Xây dựng quy trình thực hiện dự án scan to bim cho công trình xây dựng và ứng dụng vào case study dự án nhà máy nhiệt điện
- 139 trang
- file .pdf
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
VŨ XUÂN LÂM
XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO
BIM CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG VÀO
CASE STUDY DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG
Mã số ngành: 8580302
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2023
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS. Nguyễn Anh Thư
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. Trần Đức Học
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Thanh Phong
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM,
ngày 08 tháng 01 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Lê Hoài Long ...................................... – Chủ tịch hội đồng
2. TS. Huỳnh Nhật Minh .............................. – Thư ký
3. PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn ................. – Ủy viên
4. TS. Nguyễn Thanh Phong ....................... – Ủy viên
5. TS. Nguyễn Thanh Việt ........................... – Ủy viên
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành:
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
TS. Lê Hoài Long PGS.TS. Lê Anh Tuấn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VŨ XUÂN LÂM MSHV: 2070548
Ngày, tháng, năm sinh: 30/03/1998 Nơi sinh: TP.HCM
Chuyên ngành: Quản lý Xây dựng Mã số: 8580302
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng và ứng
dụng vào Case study dự án nhà máy Nhiệt điện.
The implementation process of Scan to BIM project establishment and applying it to
Case study of Thermal power plant project.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Tìm hiểu các kết quả nghiên cứu đã được thực hiện, các tài liệu liên quan để
nắm vững các khái niệm khi thực hiện một dự án Scan to BIM.
2. Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng.
3. Áp dụng thực tiễn quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho một dự án nhà
máy nhiệt điện để đánh giá và xem xét các kết quả thu được từ quy trình đề
xuất.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/09/2022
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 18/12/2022
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: TS. Nguyễn Anh Thư
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: PGS. TS. Trần Đức Học
Tp. HCM, ngày 03 tháng 02 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TS. Nguyễn Anh Thư PGS. TS. Trần Đức Học TS. Lê Hoài Long
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
i
PGS.TS. Lê Anh Tuấn
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất từ tận đáy lòng đến toàn thể cán bộ giảng viên
Truờng Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. Tôi cũng xin gửi lời biết ơn sâu
sắc đến quý thầy cô thuộc Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng của trường đã truyền đạt những
kiến thức quý báu cho tôi, cùng những người bạn và gia đình đã cùng bên tôi trong suốt
chặn đường học tập, nghiên cứu này. Đặc biệt hơn hết đó chính là người Cô, người Thầy
hiền từ mà tôi rất kính mến TS. Nguyễn Anh Thư và PGS.TS. Trần Đức Học đã tận tâm
hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ. Cô và Thầy đã giúp tôi khơi gợi niềm đam
mê về hướng nghiên cứu để có thể hình thành nên đề tài luận văn và hoàn thiện nó qua
từng ngày, đó là những kiến thức không thể nào quên trong quá trình nghiên cứu khoa
học và sự nghiệp sau này của tôi.
Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quản lý Xây dựng là một bài luận cuối khóa học nhằm
trang bị cho học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, giải quyết những vấn đề cụ thể
và ứng dụng thực tế đặt ra trong lĩnh vực xây dựng. Đây là trách nhiệm và niềm tự hào
của mỗi học viên cao học, không ngoại trừ tôi.
Với sự nỗ lực của bản thân, luận văn thạc sĩ đã hoàn thành đúng trong thời gian quy
dịnh, tuy nhiên không thể không có những sai sót khó tránh khỏi. Kính mong quý thầy
cô góp ý kiến thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn.
Kính chúc các thầy cô luôn tràn đầy hạnh phúc và dồi dào sức khỏe để có thể tiếp tục là
người lái đò đưa nguồn tri thức đến với những thế hệ sau.
Xin trân trọng cảm ơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 02 năm 2023
HỌC VIÊN CAO HỌC
Vũ Xuân Lâm
ii
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU
Bên cạnh ứng dụng BIM thì Scan to BIM cũng mang lại nhiều lợi ích trong ngành xây
dựng. Các quy trình thực hiện Scan to BIM mà các nghiên cứu hiện nay đang hướng tới
hiện đang còn ở mức tổng quan hoặc đi sâu vào quy trình sử dụng thiết bị, phần mềm
mà chưa đề cập tới khái niệm LOA (level of accuracy – mức độ chính xác), chưa có một
quy trình tổng quát cho quá trình thực hiện dự án Scan to BIM. Dự án ở đây đi từ các
công tác chuẩn bị, lên kế hoạch, thực hiện tại hiện trường và xử lý dữ liệu, bàn giao cho
khách hàng, chủ đầu tư. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là hướng đến việc phân tích
các khái niệm cơ bản khi áp dụng Scan to BIM và xây dựng quy trình khi thực hiện một
dự án Scan to BIM qua các giai đoạn. Qua đó, giúp người đọc hình dung được những
yếu tố cần phải nắm khi thực hiện một dự án Scan to BIM, cũng như làm tài liệu giúp
các tổ chức, doanh nghiệp có thể tham khảo nếu muốn phát triển hay áp dụng Scan to
BIM. Bên cạnh đó, nghiên cứu ứng dụng thực tiễn quy trình đề xuất cho một dự án nhằm
đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình.
Nghiên cứu này được thực hiện gồm 3 phần chính:
Phần 1 - Phân tích các khái niệm cơ bản khi thực hiện một dự án Scan to BIM: Thông
qua quá trình thu nhập các tài liệu tham khảo, nghiên cứu tổng hợp các khái niệm cơ
bản khi áp dụng Scan to BIM để làm cơ sở xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan
to BIM.
Phần 2 - Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM: Nghiên cứu xây dựng và
đề xuất một quy trình thực hiện dự án Scan to BIM từ các công tác chuẩn bị, lên kế
hoạch, thực hiện tại hiện trường và xử lý, bàn giao cho khách hàng, chủ đầu tư. Bên
cạnh đó, là các các tiêu chuẩn, quy định, tài liệu kèm theo để làm cơ sở cho các bên
tham gia thực hiện dự án một cách hiệu quả. Từ đó, giúp các doanh nghiệp, tổ chức
có thể nắm bắt các khái niệm cần thiết khi thực hiện Scan to BIM và làm tài liệu để
các tổ chức, doanh nghiệp tham khảo nếu muốn phát triển dịch vụ Scan to BIM.
Phần 3 - Ứng dụng quy trình đề xuất vào một dự án thực tế: Với quy trình đề xuất
vừa xây dựng, nghiên cứu ứng dụng thực tiễn quy trình cho một dự án nhằm đánh giá
tính hiệu quả các lợi ích của Scan to BIM và tính khả thi của quy trình đề xuất.
Từ khóa: Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM, Scan to BIM, BIM.
iii
ASBTRACT
Today, technology has a significant effect on many parts of life. Aside from BIM
applications, Scan to BIM has other advantages in the building industry. The Scan to
BIM implementation processes that current researchers are aiming at are still at the
general level, or they are going into the process of using equipment and software without
mentioning the concept of LOA (level of accuracy), or there is no general process for
the implementation of Scan to BIM projects. The process here begins with preparation,
planning, implementation on-site, and data processing before being handed over to
clients or investors. Therefore, the goal of the study is to analyze the basic concepts
when applying Scan to BIM and establish the process when implementing a Scan to
BIM project. As a result, readers can understand the essential principles when
conducting a Scan to BIM project, as well as create documents to which organizations
and enterprises may refer if they wish to build or deploy Scan to BIM. Furthermore, the
study employs the suggested procedure in an actual project to assess its practicality and
efficacy.
This study consists of 03 parts:
Part 1 - Analysis of basic concepts when implementing a Scan to BIM project:
Through the process of collecting references, this study synthesizes basic concepts
when applying Scan to BIM for establishing the process of implementing Scan to
BIM project.
Part 2 - Establishing a Scan to BIM project implementation process: The study builds
and proposes a Scan to BIM project implementation process from preparation,
planning, field implementation, data processing and handing over to customers and
investors. In addition, there are standards, regulations, and documents for
stakeholders to effectively implement the project. As a result, this study will create
documents to which organizations and enterprises may refer if they wish to build or
deploy Scan to BIM.
Part 3 - Applying the proposed process to an actual project: With the proposed
process, this study applies the process to an actual project to evaluate the effectiveness
of the benefits of Scan to BIM and the feasibility of the proposed process.
