確，避免傳統圖紙、文字描述等產生思維誤差，進而提升工程項目管理工作。
3.1實施準備
使用“BIM+智慧工地”技術助力“鋼結構+超低能耗被動式建筑”的建造發展，項目部結合自身實際，確定了實踐步驟。
（1）學習階段
項目前期，派技術員報名參加廣聯達BIM+智慧工地技術的課程培訓班，學習BIM、智慧工地技術實踐知識，并且多次到轉型領先的施工單位進行學習交流。
（2）策劃階段
結合項目部的實際情況、履約及創優目標，策劃技術應用框架和具體實施方案，匹配項目部的管理人員，推進技術與管理復合型的人才團隊建設。
（3）平臺搭建及技術措施布設階段
在廣聯達公司的支持下，線上搭建數字項目管理平臺，線下采購智能硬件，如智能攝像頭、智能安全帽、智能閘機等，讓硬件設備與管理平臺實現數據的互通互聯。
（4）項目部技術交底、培訓階段
組織項目各部門進行工程項目智慧工地實施方案交底，明確主要負責人、各參與人員的職責分工。開展項目部BIM+智慧工地技術培訓，針對各部口的具體應用，開展深化應用培訓。
（5）實施應用階段
根據技術實施應用方案、前期交底內容、培訓內容，各負責人對應實施BIM+智慧工地管理，將技術常態化應用，將現場實際情況真實反映在數字項目管理平臺上。
（6）優化、完善應用階段
根據技術實施的情況，工程的實際需要，深入開發數字項目管理平臺，調整現場智慧措施，完善技術應用，以服務施工生產，提效施工效率。
（7）應用總結階段
結合被動式建筑的建造，總結BIM+智慧工地技術的基礎應用和創新應用，實現技術研究開發成果，實現項目目標。
3.2實施過程
結合前期調研溝通結果，為滿足項目部業務管理需要、提高工作效率、實現項目業務替代、降低現場人員工作量，同時，快速高效采集現場數據，項目部的應用，主要采用六大成熟產品以及部分定制開發工具，主要應用點概述如下：
（1）勞務實名制
硬件和軟件結合，應用閘機、人臉識別、安全帽無感通行等多種硬件設備，實現勞務人員考勤、勞務用工統計、黑名單管理、安全教育及考核、工人住宿、勞務民工工資支付等，作為勞動人員管理的數據來源。
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1)智能安全帽：關聯施工人員ID和安全帽芯片，結合關鍵位置的“工地寶”設備，對項目管理而言，能夠實時獲得勞務人員的位置、區域等活動信息。在此基礎上，繪制全天移動軌跡，進而掌握場布模型，實現人、證、圖像、安全帽科學統一，提升勞務管理效率。對施工人員而言，減輕個人的手動登記工作量，系統自動生成考勤表，作為薪資發放的依據之一，相比傳統模式而言，勞務記錄和薪資發放更有數據可依，減少扯皮和拖薪欠薪情況。
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2)按需分配，科學管理：過去，勞務分包團隊的出勤人數，往往是根據老施工員的經驗判斷，很難真實把控和管理。在應用智能安全帽和勞務系統后，可以預警信息播報、花名冊、考勤表等一鍵導出、人員異動信息自動推送、人員滯留提醒、聯動閘機和其他外圍設備等等。不僅可以知道“量”，還可以動態去“管”，將很多出勤異常的問題扼殺在搖籃中，根據施工進度、施工內容按需配置專業人員，分區分類，高效施工。
（2）安全、質量巡檢
建立安全隱患/質量問題庫以及規范庫，手機端實現“檢查-處罰-整改-回復-分析”的PDCA的管理流程，統一建立檢查隱患清單、標準規范文件，搭建知識平臺。在智能巡檢過程中，通過手機端移動設備，拍照留存現場實況，并通過云端生成整改通知單，施工人員能夠及時接收問題通知，對整改做出快速響應。此外，通過集成實測實量設備，自動統計分析問題數據，經過時間的積累，逐漸形成項目特有的大數據庫，指導后續工作的開展，讓質量管理更簡單、便捷、直觀。
（3）環境監測
通過環境傳感器等硬件，實時監控工程施工現場環境的噪聲、揚塵等環境信息，并通過軟件系統及硬件顯示設備，分析及顯示施工現場環境信息。
（4）VR安全教育
項目基于施工現場BIM模型，構建了廣聯達BIM+VR虛擬安全體驗館系統，通過現場BIM模型和虛擬危險源的結合，讓體驗者可以走進真實的虛擬現實場景中，通過沉浸式和互動式體驗讓體驗者得到更深刻的安全意識教育，以提升全員的生產安全意識水平。
（5）進度管理
項目采用斑馬進度計劃進行進度管理，自動生成網絡圖、橫道圖，通過“前鋒線”檢查分析整體進度。因為本工程的工期緊張，有效工期很少，存在很多不可控的隨機因素，在進度管理上投入了極大力度。通過關鍵線路和影響天數的標記和測算，能夠及時根據突發情況及時調整，保證工期和順利履約。
前期項目策劃上即明確了項目推進的管理難點和施工技術難點、項目的重要意義與目標，將數字化技術應用在勞務管理、質量管理、安全管理、進度管理等方面，使項目的整體推進情況基本可控，質量安全進度得到實質性保障。目前，應用仍在持續中，且趨于常態化，下一步將結合北京建工集團科研課題《鋼框架結構超低能耗建筑綜合技術研究與應用》，進一步深化應用智慧工地技術，助力科研課題成果的落地，實現項目的終極目標。
（1）應用方法
《國建集團+昌平二中項目智慧工地整體解決方案》
《昌平二中項目BIM應用方案》
《智慧工地各大系統實施方案》
（2）昌平二中數字化建造技術培訓制度
（4）經濟和社會效益
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1)本工程采取的綠色施工技術，提高了工程的節能、節地、節水、節材的水平等環保效益；
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2)預期經濟效益達到300萬元，節省資源；
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3)“BIM +智慧工地”技術，實現了現場信息管理，減少人力物力的投入，加快了施工進度，預計能夠縮短工期2個月；
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4)本工程進行綜合改進和集成優化，為鋼結構裝配式超低能耗建筑的建造提供高效的技術參照；
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5)提高了項目管理效率，其管理模式可為其他項目提供參考與借鑒；
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6)超低能耗被動式綠色建筑是建筑行業發展的方向，與國家可持續發展的政策保持一致，也是建筑施工水平先進性的體現，昌平區未來科學城第二中學建設工程項目在施工過程中通過開展綠色施工，科技創新、智慧工地等一系列新型建造方式，助推綠色節能建筑的發展，助推行業的轉型升級。
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