Kinh nghiệm ứng dụng BIM cho các dự án giao thông trọng điểm tại TP.HCM

MTXD - BIM là quá trình tạo lập và sử dụng thông tin công trình bằng kỹ thuật số, được ứng dụng trong quá trình thiết kế, thi công và quản lý vận hành công trình. Đây là xu hướng tất yếu của ngành Xây dựng, đã được các nước phát triển áp dụng rộng rãi và góp phần nâng cao năng suất lao động.

1. Đặt vấn đề

BIM là quá trình tạo lập và sử dụng thông tin công trình bằng kỹ thuật số, được ứng dụng trong quá trình thiết kế, thi công và quản lý vận hành công trình. BIM là trụ cột trong quá trình chuyển đổi số của ngành Xây dựng. Việc áp dụng BIM giúp quá trình thiết kế, thi công, quản lý vận hành tự động hóa, minh bạch, hạn chế sai sót, tiết kiệm thời gian và chi phí.

Đây là xu hướng tất yếu của ngành Xây dựng, đã được các nước phát triển áp dụng rộng rãi và góp phần nâng cao năng suất lao động. Ở Việt Nam, việc áp dụng BIM tuy còn mới mẻ nhưng bước đầu đã mang lại hiệu quả thiết thực.

Công ty IDECO Việt Nam thực hiện tư vấn áp dụng BIM cho một số dự án giao thông trọng điểm tại TP.HCM như: Dự án Metro số 2 (Bến Thành -Tham Lương); Dự án Nút giao thông An Phú; Dự án Đường nối Trần Quốc Hòn - Cộng Hòa; Dự án Xây dựng đường vành đai 3 - TP.HCM. Việc áp dụng BIM cho các dự án này hầu hết ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công cũng như triển khai suốt quá trình thi công.

Do đó, việc xây dựng mô hình được thực hiện từ tổng thể đến chi tiết cốt thép và trích xuất ra bản vẽ, khối lượng cho từng cấu kiện công trình. Ngoài ra, các thông tin phi hình học khác như các đặc tính vật liệu, tiến độ, giá trị dự toán… cũng được tích hợp vào từng chi tiết, cấu kiện để phục vụ công tác quản lý chất lượng, tiến độ và sản lượng thi công.

2. Mục tiêu áp dụng BIM trong các dự án  

2.1. Giai đoạn thiết kế

Các mục tiêu chính khi áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế, như sau: 

Nâng cao chất lượng công tác thiết kế: Ứng dụng BIM để tạo lập các mô hình thiết kế, xử lý các xung đột, giao cắt, giảm thiểu các sai sót, bất hợp lý mà trong quá trình thiết kế truyền thống thường hay mắc phải. 

Kiểm soát khối lượng từ mô hình: Mô hình thiết kế chi tiết để trích xuất khối lượng chính xác, khắc phục nhược điểm lâu nay trong công tác thiết kế truyền thống là hay sai sót trong vấn đề bóc tách khối lượng do thực hiện một cách thủ công.

Tăng cường tương tác, phối hợp giữa các bên tham gia dự án: Tương tác các bên tham gia dự án thông qua Môi trường dữ liệu chung (CDE: Common Data Environment) một cách tập trung, nâng cao hiệu quả của sự phối hợp, giúp giảm thời gian hội họp.

2.2. Giai đoạn thi công

Tiếp theo giai đoạn thiết kế, giai đoạn thi công các mục tiêu chính được đặt ra như sau:

Quản lý tiến độ, sản lượng hoàn thành: Quản lý tiến độ và sản lượng thi công thực tế một cách chặt chẽ thông qua việc ứng dụng BIM 4D và BIM 5D.

Số hóa dữ liệu: Mô hình BIM được lập ra trong giai đoạn thiết kế được bổ sung các thông tin trong giai đoạn thi công để làm mô hình hoàn công. Các mô hình được lưu trữ trực tuyến giúp cho việc chia sẻ được thuận lợi phục vụ cho việc quản lý vận hành.

3. Các nội dung áp dụng BIM

3.1. Áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế

Trình tự và nội dung áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế như sau:

Thiết lập Môi trường dữ liệu chung CDE: Là môi trường chung để lưu trữ và chia sẻ thông tin, để các bên tham gia dự án tương tác, trao đổi, làm việc với nhau (nhà thầu thiết kế, nhà thầu thẩm tra, ban quản lý dự án và sau này là đơn vị thi công…). Các mô hình xây dựng trong giai đoạn thiết kế sẽ được cập nhật trên môi trường dữ liệu chung để các bên làm việc.

Phần mềm Môi trường dữ liệu chung BIMNEXT do IDECO tự phát triển, phù hợp với điều kiện sử dụng của Việt Nam.

Xây dựng mô hình hiện trạng: Lấy kết quả khảo sát và mô hình hóa tất cả thông tin bề mặt cũng như công trình ngầm để phục vụ cho công tác thiết kế.

