Mô hình thông tin công trình (Building Information Modeling, viết tắt là BIM) trong ngành xây dựng được chính phủ các nước rất quan tâm. Việt Nam là một trong số nước đang triển khai thí điểm công nghệ BIM vào các dự án xây dựng, giao thông, hạ tầng. Gần đây, một số nội dung liên quan đến BIM đã được đề cập trong các văn bản tại Việt Nam. Bài báo sẽ trình bày quy trình áp dụng BIM của hãng Autodesk trong quản lý thi công dự án các công trình cầu đường và hạ tầng tại Việt Nam.
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MƠ HÌNH THƠNG TIN (BIM) TRONG QN LÝ THI CƠNG DỰ ÁN CỈU Đ ỜNG – HÄ TỈNG TÄI VIỆT NAM Trần Văn Thắng1, Nguyễn Tuấn Dũng2, Nguyễn Quang Phúc3, Lê Văn Phúc3, Trần Hữu Bằng4 Công ty TNHH Tư vấn Thiết kế Xây dựng – Giao thông Đại Hùng, Công ty Cổ phần Tư vấn Thiết kế Giao thơng Vận tải phía Nam (Tedisouth), Trường Đại học Giao thông Vận tải, Trường Đại học Thủ Dầu Một Tóm tắt Mơ hình thơng tin cơng trình (Building Information Modeling, viết tắt BIM) ngành xây dựng phủ nước quan tâm Việt Nam số nước triển khai thí điểm cơng nghệ BIM vào dự án xây dựng, giao thông, hạ tầng Gần đây, số nội dung liên quan đến BIM đề cập văn Việt Nam Bài báo trình bày quy trình áp dụng BIM hãng Autodesk quản lý thi công dự án cơng trình cầu đường hạ tầng Việt Nam Đặt vấn đề Mơ hình thơng tin xây dựng Building Information Modeling (BIM) ngày trở nên quan trọng ngành xây dựng Việt Nam, đặc biệt sau Đề án áp dụng Mơ hình thơng tin cơng trình (BIM) hoạt động xây dựng quản lý vận hành cơng trình đƣợc Thủ tƣớng Chính phủ phê duyệt Quyết định số 2500/QĐ-TTg ngày 22/12/2016 nhƣ Nghị định số 15/2021/NĐ-CP việc Quy định chi tiết số nội dung quản lý dự án đầu tƣ xây dựng số văn đƣợc phê duyệt liên quan khác Việc ứng dụng mơ hình thông tin BIM thiết kế quản lý hạ tầng Việt Nam cần thiết không cho đơn vị tƣ vấn – thi công – giám sát – chủ đầu tƣ, mà cho quan quản lý nhà nƣớc Do đó, nội dung báo phù hợp với xu tiếp cận cơng nghệ 4.0 quản lý, thi cơng cơng trình cầu đƣờng, hạ tầng kỹ thuật Xuất phát từ thực trạng nay, thông tin liên quan hạ tầng đƣợc thiết kế quản lý, lƣu trữ dƣới dạng hồ sơ giấy gây khó khăn q trình lƣu trữ, cập nhật, sửa đổi chia sẻ thông tin Đồng thời, Việt Nam đẩy mạnh triển khai chuyển đổi số hƣớng tới xây dựng đô thị thông minh Do đó, thực tiễn đặt nhu cầu cần có phát triển mặt ứng dụng mơ hình thông tin BIM việc quản lý thi công công trình cầu đƣờng hạ tầng kỹ thuật Đây hành động cần thiết việc sử dụng BIM có ƣu điểm sau : – Mơ hình hóa thơng tin hạng mục cơng trình cầu đƣờng hạ tầng kỹ thuật; – Lập biện pháp thi công, trình tự tiến độ thi cơng theo cơng nghệ BIM trực quan; – Kiểm soát xung đột, giao cắt tự động q trình thi cơng; 109 – Tiết kiệm thời gian, chi phí cho chủ đầu tƣ; – Thuận lợi việc lƣu trữ, cập nhật, sửa đổi, kết nối chia sẻ liệu