Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng tại các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu về nhà ở dân dụng ngày càng gia tăng. Theo Nghị quyết Đại hội XI Đảng bộ TP.HCM, giai đoạn 2021-2025, tổng diện tích nhà ở xây dựng mới dự kiến đạt 50 triệu m², với diện tích nhà ở bình quân đầu người phấn đấu đạt 23,5 m² vào năm 2025 và 26,5 m² vào năm 2030. Tuy nhiên, tính đến tháng 6/2021, diện tích nhà ở bình quân đầu người tại TP.HCM mới đạt khoảng 20,65 m², thấp hơn mức trung bình toàn quốc là 24,4 m². Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc quy hoạch và phát triển các công trình nhà ở, đặc biệt là chung cư cao tầng với quy mô lớn.

Việc thi công các công trình dân dụng quy mô lớn như chung cư cao tầng đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bộ môn kiến trúc, kết cấu và cơ điện nước. Tuy nhiên, thực tế cho thấy sự xung đột thông tin giữa các bộ môn này thường xuyên xảy ra, gây khó khăn trong quản lý thi công và ảnh hưởng đến tiến độ, chất lượng dự án. Do đó, việc ứng dụng công nghệ mô hình thông tin công trình (BIM) trong thi công hoàn thiện dự án Picity High-Park tháp C1 nhằm mục tiêu giảm thiểu xung đột, nâng cao hiệu quả quản lý và thi công là rất cần thiết.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng BIM trong giai đoạn thi công hoàn thiện dự án Picity High-Park, quận 12, TP.HCM, trong khoảng thời gian thi công từ năm 2020 đến 2022. Mục tiêu chính là xây dựng mô hình BIM tích hợp ba bộ môn, phát hành bản vẽ thi công chi tiết (shopdrawing) và quản lý hồ sơ thi công nhằm hỗ trợ quá trình thi công tại công trường. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu sai sót, đồng thời góp phần thúc đẩy ứng dụng BIM trong ngành xây dựng Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về mô hình thông tin công trình (BIM) và quản lý thi công xây dựng. BIM được định nghĩa là công nghệ sử dụng mô hình ba chiều (3D) tích hợp thông tin vật lý và kỹ thuật của công trình nhằm tối ưu hóa thiết kế, thi công và vận hành. Các cấp độ BIM được phân loại từ 3D đến 7D, trong đó:

  • 4D BIM tích hợp yếu tố thời gian, hỗ trợ lập tiến độ thi công.
  • 5D BIM bổ sung yếu tố chi phí, phục vụ dự toán và kiểm soát vốn.
  • 6D BIM liên quan đến quản lý năng lượng.
  • 7D BIM tập trung vào quản lý vận hành và bảo trì thiết bị.

Môi trường dữ liệu chung (CDE) là nền tảng kỹ thuật và quy trình để thu thập, lưu trữ và chia sẻ thông tin BIM giữa các bên tham gia dự án, đảm bảo tính chính xác và kịp thời trong phối hợp. Các thuật ngữ chuyên ngành như shopdrawing (bản vẽ thi công chi tiết), LOD (Level of Development - mức độ phát triển thông tin), BIM Coordinator (điều phối viên BIM) được sử dụng xuyên suốt nghiên cứu.

Ngoài ra, luận văn áp dụng cơ sở lý luận về công trình dân dụng quy mô lớn, phân cấp công trình theo Luật Xây dựng 2014 và các nghị định liên quan, cũng như khái niệm và vai trò của bản vẽ shopdrawing trong thi công xây dựng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ thực tế dự án Picity High-Park, quận 12, TP.HCM, do Công ty Cổ phần Tập đoàn Xây dựng Hòa Bình thi công. Dữ liệu bao gồm mô hình BIM được xây dựng trên phần mềm Revit, các bản vẽ shopdrawing, hồ sơ thi công, và báo cáo tiến độ dự án.

Phương pháp phân tích sử dụng kết hợp phân tích định lượng và định tính. Phân tích định lượng dựa trên số liệu thống kê về xung đột giữa các bộ môn, khối lượng vật liệu, tiến độ thi công và hiệu quả quản lý. Phân tích định tính tập trung vào đánh giá quy trình phối hợp BIM, nhận dạng và xử lý xung đột, cũng như quản lý hồ sơ thi công.

Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ các hạng mục kiến trúc hoàn thiện của tháp C1 trong dự án Picity High-Park, với phạm vi thời gian nghiên cứu từ tháng 8/2020 đến tháng 6/2022. Phương pháp chọn mẫu là chọn toàn bộ dữ liệu dự án để đảm bảo tính toàn diện và khách quan. Timeline nghiên cứu gồm các giai đoạn: thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình BIM, phát hành bản vẽ shopdrawing, triển khai thi công và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Giảm thiểu xung đột giữa các bộ môn: Qua việc áp dụng BIM, dự án Picity High-Park đã phát hiện và xử lý 1.818 xung đột không gian trong giai đoạn thi công, trong đó 427 xung đột đã được giải quyết kỹ thuật, chiếm khoảng 23,5% tổng số xung đột. So với phương pháp truyền thống, tỷ lệ xung đột giảm đáng kể, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sửa chữa.

  2. Tăng hiệu quả quản lý bản vẽ và hồ sơ thi công: Việc sử dụng phần mềm Revit và môi trường dữ liệu chung (CDE) cho phép quản lý tập trung, đồng bộ các bản vẽ shopdrawing và hồ sơ thi công. Khối lượng vật liệu ốp lát được đo bóc trực tiếp từ mô hình BIM với độ chính xác trên 95%, giảm sai sót so với phương pháp thủ công.

  3. Rút ngắn tiến độ thi công hoàn thiện: Nhờ mô hình BIM hỗ trợ lập kế hoạch thi công 4D, tiến độ hoàn thiện tháp C1 được rút ngắn khoảng 10% so với kế hoạch ban đầu, tương đương tiết kiệm khoảng 2 tháng trong tổng thời gian thi công 20 tháng.

  4. Nâng cao chất lượng công trình và thẩm mỹ đô thị: Mô hình BIM giúp kiểm soát chi tiết các hạng mục hoàn thiện như tường xây, trần thạch cao, ốp lát, đảm bảo tính đồng bộ và thẩm mỹ. Tỷ lệ sai sót trong thi công giảm xuống dưới 2%, góp phần nâng cao chất lượng tổng thể dự án.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các kết quả tích cực trên là do BIM cung cấp một mô hình số hóa 3D tích hợp thông tin kỹ thuật và vật liệu, giúp các bên tham gia dự án phối hợp hiệu quả, phát hiện sớm các xung đột và điều chỉnh kịp thời. Việc áp dụng môi trường dữ liệu chung (CDE) đảm bảo thông tin được cập nhật và chia sẻ đồng bộ, giảm thiểu sai lệch và mất mát dữ liệu.

So với các nghiên cứu trước đây về ứng dụng BIM tại Việt Nam, dự án Picity High-Park thể hiện mức độ ứng dụng BIM ở cấp độ cao hơn, không chỉ trong thiết kế mà còn trong thi công và quản lý hoàn thiện. Kết quả này phù hợp với xu hướng phát triển BIM trên thế giới, nơi BIM được áp dụng toàn diện từ thiết kế đến vận hành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thống kê số lượng xung đột theo từng gói thầu, bảng so sánh tiến độ thi công dự kiến và thực tế, cũng như biểu đồ khối lượng vật liệu đo bóc từ mô hình BIM so với phương pháp truyền thống. Các bảng thống kê chi tiết về bản vẽ shopdrawing và quản lý hồ sơ cũng minh họa rõ hiệu quả của BIM trong quản lý dự án.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai đào tạo chuyên sâu về BIM cho nhân sự thi công: Tổ chức các khóa đào tạo nâng cao kỹ năng sử dụng phần mềm Revit và quản lý mô hình BIM cho đội ngũ kỹ thuật thi công nhằm nâng cao năng lực phối hợp và xử lý xung đột. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, chủ thể là phòng đào tạo và phòng BIM của công ty.

  2. Xây dựng quy trình chuẩn áp dụng BIM trong thi công hoàn thiện: Thiết lập quy trình chuẩn hóa các bước xây dựng mô hình, phát hành bản vẽ shopdrawing và quản lý hồ sơ thi công trên nền tảng BIM, đảm bảo tính đồng bộ và kiểm soát chất lượng. Thời gian hoàn thành trong 3 tháng, do phòng quản lý dự án phối hợp phòng BIM thực hiện.

  3. Đầu tư nâng cấp hạ tầng công nghệ và phần mềm BIM: Cải tiến môi trường dữ liệu chung (CDE) với hệ thống lưu trữ và chia sẻ dữ liệu bảo mật, tốc độ cao, hỗ trợ đa người dùng và tích hợp các công cụ kiểm tra xung đột tự động. Thời gian triển khai 12 tháng, chủ thể là ban công nghệ thông tin và phòng BIM.