Mô hình hiện trạng nổi và ngầm nhà ga Dân Chủ, Metro 2 TP.HCM.

Xây dựng các mô hình thiết kế: Xây dựng mô hình tổng thể và mô hình chi tiết với LOD từ 300 - 400, xuất bản vẽ và khối lượng chi tiết từ mô hình.

Mô hình cốt thép trụ với các thông tin, dự án đường Trần Quốc Hoàn nối vào nhà ga T3, Tân Sơn Nhất.

Sau khi có mô hình tổng thể và chi tiết tiến hành xử lý các xung đột, giao cắt, tối ưu hóa thiết kế. Các xung đột thông thường xảy ra với hệ thống ngầm thiết kế mới và hiện trạng cũ; giữa các hạng mục thiết kế mới với nhau. Việc xử lý xung đột, giao cắt nhằm chuẩn hóa hồ sơ thiết kế, tránh các sai sót phải kéo dài thực hiện dự án do phải thực hiện các thủ tục điều chỉnh, phát sinh trong giai đoạn thi công.

Xung đột giữa hạ tầng ngầm hiện trạng và hạ tầng ngầm thiết kế mới, dự án Metro 2.

Mô hình BIM 4D, BIM 5D: Mô phỏng tiến độ thi công tổng thể, biện pháp thi công chủ đạo và chi phí theo đơn giá dự toán trong giai đoạn thiết kế.

3.2. Áp dụng BIM trong giai đoạn thi công

Thiết lập môi trường dữ liệu chung CDE: Giống như trong giai đoạn thiết kế, trong giai đoạn thi công cần thiết lập môi trường làm việc chung CDE cho các bên tham gia dự án.

Quản lý mặt bằng công trường: Mô hình các mặt bằng công trường thi công, kiểm soát công trường thi công.

Mô phỏng biện pháp thi công chi tiết: Tiến hành mô phỏng biện pháp thi công chi tiết theo yêu cầu của nhà thầu thi công để phát hiện những bất cập, điều chỉnh biện pháp thi công cho phù hợp.

Mô hình BIM 4D, BIM 5D: Trong giai đoạn thi công, xây dựng mô hình BIM 4D về tiến độ thi công chi tiết theo tiến độ nhà thầu đề xuất với chủ đầu tư.

Ngoài ra, mô hình BIM 5D quản lý chi phí cũng được xây dựng theo đơn giá trúng thầu của nhà thầu thi công. Các mô hình này được xây dựng để quản lý tiến độ và chi phí trong quá trình thi công.

Quản lý tiến độ, sản lượng hoàn thành: Đây là nội dung rất quan trọng nhất mà chủ đầu tư đặt ra trong giai đoạn thi công nhằm quản lý tiến độ, sản lượng một cách chặc chễ, góp phần đưa công trình vào sử dụng đúng tiến độ đề ra.

Quản lý tiến độ, sản lượng thi công thông qua CDE BIMNEXT

Môi trường dữ liệu chung được sử dụng là BIMNEXT, một sản phẩm phần mềm của Việt Nam do IDECO tự phát triển trên nền tảng Autodesk, được xây dựng phù hợp với hướng dẫn tại Quyết định số 348/QĐ-BXD của Bộ Xây dựng. 

Phần giao diện phần quản lý tiến độ, sản lượng của phần mềm BIMNEXT hiển thị phía nửa trên màn hình là biểu đồ Gantt chart quản lý tiến độ thi công, nửa dưới màn hình là mô hình được lập ra trong giai đoạn thiết kế. Các cấu kiện, chi tiết của mô hình liên kết với biểu đồ Gantt bên trên và đều được mã hóa, chứa các thông tin về tiến độ thi công và giá trị (theo đơn giá dự thầu).

Khi bắt đầu triển khai thi công, thông qua việc báo cáo sản lượng, tiến độ thi công thực tế hàng ngày của nhà thầu, phần mềm sẽ tự động so sánh với tiến độ dự kiến mà nhà thầu đã lên kế hoạch để hiển thị chính xác đến thời điểm hiện tại dự án có tiến độ nhanh hay chậm bao nhiêu ngày, giá trị sản lượng hoàn thành chiếm bao nhiêu % so với tổng giá trị gói thầu.

Ngoài ra, phần mềm cũng cho phép trích xuất khối lượng, giá trị hoàn thành trong một khoản thời gian tự chọn làm cơ sở cho việc nghiệm thu, thanh toán và lên kế hoạch sử dụng vốn cho dự án theo tiến độ đề ra.

Xây dựng mô hình hoàn công: Mô hình thiết kế sẽ được cập nhật các thông tin trong quá trình thi công phục vụ cho việc quản lý vận hành sau này.