cho tƣ vấn thiết kế, nhà thầu, tƣ vấn giám sát chủ đầu tƣ; – Tiết kiệm nhân lực, thời gian tìm kiếm truy vấn thơng tin liên quan đến cầu đƣờng hạ tầng, phục vụ quản lý vận hành; – Góp phần xây dựng sản phẩm số, cơng nghệ số, quyền điện tử, thị thơng minh Lợi ích mà BIM m ng lại t chức thi công cầu đường, hạ tầng Trong vài năm qua, BIM chủ đề đƣợc quan tâm Việt Nam Có nhiều nhầm lẫn BIM xây dựng cách giúp nhà thầu Một quan niệm sai lầm phổ biến BIM đơn công nghệ hỗ trợ thiết kế 3D BIM thực q trình tạo quản lý tất thơng tin dự án, dẫn đến kết đầu chứa mơ tả kỹ thuật số cho khía cạnh dự án vật lý Xây dựng mơ hình thông tin cho phép dự án đƣợc xây dựng ảo trƣớc chúng đƣợc xây dựng thực tế, loại bỏ nhiều hiệu vấn đề nảy sinh q trình thi cơng xây dựng 2.1 Tăng hợp tác giao tiếp Các mơ hình BIM kỹ thuật số cho phép chia sẻ, cộng tác lập phiên bản, điều mà vẽ giấy không làm đƣợc Với công cụ dựa đám mây nhƣ Autodesk's BIM 360, cộng tác BIM diễn liền mạch tất lĩnh vực dự án Hệ sinh thái BIM 360 cho phép nhóm chia sẻ mơ hình dự án phối hợp lập kế hoạch, đảm bảo tất bên liên quan đến thiết kế có nhìn sâu sắc dự án Quyền truy cập đám mây cho phép nhóm dự án đƣa văn phòng đến trƣờng Với ứng dụng nhƣ cơng cụ Autodesk BIM 360, nhóm xem xét vẽ mơ hình chỗ thiết bị di động họ, đảm bảo họ có quyền truy cập vào thơng tin dự án cập nhật lúc 2.2 Tính tốn chi phí sớm Nhiều chủ đầu tƣ, nhà thầu, tƣ vấn xây dựng nhận việc ƣớc tính sớm giai đoạn lập kế hoạch cho phép ƣớc tính chi phí xây dựng hiệu hơn, điều dẫn đến phát triển cơng cụ ƣớc tính chi phí dựa mơ hình (cịn gọi 5D BIM) Việc sử dụng công cụ BIM nhƣ utodesk's Revit BIM 360 Docs tự động hóa cơng việc tốn nhiều thời gian việc định lƣợng áp dụng chi phí, cho phép ngƣời ƣớc tính tập trung vào yếu tố có giá trị cao hơn, chẳng hạn nhƣ xác định cụm xây dựng rủi ro bao tốn 2.3 Hình hóa dự án Bằng cách sử dụng BIM, bạn lập kế hoạch hình dung tồn dự án q trình tiền xây dựng, trƣớc hồn thiện cơng trình Mơ sử dụng khơng gian hình ảnh hóa 3D cho phép khách hàng trải nghiệm không gian trông nhƣ thể nào, cung cấp khả thay đổi trƣớc bắt đầu xây dựng Có nhìn tổng quan từ đầu giảm thiểu thay đổi tốn thời gian sau 110 2.4 Phát sớm tăng khả phối hợp BIM cho phép bạn điều phối tốt giao dịch nhà thầu phụ, phát xung đột nội bên trƣớc bắt đầu xây dựng Bằng cách tránh xung đột, kỹ sƣ giảm số lƣợng làm lại cần thiết cho công việc định Với BIM, bạn có hội lập kế hoạch trƣớc xây dựng Bạn tránh thay đổi vào phút cuối vấn đề không lƣờng trƣớc đƣợc cách cho phép xem nhận xét nhiều lĩnh vực 2.5 Tiết kiệm chi phí giảm rủi ro Một nghiên cứu McKinsey cho thấy 75% công ty áp dụng BIM báo cáo lợi nhuận tích cực khoản đầu tƣ họ Nhƣng BIM giúp bạn tiết kiệm tiền theo vô số cách bạn biết tận dụng Sự hợp tác chặt chẽ với nhà thầu dẫn đến giảm phí bảo hiểm