Keywords: The implementation process of Scan To BIM project, Scan to BIM, BIM.
iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung trong luận văn thạc sĩ do chính tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của Cô TS. Nguyễn Anh Thư và Thầy PGS.TS. Trần Đức Học .
Các kết quả trong luận văn là hoàn toàn đúng với sự thật và chưa được công bố ở các
nghiên cứu khác, ngoại trừ các kết quả được tham khảo liên quan đến luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về các công việc đã thực hiện của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 02 năm 2023
HỌC VIÊN CAO HỌC
Vũ Xuân Lâm
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ...................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU...................................................................................................iii
ASBTRACT ............................................................................................................................ iv
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................... v
MỤC LỤC ............................................................................................................................... vi
MỤC LỤC HÌNH ................................................................................................................... ix
MỤC LỤC BẢNG .................................................................................................................xii
MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... xiv
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu............................................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2
1.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 2
1.2.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu................................................. 2
1.3. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu ........................................................................... 3
1.3.1. Đóng góp về mặt học thuật....................................................................................... 3
1.3.2. Đóng góp về mặt thực tiễn ....................................................................................... 3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN.................................................................................................. 4
2.1. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................................... 4
2.1.1. BIM và Scan to BIM ................................................................................................ 4
2.1.2. Yêu cầu về thông tin trao đổi (EIR) ......................................................................... 5
2.1.3. Kế hoạch thực hiện BIM (BEP) ............................................................................... 5
2.1.4. Mức độ phát triển thông tin (LOD).......................................................................... 5
2.1.5. Mức độ chính xác (LOA) ......................................................................................... 6
2.1.6. Môi trường dữ liệu chung (CDE)........................................................................... 11
2.1.7. Tiến trình tổng quát triển khai áp dụng BIM ......................................................... 11
2.2. Các nghiên cứu về ứng dụng Scan to BIM............................................................ 12
2.2.1. Scan to BIM giúp thu nhập dữ liệu hoàn công trở nên nhanh chóng – Xây dựng
mô hình thực hiện Scan to BIM .............................................................................................. 12
2.2.2. Scan to BIM giúp xác định hiện trạng trước khi thi công..................................... 14
2.2.3. Scan to BIM sẽ mang lại nhiều lợi ích trong công tác thiết kế nâng cấp, mở
rộng 16
2.2.4. Scan to BIM giúp phát hiện và hạn chế các rủi ro gây ra trễ tiến độ.................... 16
2.2.5. Scan to BIM giúp phân tích và kiểm tra, xác minh mức độ chính xác của mô hình
hoàn công ................................................................................................................................. 16
2.2.6. Scan to BIM đem nhiều lợi ích cho công tác thiết kế và thi công ........................ 17
2.2.7. Scan to BIM giúp công tác khảo sát lập bình đồ địa hình chính xác và nhanh chóng
và quản lý khổi lượng .............................................................................................................. 18
2.2.8. Quy trình Scan to BIM cho các ứng dụng khác nhau ........................................... 18
2.2.9. Thiết lập quy trình ứng dụng Scan to BIM ............................................................ 19
vi
2.2.10. Quy trình thực tế Laser Scanning cho công tác số hóa công trình Di sản ........... 20
2.3. Tổng kết................................................................................................................... 23
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 24
3.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu.............................................................................. 24
3.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 26
3.2.1. Phương pháp thu nhập dữ liệu ............................................................................... 26
3.2.2. Đề xuất quy trình thực hiện dự án Scan to BIM trong các giai đoạn ................... 26
3.2.3. Ứng dụng quy trình đề xuất vào công trình thực tế .............................................. 26
3.2.4. Đánh giá quy trình và kết luận ............................................................................... 28
3.3. Tổng kết................................................................................................................... 28
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO BIM
CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG .................................................................................... 29
4.1. Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng ....................... 29
4.2. Giai đoạn I – Chuẩn bị, đề xuất dịch vụ Scan to BIM .......................................... 30
4.2.2. Tiếp nhận thông tin, thu nhập tài liệu ban đầu của công trình, khảo sát sơ bộ
(I.1) 30
4.2.3. Lập phương án khảo sát 3D Laser Scanning sơ bộ, hệ mốc cao tọa độ (I.2)....... 31
4.2.4. Lập kế hoạch thực hiện BIM sơ bộ (Pre-BEP) (I.3) ............................................. 35
4.2.5. Lập hồ sơ đề xuất, đàm phán ký kết hợp đồng dịch vụ Scan to BIM (I.4) .......... 46
4.3. Giai đoạn II - Lập phương án, kế hoạch thực hiện Scan to BIM ......................... 48
4.3.2. Tổ chức và chuẩn bị lập phương án, kế hoạch thực hiện Scan to BIM (II.1) ...... 48
4.3.3. Lập kế hoạch thực hiện BIM (BEP) (áp dụng cho dự án Scan-to-BIM) (II.2).... 49
4.3.4. Lập phương án khảo sát 3D Laser Scanning, hệ mốc cao tọa độ (II.3) ............... 59
4.3.5. Chủ đầu tư phê duyệt (II.4) .................................................................................... 64
4.4. Giai đoạn III - Thực hiện tại hiện trường............................................................... 65
4.4.2. Thu thập và số hóa tài liệu công trình (III.1) ......................................................... 65
4.4.3. Khảo sát hệ cao tọa độ công trình (III.2) ............................................................... 66
4.4.4. Khảo sát thu thập dữ liệu bằng công nghệ 3D Laser Scanning (III.3) ................. 67
4.5. Giai đoạn IV – Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ............................................. 68
4.5.2. Xử lý dữ liệu quét 3D laser, lập mô hình Point cloud (IV.1)................................ 69
4.5.3. Tạo lập mô hình thông tin công trình (BIM) (IV.2) .............................................. 70
4.5.4. Bàn giao sản phẩm cho chủ đầu tư (IV.3) ............................................................. 74
CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO BIM
VÀO DỰ ÁN THỰC TẾ ...................................................................................................... 75
5.1. Giới thiệu dự án áp dụng ........................................................................................ 75
5.1.1. Vị trí dự án .............................................................................................................. 75
5.1.2. Các hạng mục dự án ............................................................................................... 75
5.2. Các giới hạn của quy trình đề xuất khi áp dụng vào công trình thực tế ............... 76
5.3. Thiết bị sử dụng ...................................................................................................... 76
5.4. Phần mềm sử dụng.................................................................................................. 77
5.5. Ứng dụng quy trình đề xuất vào thực tế ................................................................ 78
5.5.1. Lập phương án, kế hoạch thực hiện ....................................................................... 78
vii
5.5.2. Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ....................................................................... 94
5.6. Kết quả thu được ................................................................................................... 105
5.7. Các ứng dụng từ việc quá trình ứng dụng Scan to BIM thực tế ......................... 106
5.7.1. Đánh giá chuyển vị công trình theo thời gian...................................................... 106
5.7.2. Đánh giá chất lượng thi công công trình ............................................................. 107
5.7.3. Nghiệm thu khối lượng thi công thực tế so với thiết kế...................................... 108
5.7.4. Một số ứng dụng khác .......................................................................................... 109
5.8. Đánh giá quy trình đề xuất ................................................................................... 111
5.9. Kết luận ................................................................................................................. 115
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 116
6.1. Kết luận ................................................................................................................. 116
6.2. Những điểm cần cải thiện của nghiên cứu........................................................... 117
6.3. Kiến nghị ............................................................................................................... 117
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ......................................................... 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 120
PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 122
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................... 123
viii
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Ứng dụng Scan to BIM cho công trình [4] ............................................................ 1
Hình 2.1. Mô hình Point Cloud từ máy 3D laser scanning [4] .............................................. 5
Hình 2.2. Định nghĩa LOD theo Tiêu chuẩn quốc tế ISO 19650 [7] .................................... 6
Hình 2.3. LOD theo từng bước phát triển của dự án [7] ........................................................ 6
Hình 2.4. Minh họa cho “Measured Accuracy” [8] ............................................................... 8
Hình 2.5. Minh họa cho Represented Accuracy [8] ............................................................... 8
Hình 2.6. Minh họa cho phương pháp dựng mô hình Simple Fit và Detailed Fit [8] ........ 11
Hình 2.7. Cấu trúc các khu vực thông dụng của CDE [3] ................................................... 11
Hình 2.8. Tiến trình tổng quát triển khai áp dụng BIM theo 348/QĐ-BXD [3] ................ 12
Hình 2.9. Một mô hình tổng quát khi thực hiện dự án Scan to BIM [10] .......................... 13
Hình 2.10. Quy trình tích hợp BIM và 3D laser scanning để quản lý khối lượng [18]
................................................................................................................................. 18
Hình 2.11. Quy trình mô hình BIM hoàn công [19] ............................................................ 19
Hình 2.12. Quy trình Scan to BIM đề xuất [20] ................................................................... 20
Hình 2.13. Quy trình quét tại thực địa [21] ........................................................................... 21
Hình 2.14. Quy trình xử lý point cloud [21] ......................................................................... 22
Hình 2.15. Quy trình Scan to HBIM [21] ............................................................................. 23
Hình 3.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu ............................................................................ 24
Hình 3.2. Máy Scan Trimble SX12 [22] ............................................................................... 27
Hình 3.3. Máy Scan Trimble X7 [23] ................................................................................... 27
Hình 4.1. Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng ..................... 29
Hình 4.2. Giai đoạn I – Chuẩn bị, đề xuất dịch vụ ............................................................... 30
Hình 4.3. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 [8] .......... 33
Hình 4.4. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 (tiếp
theo) [8] ................................................................................................................................. 34
Hình 4.5. Ma trận phát triển mô hình theo “BIM software guidelines” [24] ..................... 39
Hình 4.6. Ma trận phát triển mô hình theo “BIM software guidelines” [24] (tiếp
theo) ......................................................................................................................................... 39
Hình 4.7. LOD của cột thép được mô tả theo BIM Forum [9] ............................................ 40
Hình 4.8. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 [8] .......... 40
Hình 4.9. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 (tiếp
theo) [8] ................................................................................................................................. 41
Hình 4.10. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................. 42
Hình 4.11. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 45
Hình 4.12. Giai đoạn II – Lập phương án, kế hoạch thực hiện ........................................... 48
Hình 4.13. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................. 51
Hình 4.14. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ....................... 51
Hình 4.15. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 54
Hình 4.16. Quy ước màu sắc hệ thống trên mô hình BIM .................................................. 55
Hình 4.17. Quy ước màu sắc hệ thống Piping và Plumbing trên mô hình BIM [24] ........ 55
Hình 4.18. Quy ước màu sắc hệ thống HVAC và Phòng cháy chữa cháy trên mô
hình BIM [24] .......................................................................................................................... 56
Hình 4.19. Quy ước màu sắc hệ thống Điện trên mô hình BIM [24] ................................. 56
ix
Hình 4.20. Quy ước đặt tên tệp tin [3] .................................................................................. 56
Hình 4.21. Quy tắc đặt tên đối tượng [3] .............................................................................. 56
Hình 4.22. Quy trình khảo sát 3D.......................................................................................... 60
Hình 4.23. Quy định mức độ chính xác LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD
2016 [8] ................................................................................................................................. 62
Hình 4.24. Quy định mức độ chính xác LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD
2016 (tiếp theo) [8] .................................................................................................................. 62
Hình 4.25. Giai đoạn III - Thực hiện tại hiện trường ........................................................... 65
Hình 4.26. Giai đoạn IV – Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ......................................... 68
Hình 4.27. Quy trình phối hợp, kiểm tra mô hình BIM và giải quyết xung đột mô
hình ........................................................................................................................................... 71
Hình 4.28. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ....................... 71
Hình 5.1. Khu xử lý nước (WTS) và Khu xử lý nước thải (WWTS) của Nhà máy
nhiệt điện Vĩnh Tân 4 Mở rộng. ............................................................................................. 75
Hình 5.2. Tổng mặt bằng của dự án ...................................................................................... 75
Hình 5.3. Các hạng mục của dự án........................................................................................ 76
Hình 5.4. Thông số máy Scan Trimble SX12 [22] .............................................................. 77
Hình 5.5. Thông số máy Scan Trimble X7 [23] ................................................................... 77
Hình 5.6. Mức độ LOD được thống nhất cho dự án ............................................................ 80
Hình 5.7. Quy trình tổng thể lập mô hình BIM từ mô hình đám mây điểm point
cloud ........................................................................................................................................ 83
Hình 5.8. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................... 84
Hình 5.9. Quy ước đặt tên tài liệu [3].................................................................................... 86
Hình 5.10. Quy tắc đặt tên đối tượng [3] .............................................................................. 86
Hình 5.11. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 87
Hình 5.12. Các khu vực được thiết lập trên CDE Autodesk BIM 360 Docs...................... 87
Hình 5.13. Phân quyền truy cập trên CDE BIM 360 Docs ................................................. 88
Hình 5.14. Quy trình khảo sát 3D của dự án ........................................................................ 90
Hình 5.15. Quy trình xử lý dữ liệu quét 3D laser ................................................................. 95
Hình 5.16. Quy trình tạo lập mô hình BIM từ mô hình đám mây điểm point cloud ......... 96
Hình 5.17. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Pipe rack theo LOA 30 ........................................................................................................... 99
Hình 5.18. Thep góc L lắp ngược so với mô hình BIM....................................................... 99
Hình 5.19. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử muối theo LOA 30 ................................................................................................. 100
Hình 5.20. Phần mái của Nhà khử muối bị võng so với mô hình BIM ............................ 100
Hình 5.21. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Phòng điều khiển và nhà tủ bảng điện theo LOA 20 .......................................................... 101
Hình 5.22. Vị trí point cloud chưa được lọc nhiễu dẫn tới kết quả phần mềm Trimble
Realworks báo lỗi .................................................................................................................. 101
Hình 5.23. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà lọc than hoạt tính,̣ khử khoáng theo LOA 20 .............................................................. 102
Hình 5.24. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 1 theo LOA 20 ...................................................................................................... 102
Hình 5.25. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 2 theo LOA 20 ...................................................................................................... 103
x
Hình 5.26. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 3 theo LOA 20 ...................................................................................................... 103
Hình 5.27. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử nước theo LOA 20 ................................................................................................. 104
Hình 5.28. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử nước theo LOA 20 ................................................................................................. 104
Hình 5.29. Point cloud của thiết bị chưa được tách ra khỏi dữ liệu point cloud phục
vụ cho bộ môn xây dựng ...................................................................................................... 105
Hình 5.30. Mô hình point cloud tổng thể của công trình ................................................... 105
Hình 5.31. Mô hình BIM As-Built tổng thể của công trình .............................................. 106
