Thực trạng ứng dụng BIM cho công trình giao thông và hạ tầng kỹ thuật

Theo số liệu thống kê từ hệ thống mạng đấu thầu quốc gia, đến thời điểm hiện tại có 76 gói thầu liên quan đến BIM, trong đó đã đóng thầu 73, chưa đóng thầu 3, có một số dự án tiêu biểu như (bảng 1):

Từ số liệu của bảng 1 có thể nhận xét như sau: Tất cả các dự án đều đã triển khai hoặc đang áp dụng BIM ở các giai đoạn thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật (TKKT), thiết kế bản vẽ thi công (TKBVTC) và thi công. Điều này cho thấy BIM đang được đẩy mạnh trong ngành Xây dựng, Giao thông nhằm cải thiện quản lý dự án.

Mức độ ứng dụng BIM tùy thuộc vào dự án. Một số dự án chỉ mới áp dụng BIM ở giai đoạn thiết kế như Cao tốc Mỹ An - Cao Lãnh (đang áp dụng BIM giai đoạn TKKT) và Vành đai 4 - Bình Dương (áp dụng BIM giai đoạn BCNCKT, chuẩn bị TKKT).

Các dự án lớn hơn như đường Vành đai 3 - TP.HCM và đường nối cao tốc Biên Hòa - Vũng Tàu đã áp dụng BIM xuyên suốt từ thiết kế đến thi công.

Sau một thời gian áp dụng BIM vào thực tế, các nội dung áp dụng BIM tăng lên theo thời gian và chất lượng kế hoạch thực hiện BIM ngày càng chi tiết hơn, điển hình một số nội dung sau:

Lập Kế hoạch thực hiện BIM (BEP) bao gồm các nội dung như: Lập kế hoạch thực hiện BIM và các thư viện, biểu mẫu mô hình. Trình duyệt và phổ biến BEP cho các đơn vị liên quan. Lựa chọn giải pháp môi trường dữ liệu chung (CDE) sử dụng cho dự án. Thiết lập cấu trúc dữ liệu, hướng dẫn sử dụng và phân quyền tài khoản trên CDE.

Xây dựng mô hình hiện trạng dự án: Xây dựng Mô hình hiện trạng địa hình và hạ tầng kỹ thuật từ số liệu Point Cloud từ UAV kết hợp với số liệu khảo sát truyền thống. Xây dựng mô hình địa chất công trình từ dữ liệu khảo sát địa chất. (hình 1)

Xây dựng mô hình thiết kế, tối ưu hóa thiết kế: Mô hình hóa các hạng mục công trình. Xây dựng mô hình tổng hợp các hạng mục, kiểm tra xử lý các xung đột, đánh giá thiết kế và tối ưu hóa thiết kế. Trích xuất bản vẽ và khối lượng các kết cấu bê tông cốt thép hạng mục chính từ mô hình để đưa vào hồ sơ thiết kế. (hình 2)

Mô hình mô phỏng tiến độ và chi phí dự án: Lập mô hình mô phỏng tiến độ thi công tổng thể từ dữ liệu hồ sơ thiết kế. Lập mô hình mô phỏng chi phí theo tiến độ tổng thể của dự án. (hình 3)

Tương tác trục tuyến thông qua CDE, quản lý số hóa dữ liệu dự án các bên tham gia dự án trao đổi, tương tác thông tin thông qua môi trường CDE. Lưu trữ, quản lý, số hóa và truy xuất thông tin dự án qua CDE. (hình 4)

Một số kết quả đạt được trong giai đoạn thiết kế: 01-Kiểm soát chất lượng hồ sơ thiết kế; phát hiện, xử lý các xung đột, giao cắt giữa các hạng mục; kiểm soát các sai sót do lỗi của người thiết kế (truyền thống); nâng cao chất lượng hồ sơ; 02-Kiểm soát khối lượng góp phần giảm đáng kể sai sót về khối lượng trong quá trình tính toán thiết kế, hạn chế được sai sót về sau và giảm việc phải điều chỉnh hồ sơ do sai khối lượng; 03-Thuận tiện trong việc đọc hiểu, kiểm tra hồ sơ, mô hình trực quan, góp phần giảm thời gian đọc hiểu hồ sơ, dễ dàng kiểm tra sai sót, giúp quá trình thẩm tra, thẩm định dễ dàng, thuận lợi hơn; 04-Nền tảng dữ liệu phục vụ giai đoạn quản lý thi công, quản lý tiến độ, khối lượng chặt chẽ, xác định chính xác tiến độ thực hiện công trình, thông qua việc kiểm tra khối lượng trực quan từ mô hình 3D, xác định giá trị hoàn thành tương ứng, có kế hoạch dự trù vốn phù hợp; 05-Dữ liệu cho giai đoạn quản lý vận hành, việc xây dựng mô hình 3D của các công trình góp phần số hóa hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật và rất thuận lợi cho việc quản lý sau này.