rủi ro đấu thầu, giảm chi phí bảo hiểm, biến động tổng thể hội yêu cầu bồi thƣờng Tổng quan tốt dự án trƣớc bắt đầu cho phép đúc sẵn nhiều giảm lãng phí vật liệu khơng sử dụng, giảm phí lao động cho cơng việc tài liệu thông tin sai lệch Nhiều công ty sử dụng BIM công nghệ xây dựng để giảm chí phí giảm thiểu rủi ro 2.6 Cải thiện chu kỳ dự án Cùng với việc tiết kiệm chi phí, BIM cịn giúp tiết kiệm thời gian cách giảm thời gian chu kỳ dự án loại bỏ khoảng lùi tiến độ xây dựng BIM cho phép thiết kế tài liệu đƣợc thực lúc, tài liệu dễ dàng thay đổi để thích ứng với thơng tin nhƣ điều kiện địa điểm Các lịch trình đƣợc lập kế hoạch xác đƣợc truyền đạt xác, phối hợp đƣợc cải thiện giúp dự án có nhiều khả đƣợc hồn thành hạn sớm 2.7 Tăng suất Dữ liệu BIM đƣợc sử dụng để tạo vẽ sản xuất sở liệu cho mục đích sản xuất, cho phép tăng cƣờng sử dụng công nghệ xây dựng module đúc sẵn Bằng cách thiết kế, chí tiết hóa xây dựng ngoại vi mơi trƣờng đƣợc kiểm sốt, bạn giảm thiểu lãng phí, tăng hiệu giảm phí lao động vật liệu 2.8 Tạo nên tảng xây dựng an tồn BIM giúp cải thiện an toàn xây dựng cách xác định mối nguy hiểm trƣớc chúng trở thành vấn đề tránh rủi ro vật lý cách hình dung lập kế hoạch hậu cần công trƣờng trƣớc thời hạn Phân tích rủi ro trực quan đánh giá an tồn giúp đảm bảo an tồn trình thực dự án 2.9 Nâng cao chất lượng dự án cơng trình xây dựng giao thơng, hạ tầng Độ tin cậy tăng lên mơ hình phối hợp trực tiếp dẫn đến chất lƣợng cơng trình cao Bằng cách chia sẻ công cụ BIM chung, thành viên nhóm có kinh nghiệm làm việc với nhà xây dựng tất giai đoạn dự án, giúp kiểm soát tốt định kỹ thuật xung quanh việc thực thiết kế Các cách tối ƣu để xây dựng dự án đƣợc thử nghiệm lựa chọn sớm dự án, khiếm khuyết cấu trúc đƣợc xác định trƣớc xây dựng 111 2.10 Bàn giao cơng trình với sở liệu hồn chỉnh Thơng tin mơ hình cho phép nhìn thấy hoạt động cơng trình sau kết thúc xây dựng Sử dụng phần mềm xây dựng, ghi kỹ thuật số liên tục, xác thơng tin cơng trình có giá trị cho việc quản lý cải tạo sở vật chất tồn vịng đời dự án Dữ liệu đƣợc gửi vào phần mềm bảo trì cơng trình có để sử dụng sau chúng đƣợc đƣa vào sử dụng Sử dụng công cụ nhƣ utodesk's BIM 360 Ops, nhà thầu chuyển đổi việc bàn giao cơng trình cách kết nối liệu BIM đƣợc tạo trình thiết kế xây đựng với hoạt động công trình Xây dựng mơ hình thơng tin trở thành cơng cụ vơ giá với vơ số lợi ích cho ngành xây dựng Các dự án sử dụng BIM có hội thành cơng cao tối đa hóa hiệu cho giai đoạn vịng đời dự án Tất cho thấy lợi ích lớn ứng dụng BIM thi cơng Đề xuất quy trình áp dụng BIM thi công cho dự án, cầu đường hạ tầng Việt Nam Nhóm tác giả đƣa đề xuất xây dựng quy trình ứng dụng giải pháp BIM utodesk thi công cầu đƣờng, hạ tầng nhƣ sau: Hiện nay, có nhiều phần mềm triển khai BIM giới nhƣ: Trimble, Benley, llplan, nhiên, Việt