Hình 5.32. Kiểm tra chuyển vị của hệ khung giữa, võng 46mm....................................... 107
Hình 5.33. Kiểm tra chuyển vị của hệ khung đầu hồi, không bị võng.............................. 107
Hình 5.34. Kiểm tra chất lượng thi công, thực tế lệch 150mm so với thiết kế................. 107
Hình 5.35. Mô hình cấu kiện tường theo thiết kế (bên trái) và mô hình cấu kiện
tường theo point cloud (phải) của hạng mục Phòng điều khiển và nhà tủ điện ................ 108
Hình 5.36. Mô hình BIM As-Built được ứng dụng cho công tác nâng cấp và cải tạo
công trình ............................................................................................................................... 109
Hình 5.37. Thông tin phi hình học của thiết bị được số hóa trong mô hình BIM ............ 110
Hình 5.38. Môi trường điện tử công trình được lưu trữ trên nền tảng CDE Autodesk
BIM 360 Docs một cách lâu dài ........................................................................................... 110
Hình 5.39. Mô hình BIM As-Built được lưu trữ lâu dài trên nền tảng CDE Autodesk
BIM 360 Docs ....................................................................................................................... 111
Hình 5.40. Mô hình BIM MEP cập nhật theo point cloud phục vụ cho các công tác
quản lý tài sản, thiết bị .......................................................................................................... 111
xi
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1. Quy trình BIM với truyền thống............................................................................. 4
Bảng 2.2. Các cấp độ chỉ định độ chính xác ........................................................................... 7
Bảng 2.3. Mô hình tổng quát khi thực hiện dự án Scan to BIM .......................................... 13
Bảng 2.4. Kết quả thu được của hai Case study [11] ........................................................... 15
Bảng 2.5. Nội dung các bước ................................................................................................. 19
Bảng 3.1. Các bước thực hiện ................................................................................................ 25
Bảng 4.1. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 31
Bảng 4.2. Mục tiêu khảo sát ................................................................................................... 32
Bảng 4.3. Phạm vi công việc.................................................................................................. 32
Bảng 4.4. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 33
Bảng 4.5. Mục tiêu áp dụng BIM và ứng dụng BIM cho dự án .......................................... 36
Bảng 4.6. Nội dung áp dụng BIM ......................................................................................... 37
Bảng 4.7. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ........................ 43
Bảng 4.8. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 46
Bảng 4.9. Phần mềm và phiên bản ........................................................................................ 54
Bảng 4.10. Kế hoạch họp dự án ............................................................................................. 57
Bảng 4.11. Tài liệu kỹ thuật của công trình .......................................................................... 58
Bảng 4.12. Mục tiêu khảo sát................................................................................................. 59
Bảng 4.13. Phạm vi công việc ............................................................................................... 59
Bảng 4.14. Hệ cao tọa độ dự án ............................................................................................. 59
Bảng 4.15. Nhân lực tham gia công tác khảo sát bao gồm .................................................. 60
Bảng 4.16. Thiết bị khảo sát................................................................................................... 60
Bảng 4.17. Phần mềm sử dụng .............................................................................................. 60
Bảng 4.18. Tài liệu thu thập ................................................................................................... 61
Bảng 4.19. Khối lượng công tác ............................................................................................ 64
Bảng 4.20. Tài liệu kỹ thuật của công trình .......................................................................... 66
Bảng 5.1. Mục tiêu áp dụng BIM và ứng dụng BIM cho dự án .......................................... 78
Bảng 5.2. Nội dung áp dụng BIM ......................................................................................... 78
Bảng 5.3. : Bảng phân chia dự án theo khu vực ................................................................... 81
Bảng 5.4. Bảng phân chia dự án theo chuyên ngành............................................................ 81
Bảng 5.5. Quy định mức độ chính xác LOA cho dự án ....................................................... 81
Bảng 5.6. Tiêu chuẩn áp dụng ............................................................................................... 82
Bảng 5.7. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ........................ 84
Bảng 5.8. Phần mềm và phiên bản ........................................................................................ 88
Bảng 5.9. Kế hoạch họp dự án ............................................................................................... 89
Bảng 5.10. Thiết bị khảo sát................................................................................................... 90
Bảng 5.11. Phần mềm sử dụng .............................................................................................. 91
Bảng 5.12. Thông số kỹ thuật của máy quét 3D Laser ........................................................ 92
Bảng 5.13. Thời gian và khoảng cách giữa các điểm quét máy Trimble X7...................... 92
Bảng 5.14. Thông số của máy Trimble SX12 ...................................................................... 92
Bảng 5.15. Quy định mức độ chính xác LOA cho dự án ..................................................... 93
Bảng 5.16. Số phút cho mỗi lần quét của thiết bị 3D Laser Scanning ................................ 93
Bảng 5.17. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ...................... 96
xii
Bảng 5.18. So sánh khối lượng tường xây từ mô hình BIM-Design và BIM As Built
của hạng mục Phòng điều khiển và nhà tủ điện .................................................................. 108
Bảng 5.19. Bảng đánh giá và so sánh quy trình đề xuất với các quy trình hiện có .......... 112
xiii
MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT Thuật ngữ Từ tiếng Anh Viết tắt
Industry Foundation
1 Định dạng tập tin IFC IFC
Classes
Kế hoạch chuyển giao Task Information
2 TIDP
thông tin nhiệm vụ Delivery Plan
Kế hoạch chuyển giao Master Information
3 MIDP
thông tin tổng thể Delivery Plan
Kế hoạch thực hiện
4 BIM Execution Plan BEP
BIM
Kế hoạch thực hiện Pre Appointment
5 Pre-BEP
BIM sơ bộ BEP
6 Mô hình BIM BIM Model BIModel
Môi trường dữ liệu Common Data
7 CDE
chung Environments
Mức độ phát triển
8 Level of Development LOD
thông tin
Exchange
Yêu cầu về thông tin
9 Information EIR
trao đổi
Requirements
Mô hình đám mây
10 Point Cloud Model PCM
điểm
11 Mức độ chính xác Level of Accuracy LOA
xiv
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Công tác ứng dụng BIM được xem là sẽ giúp nâng cao chất lượng trong ngành xây
dựng. Bên cạnh BIM trong giai đoạn thiết kế và thi công, BIM trong giai đoạn quản lý
vận hành, sửa chữa công trình cũng cần thiết, đặc biệt đối với các công trình đã hoàn
tất việc xây dựng và chưa có điều kiện áp dụng công nghệ.
Công nghệ Scan-To-BIM được sử dụng cho các khu vực và công trình đã hoàn tất xây
dựng trong nhiều năm.
Sau thời gian lưu trữ hồ sơ hoàn thành công trình theo Điều 26 Nghị định 06/2021/NĐ-
CP [1], các thông tin của công trình có thể được quản lý rời rạc,... Các công trình xây
dựng khi vận hành nếu có chất lượng hồ sơ hoàn công được quản lý kém thì sẽ ảnh
hưởng đến việc vận hành, bảo trì, sửa chữa, xem xét các yếu tố khi thiết kế cải tạo, mở
rộng, đánh giá độ an toàn theo thời gian… Vì thế, khi ứng dụng Scan to BIM, các thông
tin về hiện hữu của công trình sẽ được ghi lại chi tiết và chuẩn xác. Nhờ các ưu điểm
đó, việc phục hồi các thông tin hoàn công đã bị hư hỏng trở nên dễ dàng. Từ đó, khi
vận hành, ta có thể sử dụng không gian ba chiều của công trình thay vì phải đi thực
địa, đặc biệt là các khu vực có mức độ an toàn không như trong các công trình Nhà
máy điện mà kỹ sư không thể đến trực tiếp. Ngoài ra, ứng dụng Scan to BIM có thể
phát hiện các sai khác hay chuyển vị của công trình theo thời gian, góp phần giúp xem
xét mức độ an toàn của công trình. Thêm nữa, khi ứng dụng Scan to BIM sẽ giúp tạo
ra một thư viện điện tử công trình.
Trong 25 ứng dụng BIM được giới thiệu bởi trường PennState College of Engineering
thì Scan to BIM là ứng dụng đầu tiên [2]. Đây cũng là một nội dung áp dụng BIM
thông dụng được đề cập trong Phụ lục 1 Quyết định 348 của Bộ Xây dựng [3].
Hình 1.1. Ứng dụng Scan to BIM cho công trình [4]
Với những lợi ích mà Scan to BIM mang lại, ứng dụng vẫn chưa thực sự nổi bật và
phổ biến tại Việt Nam do gặp nhiều khó khăn về chi phí thiết bị, các phần mềm chuyên
dụng để xử lý dữ liệu lại phức tạp, các yêu cầu cao về trình độ chuyên môn của người
kỹ sư,… Vì thế, việc phân tích các lợi ích mà Scan to BIM có thể mang lại và các quy
1
trình thực hiện dự án Scan to BIM đang là một trong những nghiên cứu có tính thực
tiễn cao và đang được quan tâm hiện nay.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Luận văn hướng đến việc tìm hiểu, phân tích các khái niệm cần phải nắm khi thực
hiện một dự án Scan to BIM.
Từ các tài liệu, nghiên cứu thu nhập được, Luận văn xây dựng quy trình thực hiện
dự án Scan to BIM cho các công trình xây dựng để các tổ chức, doanh nghiệp có thể
tham khảo nếu muốn phát triển dịch vụ Scan to BIM.
Sau đó, áp dụng quy trình vừa xây dựng nhằm ứng dụng Scan to BIM cho một dự
án Nhà máy nhiệt điện để đánh giá tính hiệu quả của quy trình đề xuất và các lợi ích
của ứng dụng Scan to BIM trong thực tiễn. Từ đó, đưa ra những kiến nghị và kết
luận để có thể phát triển dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây dựng.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
Các nội dung của luận văn được thể hiện qua các bước cụ thể:
Luận văn phân tích các khái niệm cơ bản cần phải nắm khi thực hiện một dự án
Scan to BIM.
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM ở các giai đoạn cho công trình
xây dựng.