Bên cạnh kết quả đạt được còn có những hạn chế khi áp dụng BIM trong giai đoạn thiết kế như: 01-Sự phối hợp giữa thiết kế và BIM, bộ phận BIM và thiết kế độc lập nên thiếu phối hợp, dẫm chân nhau; Thiết kế làm trước, BIM theo sau chậm tiến độ dự án; 02-Sự thống nhất giữa mô hình và hồ sơ giấy, bản vẽ - khối lượng trích xuất từ mô hình BIM không được sử dụng dẫn đến tồn tại 2 dạng hồ sơ: Mô hình và hồ sơ giấy không khớp, giảm hiệu quả công tác ứng dụng BIM; 03-Trao đổi qua CDE còn hạn chế chưa được coi trọng, sử dụng các hình thức trao đổi khác làm giảm hiệu quả việc áp dụng BIM; 04-Công tác thẩm định hồ sơ trên BIM chưa được chú trọng, quy định hiện nay chỉ ứng dụng BIM để hỗ trợ công tác thẩm định, thiếu các công cụ để thẩm định mô hình BIM.

Một số nội dung áp dụng BIM trong thi công như: Thiết lập môi trường dữ liệu chung (CDE): Thiết lập môi trường dữ liệu chung cho dự án. Đào tạo, chuyển giao CDE cho các bên tham gia dự án. Các bên tham gia dự án có trách nhiệm trao đổi, tương tác thông tin thông qua môi trường CDE.

Quản lý mặt bằng công trường: Kiểm soát và quản lý mặt bằng công trường theo thời gian thông qua CDE. (hình 5)

Mô phỏng biện pháp thi công: Mô hình kết cấu phục vụ thi công. Trích xuất video mô phỏng trình tự thi công chủ đạo.

Quản lý tiến độ, sản lượng thi công thực tế công trường (BIM 4D, 5D): Dễ triển khai hồ sơ, phê duyệt trên CDE. Báo cáo tiến độ và sản lượng thi công thực tế. Tổng hợp dữ liệu báo cáo tuần, báo cáo tháng.

Xây dựng mô hình hoàn công: Số hóa dữ liệu dự án, mô hình hoàn công. Cơ sở dữ liệu cho giai đoạn vận hành, bảo trì.

Kết quả đạt được giai đoạn thi công: 01-Quản lý dự án trực quan và dễ dàng, quản lý tiến độ, khối lượng chặt chẽ, xác định chính xác tiến độ thực hiện công trình, thông qua việc kiểm tra khối lượng trực quan từ mô hình 3D. Xác định giá trị hoàn thành tương ứng, có kế hoạch dự trù vốn phù hợp. Quản lý chất lượng công trình thông qua việc áp dụng công trường số; 02-Với CDE cho phép chia sẻ, phối hợp thông tin một cách kịp thời và chính xác giữa tất cả các thành viên tham gia, quản lý và sử dụng mô hình. Những chậm trễ do các lỗi, thiếu chậm báo cáo hiện trường và công trình. Quản lý trách nhiệm cho cá nhân hay đơn vị thực hiện, theo dõi việc cập nhật sửa lỗi.

Những hạn chế giai đoạn thi công: 01-Thiếu hành lang pháp lý chi tiết, hồ sơ giấy, hồ sơ điện tử cũng tồn tại song song không phát huy hết hiệu quả của việc áp dụng  BIM; 02-Nhân sự triển khai chưa được đào tạo bài bản, máy móc chưa đảm bảo, nhân sự nhà thầu chưa được đào tạo bài bản, thiếu máy móc có cấu hình phù hợp áp dụng khó khăn, miễn cưỡng; 03-Thiếu sự phối hợp, trao đổi trên CDE, trao đổi qua CDE chưa được coi trọng, sử dụng các hình thức trao đổi khác làm giảm hiệu quả việc áp dụng BIM.

Tư vấn BIM và tư vấn thiết kế: Nên giao cho cùng một nhà thầu thực hiện. Trong trường hợp liên danh, cần đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên.

Xây dựng quy định liên quan đến BIM: Các cơ quan có thẩm quyền cần ban hành các quy chuẩn, tiêu chuẩn và quy định cụ thể để áp dụng BIM, bao gồm: (1) Mục tiêu và nội dung: Quy định rõ ràng nội dung áp dụng BIM phù hợp với từng giai đoạn của dự án; (2) Chi phí: Tăng định mức chi phí cho việc áp dụng BIM và cụ thể hóa chi phí này theo từng giai đoạn và từng chủ thể tham gia dự án; (3) Chứng chỉ và năng lực: Ban hành hướng dẫn chi tiết để xác định năng lực áp dụng BIM của tổ chức và cá nhân; (4) Công tác thẩm định: Hướng dẫn cụ thể hơn về quy trình thẩm tra, thẩm định mô hình BIM. Đồng thời, hợp pháp hóa hồ sơ điện tử trong ngành xây dựng, hướng đến loại bỏ hoàn toàn hồ sơ giấy.

Đào tạo và nâng cao nhận thức: Các cơ quan có thẩm quyền cần lập kế hoạch và khung chương trình đào tạo nhằm nâng cao nhận thức về BIM cho các chủ thể liên quan.

Khuyến khích phát triển công nghệ nội địa: Cần xây dựng cơ chế thúc đẩy nghiên cứu và phát triển các sản phẩm công nghệ trong nước, phù hợp với các quy định hiện hành, giảm giá thành sản phẩm và đảm bảo an toàn dữ liệu quốc gia.