Nam dƣờng nhƣ quy trình BIM hãng utodesk chiếm ƣu Chính vậy, để đơn vị tƣ vấn, nhà thầu, chủ đầu tƣ, đơn vị quản lý dễ dàng, đề xuất quy trình BIM hãng utodesk vào thiết kế dự án hạ tầng Việt Nam Dƣới sơ đồ biểu diễn quy trình BIM hãng utodesk: AUTODESK INFRAWORKS360 AUTODESK CIVIL 3D AUTODESK NAVISWORKS AUTODESK BIM 360 DESIGN AUTODESK REVIT Tùy thuộc vào dự án, yêu cầu chủ đầu tƣ tiêu chuẩn tham khảo đơn vị triển khai BIM có phƣơng án tổ chức nhân nhƣ máy móc thiết bị phù hợp, đào tạo nhân sự, bên cạnh thống tổ chức liệu, quy tắc đặt tên, quy trình chuyển giao cơng nghệ cho bên liên quan: chủ đầu tƣ, nhà thầu, quan quản lý 3.1 Giới thiệu phần mềm hỗ trợ mơ hình BIM quy trình Trong quy trình triển khai BIM hãng Autodesk, phần mềm có mục đích khác nhau: – Autodesk Infraworks: thiết kế phƣơng án mơ hình thơng tin giao thơng, hạ tầng ngầm, xanh, chiếu sáng; trình diễn phƣơng án thiết kế – Autodesk Civil 3D: thiết kế chi tiết mơ hình thơng tin giao thơng, hạ tầng ngầm, xanh, chiếu sáng; tính tốn khối lƣợng trình bày vẽ thiết kế từ bƣớc thiết kế sở đến bƣớc thiết kế vẽ thi công 112 – Autodesk Revit: xây dựng mơ hình thơng tin kết cấu hạ tầng ngầm từ tổng thể đến chi tiết, triển khai vẽ chi tiết, tự động xuất khối lƣợng (bê tơng, cốt thép, ván khn ) từ mơ hình – utodesk BIM 360 Design: môi trƣờng trao đổi liệu chung; tổng hợp, quản lý liệu cộng tác thiết kế bên liên quan – Autodesk Naviswork: tổng hợp mơ hình thành phần, lên trình tự thi cơng, tiến độ thi cơng, chi phí, kiểm tra mơ hình, phân tích va chạm, quản lý thơng tin mơ hình Các dự án thí điểm BIM thi công cầu đường, hạ tầng Việt Nam 4.1 Dự án cầu Thủ Thiêm Dự án cầu Thủ Thiêm kết nối trung tâm khu đô thị Thủ Thiêm với trung tâm TP HCM đƣợc xây dựng Hạ tầng gồm: cầu chính, cầu dẫn phía Quận Quận cũ), hai cầu nhánh N1, N2, hệ thống kết cấu hạ tầng đƣờng, thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải, chiếu sáng, điện, viễn thông, cấp nƣớc, xanh ) Nhịp dài 200 mét tháp cao 111 mét so với bề mặt nƣớc Cầu bao gồm 04 đƣờng xe giới, 02 xe thô sơ vỉa hè hai bên cầu Đơn vị tƣ vấn thiết kế tƣ vấn BIM: Công ty WSP Finland Ltd Công ty Cổ phần Tƣ vấn Thiết kế Giao thơng Vận tải phía Nam (Tedisouth) Hình Cầu Thủ Thiêm Mơ hình BIM thí điểm giai đoạn thi công cho dự án này: tổ chức thi cơng mố cầu M1 Hình Mơ hình mố cầu M1 113 Các tiêu chuẩn, hƣớng dẫn áp dụng BIM cho dự án bao gồm: Bim Guidlines For Bridges, Common InfraBIM requyrements YIV2015 Tƣ vấn BIM bám theo hƣớng dẫn BIM nƣớc phát triển: Bim Guidlines For Bridges, Common InfraBIM requyrements YIV2015 Phần Lan từ thiết lập kế hoạch triển khai BIM BEP) quy tắc đặt tên Foder, file, naming code…), phân loại đối tƣợng nhằm thống đơn vị: tƣ vấn thiết kế, nhà thầu thi công, chủ đầu tƣ Chính lý giúp cho q trình khai thác BIM cho dự án hiệu Dƣới ví dụ thống đặt tên naming code) cho mặt cắt ngang đƣờng theo InfraBIM: Theo InfraBIM, quy tắc đặt tên cho đối tƣợng điểm, bề mặt, đƣờng thẳng ) mặt cắt đƣờng gồm: chữ số chữ số)_tên đối lƣợng, cấu kiện kết cấu cầu tƣơng tự, mục đích để quản lý đối tƣợng nhƣ phục vụ q trình thi cơng ngồi trƣờng theo cơng nghệ BIM, đồng thời giúp chủ đầu tƣ quản lý dễ dàng Đối với dự án triển khai thí điểm áp dụng mơ hình thơng tin xây dựng BIM) cho hạng mục mố cầu M1 dự án cầu Thủ Thiêm có nhiều lợi ích nhƣ: tăng hiệu làm việc nhóm, phát sai sót báo cáo cho bên để kịp thời giải quyết, hạn chế phát sinh khối lƣợng trình thi cơng, kiểm sốt tiến độ có biện pháp thi cơng trực quan, hợp lý… Tuy nhiên, chi phí đầu tƣ thiết bị cao, cần đội ngũ nhân triển khai có kiến thức BIM 4.2 Dự án khu đô thị Vàm Cỏ Đông (Waterpoint) Khu đô thị Vàm Cỏ Đông nằm dọc theo sông Vàm Cỏ Đông, cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 35km phía Đơng Nam, thuộc địa bàn tỉnh Long An, Việt Nam Quy mô dự án: 365ha, đầy đủ hệ thống hạ tầng giao thơng đƣờng, nƣớc mƣa, nƣớc thải, cấp nƣớc, chiếu sáng, điện, viễn thông, xanh…) Đơn vị thiết kế triển khai mơ hình BIM: Công ty Cổ phần Tƣ vấn Thiết kế Giao thông vận tải phía Nam (Tedisouth) Các tiêu chuẩn, hƣớng dẫn tham khảo để áp dụng BIM dự án: BSI Standards Publication BS EN 17412-1, BIM Project Execution Planning Guide Version 3.0 Bƣớc triển khai BIM thí điểm giai đoạn thi công: lập biện pháp thi công, tiến độ thi cơng phần hạ tầng, cung cấp mơ hình BIM theo yêu cầu phục vụ công tác quản lý vận hành Hình Tổng quan dự án Waterpoint Trƣớc dự án triển khai, chủ đầu tƣ cung cấp u cầu thơng tin mơ hình (EIR – Employer Information Requyrement) về: giới thiệu quy trình BIM, phạm vi cơng việc bên 114 liên quan, nội dung model cần mô mức độ chi tiết cấu kiện cần thiết, quy định khác cần tuân thủ (tọa độ, cao độ, model units ), từ đó, tƣ vấn thiết kế lập kế hoạch triển khai BIM (BEP) trình cho chủ đầu tƣ Trong dự án này, giải pháp BIM cho giai đoạn thi công hạ tầng mà tƣ vấn thiết kế sử dụng quy trình BIM hãng Autodesk với chuỗi phần mềm BIM: Infraworks – Civil 3D – Dynamo – Revit – Navisworks – BIM 360 Mức độ chi tiết cấu kiện hạ tầng cần thiết Lod of need) đƣợc thể thông qua thông tin hình học phi hình học nhƣ sau: Bề mặt hồn thiện: cần thể bề mặt, khơng thể đƣờng đồng mức Bề mặt đáy kết cấu áo đường: thể phạm vi lịng đƣờng, bó vỉa, vỉa hè, dải phân cách, vòng xoay, bãi đỗ xe Thốt nước mưa: mơ hình kích thƣớc hố ga, hố thăm, hố kỹ thuật, cống, gối, cọc cừ tràm, Các hệ thống hạ tầng khác nhƣ: thoát nƣớc thải, cấp nƣớc, chiếu sáng, viễn thông, cấp điện, xanh phải thể rõ mơ hình kết cấu, phụ tùng, ống luồn cáp, móng trạm hạ thế, móng tủ điều khiển, Đối với hồ sơ 2D đƣợc truy suất từ mơ hình BIM nhƣ bình đồ trắc dọc giao thơng, nút giao, hạ tầng nƣớc mƣa, nƣớc