4. Kết quả đạt được

Các dự án giao thông áp dụng BIM được nêu trên, bước đầu đã mang lại hiệu quả thiết thực trong công tác thiết kế, thi công và quản lý dự án nói chung, cụ thể như sau:

Nâng cao chất lượng công tác thiết kế: Các dự án triển khai áp dụng BIM tại TP.HCM trong thời gian qua đều là các dự án trọng điểm, có quy mô phức tạp và đều triển khai với tiến độ rất gấp. Việc áp dụng BIM với các mô hình có tính trực quan, dễ hình dung, giảm các sai sót do nhầm lẫn.

Mặc khác, việc ứng dụng các phần mềm trong tiến trình BIM đều mang tính tự động cao, các bản vẽ và khối lượng được trích xuất từ mô hình, giảm các sai sót trong triển khai chi tiết các bản vẽ và bốc tách khối lượng do cách làm thủ công khi áp dụng các phần mềm CAD thông thường.

Ngoài ra, các dự án này đều nằm trong đô thị, hiện trạng hạ tầng kỹ thuật ngầm chằng chịt. Việc áp dụng BIM đã xử lý các giao cắt góp phần chuẩn hóa hồ sơ, giảm việc xử lý hiện trường cho sai sót của hồ sơ thiết kế. 

Việc thẩm tra, thẩm định hồ sơ thiết kế dễ dàng hơn với sự hỗ trợ từ các mô hình BIM thông qua Môi trường dữ liệu chung CDE.

Rút ngắn thời gian công tác chuẩn bị và thực hiện đầu tư, tiết kiệm chi phí: Việc ứng dụng BIM rút ngắn thời gian công tác thiết kế, thẩm tra, thẩm định và phê duyệt hồ sơ. Việc ứng dụng các phần mềm trong quá trình lập mô hình BIM có thể lâu hơn các giải pháp CAD truyền thống vì hiện nay ứng dụng mô hình BIM trong ngành Giao thông chưa nhiều, do chưa có nhiều biểu mẫu, các mô hình hầu như phải xây dựng từ đầu.

Tuy nhiên tổng thể thì thời gian công tác thiết kế, thẩm tra, thẩm định giảm do hồ sơ thiết kế được chuẩn hóa ngay từ đầu, giảm thời gian chỉnh sửa, hoàn thiện hồ sơ. 

Chất lượng hồ sơ thiết kế được nâng cao do đó hạn chế phát sinh thay đổi trong quá trình triển khai thi công dự án, rút ngắn thời gian thi công. 

Mô hình trực quan cũng góp phần tiết kiệm thời gian đọc hiểu hồ sơ thiết kế từ các cơ quan liên quan.

Việc rút ngắn thời gian từ công tác chuẩn bị đến triển khai thi công cũng như giảm các sai sót, phát sinh trong quá trình thi công có ý nghĩa lớn trong việc tiết kiệm chi phí cho dự án.

Quản lý tiến độ, sản lượng thi công chặc chẽ: Mô hình BIM trong giai đoạn thiết kế được bổ sung thêm các thông tin về thời gian (BIM 4D) và chi phí (BIM 5D) trong các dự án này để quản lý tiến độ và sản lượng trong quá trình thi công một cách khoa học, chặc chẽ.

- Cung cấp cơ sở dữ liệu cho giai đoạn, quản lý vận hành: Mô hình BIM trong giai đoạn thiết kế sẽ được bổ sung các thông tin và thay đổi trong quá trình thi công để tạo lập mô hình BIM hoàn công. Đây là cơ sở dữ liệu quan trọng được lưu trữ, chia sẻ phục vụ công tác quản lý, vận hành khi đưa công trình vào khai thác sử dụng.

5. Kết luận và kiến nghị

Việc áp dụng BIM trong các dự án giao thông trọng điểm của TP.HCM đã mang lại hiệu quả thiệt thực trong việc nâng cao chất lượng hồ sơ thiết kế, giúp quá trình quản lý tiến độ và sản lượng thi công một cách khoa học, chặc chẽ, nâng cao tính tự động hóa, giảm thời gian và tiết kiệm chi phí. Việc áp dụng BIM trong các dự án này cũng là tiền đề thúc đẩy quá trình chuyển đổi số của ngành Xây dựng, nâng cao năng suất lao động.

Việc triển khai áp dụng BIM càng sớm càng tốt, triển khai ngay từ giai đoạn ban đầu có hiệu quả càng cao, phát huy tối đa lợi ích của BIM vì BIM mang tính kế thừa, các thông tin áp dụng cho giai đoạn đầu sẽ được sử dụng triệt để cho giai đoạn sau.

Lợi ích của áp dụng BIM cho toàn bộ vòng đời của dự án, từ giai đoạn thiết kế sơ bộ, thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi công, đến triển khai thi công và quản lý vận hành công trình.

Nếu được triển khai ngay từ giai đoạn thiết kế, thì tư vấn BIM và tư vấn thiết kế nên cùng một đơn vị, nếu 2 đơn vị này khác nhau thì dễ dẫn đến sự chồng chéo, giảm hiệu quả của việc áp dụng BIM.

Trần Văn Tâm

Giám đốc Công ty CP IDECO Việt Nam