Nghiên cứu áp dụng quy trình đề xuất vừa xây dựng để ứng dụng thực tiễn Scan
to BIM cho một dự án Nhà máy nhiệt điện và sử dụng công nghệ 3D Laser
scanning để sản xuất ra mô hình point cloud bằng các máy chuyên dụng là
Trimble SX12 và máy Trimble X7.
Sau khi có được point cloud từ máy Scan, tiến hành xử lí point cloud qua các
phần mềm chuyên dụng của hãng Trimble.
Từ đó, ứng dụng point cloud đã xử lý với mô hình BIM đã có hoặc làm cơ sở để
tạo dựng các mô hình BIM hoàn công nhằm ứng dụng các lợi ích khác nhau và
đánh giá tính thực tiễn, khả thi của các ứng dụng.
Nghiên cứu tổng kết và đánh giá tính hiệu quả của quy trình vừa xây dựng thông
qua việc ứng dụng thực tiễn và đưa ra các kết luận, kiến nghị để có thể phát triển
dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây dựng.
1.2.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu
Với những lợi ích mà Scan to BIM mang lại, ứng dụng vẫn chưa thực sự nổi bật và
phổ biến tại Việt Nam. Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu là hướng đến việc phân tích
các khái niệm cơ bản khi áp dụng Scan to BIM và xây dựng quy trình khi thực hiện
một dự án Scan to BIM qua các giai đoạn. Bên cạnh đó, thông qua việc ứng dụng
quy trình đề xuất cho một dự án thực tiễn nhằm đánh giá tính khả thi hiệu quả của
quy trình và hiệu quả của các ứng dụng Scan to BIM. Từ đó đưa ra các kết luận và
kiến nghị để có thể phát triển dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây
dựng.
2
1.3. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu
1.3.1. Đóng góp về mặt học thuật
Bài viết đóng góp thêm tài liệu về công tác ứng dụng Scan to BIM trong ngành
xây dựng.
Bài viết đánh giá mức độ hiệu quả trong việc ứng dụng Scan to BIM trong thực
tiễn.
1.3.2. Đóng góp về mặt thực tiễn
Bài viết đề xuất công nghệ mới, dịch vụ mới là Scan to BIM với các lợi ích mang
lại.
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng.
Giúp các doanh nghiệp tham khảo nếu muốn phát triển hay áp dụng quy trình
Scan to BIM.
3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Cơ sở lý thuyết
2.1.1. BIM và Scan to BIM
1. BIM
BIM (Building Information Modeling, viết tắt BIM) là tiến trình tạo dựng và sử
dụng mô hình thông tin kỹ thuật số cho các công tác từ thiết kế, thi công đến quản
lý vận hành công trình [5].
Bảng 2.1. Quy trình BIM với truyền thống
Cách truyền thống Quy trình BIM
Các thông tin đơn lẻ Các thành phần mô hình trên môi trường
3D với kích thước 3 chiều, liên kết chặt
chẽ cho thiết kế, thi công và vận hành.
Cách truyền thống Quy trình BIM
Các thành phần mô hình trên các phần Các thành phần mô hình trên cùng một
mềm, nền tảng riêng biệt. nền tảng chung, giúp người tham gia thực
VD: hiện dự án tiếp cận với 1 nguồn thông tin
duy nhất, tránh việc không đồng nhất,
Bản vẽ: CAD đảm bảo độ chính xác tốt hơn.
Phối cảnh: Sketchup VD:
Khối lượng: Excel Bản vẽ, phối cảnh, khối lượng: Revit
Hiệu chỉnh thủ công Các thành phần mô hình trên môi trường
3D với kích thước 3 chiều, liên kết chặt
chẽ giúp việc hiệu chỉnh trở nên tự động.
Làm việc trên các ứng dụng CAD Quy trình làm việc liên tục trên desktop
desktops + cloud
Hạn chế việc tích hợp các phần mềm Tích hợp thêm các phần mềm khác vào
mô hình BIM để phát triển mô hình từ 3D
lên 4D/5D/6D/7D
2. Scan to BIM
Trong quy trình Scan to BIM, một máy quét laser được sử dụng để chụp quét 3D
chính xác về các dữ liệu thực trên một dự án (công nghệ 3D Laser Scanning). Dữ
liệu quét dưới dạng đám mây điểm hay point cloud là tập hợp các điểm trong không
gian 3 chiều kỹ thuật số sẽ cho chúng ta có được một dữ liệu hình ảnh của vật thể
dưới dạng là nhiều điểm trong không gian và mỗi điểm đó mang một tọa độ x,y,z.
4
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
VŨ XUÂN LÂM
XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO
BIM CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ ỨNG DỤNG VÀO
CASE STUDY DỰ ÁN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
Chuyên ngành: QUẢN LÝ XÂY DỰNG
Mã số ngành: 8580302
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2023
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: TS. Nguyễn Anh Thư
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. Trần Đức Học
Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Nguyễn Thanh Phong
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM,
ngày 08 tháng 01 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. Lê Hoài Long ...................................... – Chủ tịch hội đồng
2. TS. Huỳnh Nhật Minh .............................. – Thư ký
3. PGS. TS. Phạm Vũ Hồng Sơn ................. – Ủy viên
4. TS. Nguyễn Thanh Phong ....................... – Ủy viên
5. TS. Nguyễn Thanh Việt ........................... – Ủy viên
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành:
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
TS. Lê Hoài Long PGS.TS. Lê Anh Tuấn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VŨ XUÂN LÂM MSHV: 2070548
Ngày, tháng, năm sinh: 30/03/1998 Nơi sinh: TP.HCM
Chuyên ngành: Quản lý Xây dựng Mã số: 8580302
I. TÊN ĐỀ TÀI:
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng và ứng
dụng vào Case study dự án nhà máy Nhiệt điện.
The implementation process of Scan to BIM project establishment and applying it to
Case study of Thermal power plant project.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Tìm hiểu các kết quả nghiên cứu đã được thực hiện, các tài liệu liên quan để
nắm vững các khái niệm khi thực hiện một dự án Scan to BIM.
2. Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng.
3. Áp dụng thực tiễn quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho một dự án nhà
máy nhiệt điện để đánh giá và xem xét các kết quả thu được từ quy trình đề
xuất.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/09/2022
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 18/12/2022
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: TS. Nguyễn Anh Thư
HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: PGS. TS. Trần Đức Học
Tp. HCM, ngày 03 tháng 02 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
TS. Nguyễn Anh Thư PGS. TS. Trần Đức Học TS. Lê Hoài Long
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
i
PGS.TS. Lê Anh Tuấn
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất từ tận đáy lòng đến toàn thể cán bộ giảng viên
Truờng Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. Tôi cũng xin gửi lời biết ơn sâu
sắc đến quý thầy cô thuộc Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng của trường đã truyền đạt những
kiến thức quý báu cho tôi, cùng những người bạn và gia đình đã cùng bên tôi trong suốt
chặn đường học tập, nghiên cứu này. Đặc biệt hơn hết đó chính là người Cô, người Thầy
hiền từ mà tôi rất kính mến TS. Nguyễn Anh Thư và PGS.TS. Trần Đức Học đã tận tâm
hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ. Cô và Thầy đã giúp tôi khơi gợi niềm đam
mê về hướng nghiên cứu để có thể hình thành nên đề tài luận văn và hoàn thiện nó qua
từng ngày, đó là những kiến thức không thể nào quên trong quá trình nghiên cứu khoa
học và sự nghiệp sau này của tôi.
Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Quản lý Xây dựng là một bài luận cuối khóa học nhằm
trang bị cho học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, giải quyết những vấn đề cụ thể
và ứng dụng thực tế đặt ra trong lĩnh vực xây dựng. Đây là trách nhiệm và niềm tự hào
của mỗi học viên cao học, không ngoại trừ tôi.
Với sự nỗ lực của bản thân, luận văn thạc sĩ đã hoàn thành đúng trong thời gian quy
dịnh, tuy nhiên không thể không có những sai sót khó tránh khỏi. Kính mong quý thầy
cô góp ý kiến thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn.
Kính chúc các thầy cô luôn tràn đầy hạnh phúc và dồi dào sức khỏe để có thể tiếp tục là
người lái đò đưa nguồn tri thức đến với những thế hệ sau.
Xin trân trọng cảm ơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 02 năm 2023
HỌC VIÊN CAO HỌC
Vũ Xuân Lâm
ii
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU
Bên cạnh ứng dụng BIM thì Scan to BIM cũng mang lại nhiều lợi ích trong ngành xây
dựng. Các quy trình thực hiện Scan to BIM mà các nghiên cứu hiện nay đang hướng tới
hiện đang còn ở mức tổng quan hoặc đi sâu vào quy trình sử dụng thiết bị, phần mềm
mà chưa đề cập tới khái niệm LOA (level of accuracy – mức độ chính xác), chưa có một
quy trình tổng quát cho quá trình thực hiện dự án Scan to BIM. Dự án ở đây đi từ các
công tác chuẩn bị, lên kế hoạch, thực hiện tại hiện trường và xử lý dữ liệu, bàn giao cho
khách hàng, chủ đầu tư. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là hướng đến việc phân tích
các khái niệm cơ bản khi áp dụng Scan to BIM và xây dựng quy trình khi thực hiện một
dự án Scan to BIM qua các giai đoạn. Qua đó, giúp người đọc hình dung được những
yếu tố cần phải nắm khi thực hiện một dự án Scan to BIM, cũng như làm tài liệu giúp
các tổ chức, doanh nghiệp có thể tham khảo nếu muốn phát triển hay áp dụng Scan to
BIM. Bên cạnh đó, nghiên cứu ứng dụng thực tiễn quy trình đề xuất cho một dự án nhằm
đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình.
Nghiên cứu này được thực hiện gồm 3 phần chính:
Phần 1 - Phân tích các khái niệm cơ bản khi thực hiện một dự án Scan to BIM: Thông
qua quá trình thu nhập các tài liệu tham khảo, nghiên cứu tổng hợp các khái niệm cơ
bản khi áp dụng Scan to BIM để làm cơ sở xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan
to BIM.
Phần 2 - Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM: Nghiên cứu xây dựng và
đề xuất một quy trình thực hiện dự án Scan to BIM từ các công tác chuẩn bị, lên kế
hoạch, thực hiện tại hiện trường và xử lý, bàn giao cho khách hàng, chủ đầu tư. Bên
cạnh đó, là các các tiêu chuẩn, quy định, tài liệu kèm theo để làm cơ sở cho các bên
tham gia thực hiện dự án một cách hiệu quả. Từ đó, giúp các doanh nghiệp, tổ chức
có thể nắm bắt các khái niệm cần thiết khi thực hiện Scan to BIM và làm tài liệu để
các tổ chức, doanh nghiệp tham khảo nếu muốn phát triển dịch vụ Scan to BIM.
Phần 3 - Ứng dụng quy trình đề xuất vào một dự án thực tế: Với quy trình đề xuất
vừa xây dựng, nghiên cứu ứng dụng thực tiễn quy trình cho một dự án nhằm đánh giá
tính hiệu quả các lợi ích của Scan to BIM và tính khả thi của quy trình đề xuất.
Từ khóa: Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM, Scan to BIM, BIM.
iii
ASBTRACT
Today, technology has a significant effect on many parts of life. Aside from BIM
applications, Scan to BIM has other advantages in the building industry. The Scan to
BIM implementation processes that current researchers are aiming at are still at the
general level, or they are going into the process of using equipment and software without
mentioning the concept of LOA (level of accuracy), or there is no general process for
the implementation of Scan to BIM projects. The process here begins with preparation,
planning, implementation on-site, and data processing before being handed over to
clients or investors. Therefore, the goal of the study is to analyze the basic concepts
when applying Scan to BIM and establish the process when implementing a Scan to
BIM project. As a result, readers can understand the essential principles when
conducting a Scan to BIM project, as well as create documents to which organizations
and enterprises may refer if they wish to build or deploy Scan to BIM. Furthermore, the
study employs the suggested procedure in an actual project to assess its practicality and
efficacy.
This study consists of 03 parts:
Part 1 - Analysis of basic concepts when implementing a Scan to BIM project:
Through the process of collecting references, this study synthesizes basic concepts
when applying Scan to BIM for establishing the process of implementing Scan to
BIM project.
Part 2 - Establishing a Scan to BIM project implementation process: The study builds
and proposes a Scan to BIM project implementation process from preparation,
planning, field implementation, data processing and handing over to customers and
investors. In addition, there are standards, regulations, and documents for
stakeholders to effectively implement the project. As a result, this study will create
documents to which organizations and enterprises may refer if they wish to build or
deploy Scan to BIM.
Part 3 - Applying the proposed process to an actual project: With the proposed
process, this study applies the process to an actual project to evaluate the effectiveness
of the benefits of Scan to BIM and the feasibility of the proposed process.
Keywords: The implementation process of Scan To BIM project, Scan to BIM, BIM.
iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung trong luận văn thạc sĩ do chính tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của Cô TS. Nguyễn Anh Thư và Thầy PGS.TS. Trần Đức Học .
Các kết quả trong luận văn là hoàn toàn đúng với sự thật và chưa được công bố ở các
nghiên cứu khác, ngoại trừ các kết quả được tham khảo liên quan đến luận văn.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về các công việc đã thực hiện của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 02 năm 2023
HỌC VIÊN CAO HỌC
Vũ Xuân Lâm
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ...................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU...................................................................................................iii
ASBTRACT ............................................................................................................................ iv
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................... v
MỤC LỤC ............................................................................................................................... vi
MỤC LỤC HÌNH ................................................................................................................... ix
MỤC LỤC BẢNG .................................................................................................................xii
MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................... xiv
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu............................................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 2
1.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 2
1.2.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu................................................. 2
1.3. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu ........................................................................... 3
1.3.1. Đóng góp về mặt học thuật....................................................................................... 3
1.3.2. Đóng góp về mặt thực tiễn ....................................................................................... 3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN.................................................................................................. 4
2.1. Cơ sở lý thuyết .......................................................................................................... 4
2.1.1. BIM và Scan to BIM ................................................................................................ 4
2.1.2. Yêu cầu về thông tin trao đổi (EIR) ......................................................................... 5
2.1.3. Kế hoạch thực hiện BIM (BEP) ............................................................................... 5
2.1.4. Mức độ phát triển thông tin (LOD).......................................................................... 5
2.1.5. Mức độ chính xác (LOA) ......................................................................................... 6
2.1.6. Môi trường dữ liệu chung (CDE)........................................................................... 11
2.1.7. Tiến trình tổng quát triển khai áp dụng BIM ......................................................... 11
2.2. Các nghiên cứu về ứng dụng Scan to BIM............................................................ 12
2.2.1. Scan to BIM giúp thu nhập dữ liệu hoàn công trở nên nhanh chóng – Xây dựng
mô hình thực hiện Scan to BIM .............................................................................................. 12
2.2.2. Scan to BIM giúp xác định hiện trạng trước khi thi công..................................... 14
2.2.3. Scan to BIM sẽ mang lại nhiều lợi ích trong công tác thiết kế nâng cấp, mở
rộng 16
2.2.4. Scan to BIM giúp phát hiện và hạn chế các rủi ro gây ra trễ tiến độ.................... 16
2.2.5. Scan to BIM giúp phân tích và kiểm tra, xác minh mức độ chính xác của mô hình
hoàn công ................................................................................................................................. 16
2.2.6. Scan to BIM đem nhiều lợi ích cho công tác thiết kế và thi công ........................ 17
2.2.7. Scan to BIM giúp công tác khảo sát lập bình đồ địa hình chính xác và nhanh chóng
và quản lý khổi lượng .............................................................................................................. 18
2.2.8. Quy trình Scan to BIM cho các ứng dụng khác nhau ........................................... 18
2.2.9. Thiết lập quy trình ứng dụng Scan to BIM ............................................................ 19
vi
2.2.10. Quy trình thực tế Laser Scanning cho công tác số hóa công trình Di sản ........... 20
2.3. Tổng kết................................................................................................................... 23
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 24
3.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu.............................................................................. 24
3.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 26
3.2.1. Phương pháp thu nhập dữ liệu ............................................................................... 26
3.2.2. Đề xuất quy trình thực hiện dự án Scan to BIM trong các giai đoạn ................... 26
3.2.3. Ứng dụng quy trình đề xuất vào công trình thực tế .............................................. 26
3.2.4. Đánh giá quy trình và kết luận ............................................................................... 28
3.3. Tổng kết................................................................................................................... 28
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO BIM
CHO CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG .................................................................................... 29
4.1. Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng ....................... 29
4.2. Giai đoạn I – Chuẩn bị, đề xuất dịch vụ Scan to BIM .......................................... 30