thải, cấp nƣớc,…) tùy vào yêu cầu cung cấp thông tin từ chủ đầu tƣ, tƣ vấn thiết kế thiết kế mơ hình chi tiết cấu kiện hạ tầng, triển khai cốt thép cho kết cấu từ mơ hình BIM nhƣ: hố ga, hố thăm, hố kỹ thuật, móng tủ điện,… nhằm kiểm soát chất lƣợng vẽ nhƣ khối lƣợng bê tơng, cốt thép, ván khn,… Có điều đáng lƣu ý áp dụng BIM cho dự án hạ tầng việc xử lý giao cắt hệ thống hạ tầng Trong trình triển khai có 200 vị trí giao cắt, nhƣ sử dụng phƣơng pháp thiết kế truyền thống khó phát xử lý đồng bộ, nhiên giải pháp BIM giúp giải vấn đề giao cắt trƣớc thi công cách triệt để với thời gian phát giao cắt trung bình 15 giây/vị trí Bên cạnh đó, vấn đề chất lƣợng hồ sơ, độ xác thơng tin đƣợc truy xuất từ mơ hình BIM gần nhƣ đƣợc giải cách triệt để Sau đó, mơ hình thơng tin BIM đƣợc tích hợp cơng cụ Navisworks Manager đƣa lên BIM 360 Glue để phục vụ quản lý thi cơng Hình Tổ chức thi công hạ tầng 115 Kết luận Hiện nay, giới nhƣ Việt Nam việc áp dụng mơ hình thơng tin cơng trình BIM xu tất yếu ngành xây dựng nói chung lĩnh vực hạ tầng giao nói riêng Chính phủ Việt Nam khuyến khích việc áp dụng BIM cho dự án thí điểm, từ ban hành hƣớng dẫn, tiêu chuẩn BIM phù hợp với hoàn cảnh đất nƣớc Việc nghiên cứu áp dụng mơ hình thơng tin BIM nhƣ quy trình BIM hãng Autodesk phù hợp với bối cảnh lĩnh vực cầu đƣờng, hạ tầng giao thơng Việt Nam tính phổ biến phần mềm, dễ tiếp cận, chi phí quyền phù hợp Tuy nhiên, trình áp dụng gặp khó khăn yêu cầu thiết bị máy móc, tiêu chuẩn áp dụng, sách chế đầu tƣ xây dựng, khung pháp lý áp dụng BIM TÀI LIỆU THAM KHÂO Bộ Xây dựng (2021), Công bố hƣớng dẫn chi tiết Mơ hình thơng tin cơng trình BIM) cơng trình dân dụng cơng trình hạ tầng kỹ thuật đô thị, Quyết định số 347/BXD ngày 02/04/2021 Nghị định 15/2021/CP, Quy định chi tiết số nội dung quản lý dự án đầu tƣ xây dựng Điều 6: Ứng dụng mơ hình thơng tin cơng trình giải pháp cơng nghệ số) Tạ Ngọc Bình, Trần Hồng Mai (2018), Khung pháp lý hỗ trợ, thúc đẩy áp dụng BIM ngành xây dựng Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Trƣờng Đại học Xây dựng Vietnam BIM Network (2019), Sử dụng BIM sở hạ tầng, truy cập ngày 26-04, https://vietnambim.net/bim/bim-co-ban/su-dung-bim-trong-co-so-ha-tang.html 116 ... thi cơng, tiến độ thi cơng, chi phí, kiểm tra mơ hình, phân tích va chạm, quản lý thơng tin mơ hình Các dự án thí điểm BIM thi công cầu đường, hạ tầng Việt Nam 4.1 Dự án cầu Thủ Thi? ?m Dự án cầu. .. dự án Tất cho thấy lợi ích lớn ứng dụng BIM thi cơng Đề xuất quy trình áp dụng BIM thi công cho dự án, cầu đường hạ tầng Việt Nam Nhóm tác giả đƣa đề xuất xây dựng quy trình ứng dụng giải pháp... giai đoạn thi công: lập biện pháp thi công, tiến độ thi công phần hạ tầng, cung cấp mô hình BIM theo u cầu phục vụ cơng tác quản lý vận hành Hình Tổng quan dự án Waterpoint Trƣớc dự án triển khai,