  4. Khuyến khích áp dụng BIM cho các dự án xây dựng dân dụng quy mô lớn khác: Chủ đầu tư và nhà thầu nên mở rộng ứng dụng BIM trong các dự án chung cư cao tầng và công trình dân dụng quy mô lớn nhằm nâng cao hiệu quả thi công và quản lý. Thời gian áp dụng từ năm 2024 trở đi, do các chủ đầu tư và nhà thầu phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà thầu xây dựng và quản lý dự án: Giúp nâng cao năng lực ứng dụng BIM trong thi công, giảm thiểu xung đột và sai sót, từ đó cải thiện tiến độ và chất lượng công trình.

  2. Chủ đầu tư và ban quản lý dự án: Cung cấp cơ sở để đánh giá hiệu quả áp dụng BIM, hỗ trợ ra quyết định đầu tư công nghệ và quản lý dự án hiệu quả hơn.

  3. Các chuyên gia, kỹ sư thiết kế và tư vấn xây dựng: Tham khảo quy trình phối hợp đa bộ môn qua mô hình BIM, nâng cao khả năng phối hợp và kiểm soát thiết kế thi công.

  4. Các tổ chức đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng: Là tài liệu tham khảo thực tiễn về ứng dụng BIM trong thi công hoàn thiện công trình dân dụng quy mô lớn, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

  1. BIM là gì và có vai trò như thế nào trong thi công xây dựng?
    BIM (Building Information Modeling) là công nghệ mô hình hóa thông tin công trình dưới dạng mô hình 3D tích hợp dữ liệu kỹ thuật và vật liệu. BIM giúp phát hiện xung đột, lập kế hoạch thi công, quản lý chi phí và nâng cao chất lượng công trình.

  2. Phần mềm Revit được sử dụng như thế nào trong dự án Picity High-Park?
    Revit được dùng để xây dựng mô hình BIM tích hợp ba bộ môn kiến trúc, kết cấu và cơ điện nước, xuất bản vẽ shopdrawing chi tiết và đo bóc khối lượng vật liệu chính xác, hỗ trợ thi công hoàn thiện hiệu quả.

  3. Môi trường dữ liệu chung (CDE) có vai trò gì trong quản lý dự án BIM?
    CDE là nền tảng lưu trữ và chia sẻ thông tin BIM giữa các bên tham gia dự án, đảm bảo dữ liệu được cập nhật kịp thời, chính xác và bảo mật, giúp phối hợp hiệu quả và giảm thiểu sai sót.

  4. Làm thế nào để xử lý xung đột giữa các bộ môn trong thi công?
    Thông qua mô hình BIM liên hợp, các xung đột không gian và kỹ thuật được phát hiện sớm, tổ chức các cuộc họp điều phối để giải quyết và cập nhật mô hình, tránh sai sót khi thi công thực tế.

  5. Áp dụng BIM có giúp rút ngắn tiến độ thi công không?
    Có. Ứng dụng BIM trong dự án Picity High-Park đã giúp rút ngắn tiến độ thi công hoàn thiện khoảng 10%, nhờ lập kế hoạch thi công chính xác và giảm thiểu các sai sót, điều chỉnh kịp thời.

Kết luận

  • Ứng dụng mô hình thông tin công trình BIM trong thi công hoàn thiện dự án Picity High-Park đã giảm thiểu xung đột kỹ thuật, nâng cao hiệu quả phối hợp giữa các bộ môn kiến trúc, kết cấu và cơ điện nước.
  • Việc sử dụng phần mềm Revit và môi trường dữ liệu chung (CDE) giúp quản lý bản vẽ, hồ sơ thi công và đo bóc khối lượng vật liệu chính xác, giảm sai sót và lãng phí.
  • BIM hỗ trợ lập kế hoạch thi công 4D, góp phần rút ngắn tiến độ hoàn thiện dự án khoảng 10%, tiết kiệm thời gian và chi phí.
  • Nghiên cứu đề xuất các giải pháp đào tạo, chuẩn hóa quy trình và đầu tư công nghệ nhằm nâng cao năng lực ứng dụng BIM trong thi công xây dựng dân dụng quy mô lớn.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai đào tạo nhân sự, hoàn thiện quy trình BIM và mở rộng áp dụng cho các dự án xây dựng khác nhằm thúc đẩy phát triển bền vững ngành xây dựng Việt Nam.

Quý độc giả và các bên liên quan được khuyến khích áp dụng và phát triển công nghệ BIM để nâng cao hiệu quả thi công và quản lý dự án trong tương lai.