4.2.2. Tiếp nhận thông tin, thu nhập tài liệu ban đầu của công trình, khảo sát sơ bộ
(I.1) 30
4.2.3. Lập phương án khảo sát 3D Laser Scanning sơ bộ, hệ mốc cao tọa độ (I.2)....... 31
4.2.4. Lập kế hoạch thực hiện BIM sơ bộ (Pre-BEP) (I.3) ............................................. 35
4.2.5. Lập hồ sơ đề xuất, đàm phán ký kết hợp đồng dịch vụ Scan to BIM (I.4) .......... 46
4.3. Giai đoạn II - Lập phương án, kế hoạch thực hiện Scan to BIM ......................... 48
4.3.2. Tổ chức và chuẩn bị lập phương án, kế hoạch thực hiện Scan to BIM (II.1) ...... 48
4.3.3. Lập kế hoạch thực hiện BIM (BEP) (áp dụng cho dự án Scan-to-BIM) (II.2).... 49
4.3.4. Lập phương án khảo sát 3D Laser Scanning, hệ mốc cao tọa độ (II.3) ............... 59
4.3.5. Chủ đầu tư phê duyệt (II.4) .................................................................................... 64
4.4. Giai đoạn III - Thực hiện tại hiện trường............................................................... 65
4.4.2. Thu thập và số hóa tài liệu công trình (III.1) ......................................................... 65
4.4.3. Khảo sát hệ cao tọa độ công trình (III.2) ............................................................... 66
4.4.4. Khảo sát thu thập dữ liệu bằng công nghệ 3D Laser Scanning (III.3) ................. 67
4.5. Giai đoạn IV – Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ............................................. 68
4.5.2. Xử lý dữ liệu quét 3D laser, lập mô hình Point cloud (IV.1)................................ 69
4.5.3. Tạo lập mô hình thông tin công trình (BIM) (IV.2) .............................................. 70
4.5.4. Bàn giao sản phẩm cho chủ đầu tư (IV.3) ............................................................. 74
CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN SCAN TO BIM
VÀO DỰ ÁN THỰC TẾ ...................................................................................................... 75
5.1. Giới thiệu dự án áp dụng ........................................................................................ 75
5.1.1. Vị trí dự án .............................................................................................................. 75
5.1.2. Các hạng mục dự án ............................................................................................... 75
5.2. Các giới hạn của quy trình đề xuất khi áp dụng vào công trình thực tế ............... 76
5.3. Thiết bị sử dụng ...................................................................................................... 76
5.4. Phần mềm sử dụng.................................................................................................. 77
5.5. Ứng dụng quy trình đề xuất vào thực tế ................................................................ 78
5.5.1. Lập phương án, kế hoạch thực hiện ....................................................................... 78
vii
5.5.2. Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ....................................................................... 94
5.6. Kết quả thu được ................................................................................................... 105
5.7. Các ứng dụng từ việc quá trình ứng dụng Scan to BIM thực tế ......................... 106
5.7.1. Đánh giá chuyển vị công trình theo thời gian...................................................... 106
5.7.2. Đánh giá chất lượng thi công công trình ............................................................. 107
5.7.3. Nghiệm thu khối lượng thi công thực tế so với thiết kế...................................... 108
5.7.4. Một số ứng dụng khác .......................................................................................... 109
5.8. Đánh giá quy trình đề xuất ................................................................................... 111
5.9. Kết luận ................................................................................................................. 115
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 116
6.1. Kết luận ................................................................................................................. 116
6.2. Những điểm cần cải thiện của nghiên cứu........................................................... 117
6.3. Kiến nghị ............................................................................................................... 117
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ......................................................... 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 120
PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 122
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ............................................................................................... 123
viii
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Ứng dụng Scan to BIM cho công trình [4] ............................................................ 1
Hình 2.1. Mô hình Point Cloud từ máy 3D laser scanning [4] .............................................. 5
Hình 2.2. Định nghĩa LOD theo Tiêu chuẩn quốc tế ISO 19650 [7] .................................... 6
Hình 2.3. LOD theo từng bước phát triển của dự án [7] ........................................................ 6
Hình 2.4. Minh họa cho “Measured Accuracy” [8] ............................................................... 8
Hình 2.5. Minh họa cho Represented Accuracy [8] ............................................................... 8
Hình 2.6. Minh họa cho phương pháp dựng mô hình Simple Fit và Detailed Fit [8] ........ 11
Hình 2.7. Cấu trúc các khu vực thông dụng của CDE [3] ................................................... 11
Hình 2.8. Tiến trình tổng quát triển khai áp dụng BIM theo 348/QĐ-BXD [3] ................ 12
Hình 2.9. Một mô hình tổng quát khi thực hiện dự án Scan to BIM [10] .......................... 13
Hình 2.10. Quy trình tích hợp BIM và 3D laser scanning để quản lý khối lượng [18]
................................................................................................................................. 18
Hình 2.11. Quy trình mô hình BIM hoàn công [19] ............................................................ 19
Hình 2.12. Quy trình Scan to BIM đề xuất [20] ................................................................... 20
Hình 2.13. Quy trình quét tại thực địa [21] ........................................................................... 21
Hình 2.14. Quy trình xử lý point cloud [21] ......................................................................... 22
Hình 2.15. Quy trình Scan to HBIM [21] ............................................................................. 23
Hình 3.1. Quy trình thực hiện nghiên cứu ............................................................................ 24
Hình 3.2. Máy Scan Trimble SX12 [22] ............................................................................... 27
Hình 3.3. Máy Scan Trimble X7 [23] ................................................................................... 27
Hình 4.1. Quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng ..................... 29
Hình 4.2. Giai đoạn I – Chuẩn bị, đề xuất dịch vụ ............................................................... 30
Hình 4.3. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 [8] .......... 33
Hình 4.4. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 (tiếp
theo) [8] ................................................................................................................................. 34
Hình 4.5. Ma trận phát triển mô hình theo “BIM software guidelines” [24] ..................... 39
Hình 4.6. Ma trận phát triển mô hình theo “BIM software guidelines” [24] (tiếp
theo) ......................................................................................................................................... 39
Hình 4.7. LOD của cột thép được mô tả theo BIM Forum [9] ............................................ 40
Hình 4.8. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 [8] .......... 40
Hình 4.9. Quy định mức độ LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD 2016 (tiếp
theo) [8] ................................................................................................................................. 41
Hình 4.10. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................. 42
Hình 4.11. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 45
Hình 4.12. Giai đoạn II – Lập phương án, kế hoạch thực hiện ........................................... 48
Hình 4.13. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................. 51
Hình 4.14. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ....................... 51
Hình 4.15. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 54
Hình 4.16. Quy ước màu sắc hệ thống trên mô hình BIM .................................................. 55
Hình 4.17. Quy ước màu sắc hệ thống Piping và Plumbing trên mô hình BIM [24] ........ 55
Hình 4.18. Quy ước màu sắc hệ thống HVAC và Phòng cháy chữa cháy trên mô
hình BIM [24] .......................................................................................................................... 56
Hình 4.19. Quy ước màu sắc hệ thống Điện trên mô hình BIM [24] ................................. 56
ix
Hình 4.20. Quy ước đặt tên tệp tin [3] .................................................................................. 56
Hình 4.21. Quy tắc đặt tên đối tượng [3] .............................................................................. 56
Hình 4.22. Quy trình khảo sát 3D.......................................................................................... 60
Hình 4.23. Quy định mức độ chính xác LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD
2016 [8] ................................................................................................................................. 62
Hình 4.24. Quy định mức độ chính xác LOA của các cấu kiện, thiết bị theo USIBD
2016 (tiếp theo) [8] .................................................................................................................. 62
Hình 4.25. Giai đoạn III - Thực hiện tại hiện trường ........................................................... 65
Hình 4.26. Giai đoạn IV – Xử lý dữ liệu, tạo lập mô hình BIM ......................................... 68
Hình 4.27. Quy trình phối hợp, kiểm tra mô hình BIM và giải quyết xung đột mô
hình ........................................................................................................................................... 71
Hình 4.28. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ....................... 71
Hình 5.1. Khu xử lý nước (WTS) và Khu xử lý nước thải (WWTS) của Nhà máy
nhiệt điện Vĩnh Tân 4 Mở rộng. ............................................................................................. 75
Hình 5.2. Tổng mặt bằng của dự án ...................................................................................... 75
Hình 5.3. Các hạng mục của dự án........................................................................................ 76
Hình 5.4. Thông số máy Scan Trimble SX12 [22] .............................................................. 77
Hình 5.5. Thông số máy Scan Trimble X7 [23] ................................................................... 77
Hình 5.6. Mức độ LOD được thống nhất cho dự án ............................................................ 80
Hình 5.7. Quy trình tổng thể lập mô hình BIM từ mô hình đám mây điểm point
cloud ........................................................................................................................................ 83
Hình 5.8. Quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ............................................................... 84
Hình 5.9. Quy ước đặt tên tài liệu [3].................................................................................... 86
Hình 5.10. Quy tắc đặt tên đối tượng [3] .............................................................................. 86
Hình 5.11. Cấu trúc các khu vực của CDE [3] ..................................................................... 87
Hình 5.12. Các khu vực được thiết lập trên CDE Autodesk BIM 360 Docs...................... 87
Hình 5.13. Phân quyền truy cập trên CDE BIM 360 Docs ................................................. 88
Hình 5.14. Quy trình khảo sát 3D của dự án ........................................................................ 90
Hình 5.15. Quy trình xử lý dữ liệu quét 3D laser ................................................................. 95
Hình 5.16. Quy trình tạo lập mô hình BIM từ mô hình đám mây điểm point cloud ......... 96
Hình 5.17. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Pipe rack theo LOA 30 ........................................................................................................... 99
Hình 5.18. Thep góc L lắp ngược so với mô hình BIM....................................................... 99
Hình 5.19. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử muối theo LOA 30 ................................................................................................. 100
Hình 5.20. Phần mái của Nhà khử muối bị võng so với mô hình BIM ............................ 100
Hình 5.21. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Phòng điều khiển và nhà tủ bảng điện theo LOA 20 .......................................................... 101
Hình 5.22. Vị trí point cloud chưa được lọc nhiễu dẫn tới kết quả phần mềm Trimble
Realworks báo lỗi .................................................................................................................. 101
Hình 5.23. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà lọc than hoạt tính,̣ khử khoáng theo LOA 20 .............................................................. 102
Hình 5.24. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 1 theo LOA 20 ...................................................................................................... 102
Hình 5.25. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 2 theo LOA 20 ...................................................................................................... 103
x
Hình 5.26. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà bơm 3 theo LOA 20 ...................................................................................................... 103
Hình 5.27. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử nước theo LOA 20 ................................................................................................. 104
Hình 5.28. Kiểm tra mô hình BIM As-Built và mô hình Point cloud của hạng mục
Nhà khử nước theo LOA 20 ................................................................................................. 104
Hình 5.29. Point cloud của thiết bị chưa được tách ra khỏi dữ liệu point cloud phục
vụ cho bộ môn xây dựng ...................................................................................................... 105
Hình 5.30. Mô hình point cloud tổng thể của công trình ................................................... 105
Hình 5.31. Mô hình BIM As-Built tổng thể của công trình .............................................. 106
Hình 5.32. Kiểm tra chuyển vị của hệ khung giữa, võng 46mm....................................... 107
Hình 5.33. Kiểm tra chuyển vị của hệ khung đầu hồi, không bị võng.............................. 107
Hình 5.34. Kiểm tra chất lượng thi công, thực tế lệch 150mm so với thiết kế................. 107
Hình 5.35. Mô hình cấu kiện tường theo thiết kế (bên trái) và mô hình cấu kiện
tường theo point cloud (phải) của hạng mục Phòng điều khiển và nhà tủ điện ................ 108
Hình 5.36. Mô hình BIM As-Built được ứng dụng cho công tác nâng cấp và cải tạo
công trình ............................................................................................................................... 109
Hình 5.37. Thông tin phi hình học của thiết bị được số hóa trong mô hình BIM ............ 110
Hình 5.38. Môi trường điện tử công trình được lưu trữ trên nền tảng CDE Autodesk
BIM 360 Docs một cách lâu dài ........................................................................................... 110
Hình 5.39. Mô hình BIM As-Built được lưu trữ lâu dài trên nền tảng CDE Autodesk
BIM 360 Docs ....................................................................................................................... 111
Hình 5.40. Mô hình BIM MEP cập nhật theo point cloud phục vụ cho các công tác
quản lý tài sản, thiết bị .......................................................................................................... 111
xi
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1. Quy trình BIM với truyền thống............................................................................. 4
Bảng 2.2. Các cấp độ chỉ định độ chính xác ........................................................................... 7
Bảng 2.3. Mô hình tổng quát khi thực hiện dự án Scan to BIM .......................................... 13
Bảng 2.4. Kết quả thu được của hai Case study [11] ........................................................... 15
Bảng 2.5. Nội dung các bước ................................................................................................. 19
Bảng 3.1. Các bước thực hiện ................................................................................................ 25
Bảng 4.1. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 31
Bảng 4.2. Mục tiêu khảo sát ................................................................................................... 32
Bảng 4.3. Phạm vi công việc.................................................................................................. 32
Bảng 4.4. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 33
Bảng 4.5. Mục tiêu áp dụng BIM và ứng dụng BIM cho dự án .......................................... 36
Bảng 4.6. Nội dung áp dụng BIM ......................................................................................... 37
Bảng 4.7. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ........................ 43
Bảng 4.8. Tài liệu kỹ thuật của công trình ............................................................................ 46
Bảng 4.9. Phần mềm và phiên bản ........................................................................................ 54
Bảng 4.10. Kế hoạch họp dự án ............................................................................................. 57
Bảng 4.11. Tài liệu kỹ thuật của công trình .......................................................................... 58
Bảng 4.12. Mục tiêu khảo sát................................................................................................. 59
Bảng 4.13. Phạm vi công việc ............................................................................................... 59
Bảng 4.14. Hệ cao tọa độ dự án ............................................................................................. 59
Bảng 4.15. Nhân lực tham gia công tác khảo sát bao gồm .................................................. 60
Bảng 4.16. Thiết bị khảo sát................................................................................................... 60
Bảng 4.17. Phần mềm sử dụng .............................................................................................. 60
Bảng 4.18. Tài liệu thu thập ................................................................................................... 61
Bảng 4.19. Khối lượng công tác ............................................................................................ 64
Bảng 4.20. Tài liệu kỹ thuật của công trình .......................................................................... 66
Bảng 5.1. Mục tiêu áp dụng BIM và ứng dụng BIM cho dự án .......................................... 78
Bảng 5.2. Nội dung áp dụng BIM ......................................................................................... 78
Bảng 5.3. : Bảng phân chia dự án theo khu vực ................................................................... 81
Bảng 5.4. Bảng phân chia dự án theo chuyên ngành............................................................ 81
Bảng 5.5. Quy định mức độ chính xác LOA cho dự án ....................................................... 81
Bảng 5.6. Tiêu chuẩn áp dụng ............................................................................................... 82
Bảng 5.7. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ........................ 84
Bảng 5.8. Phần mềm và phiên bản ........................................................................................ 88
Bảng 5.9. Kế hoạch họp dự án ............................................................................................... 89
Bảng 5.10. Thiết bị khảo sát................................................................................................... 90
Bảng 5.11. Phần mềm sử dụng .............................................................................................. 91
Bảng 5.12. Thông số kỹ thuật của máy quét 3D Laser ........................................................ 92
Bảng 5.13. Thời gian và khoảng cách giữa các điểm quét máy Trimble X7...................... 92
Bảng 5.14. Thông số của máy Trimble SX12 ...................................................................... 92
Bảng 5.15. Quy định mức độ chính xác LOA cho dự án ..................................................... 93
Bảng 5.16. Số phút cho mỗi lần quét của thiết bị 3D Laser Scanning ................................ 93
Bảng 5.17. Chi tiết các bước trong quy trình phối hợp nội bộ của nhà thầu ...................... 96
xii
Bảng 5.18. So sánh khối lượng tường xây từ mô hình BIM-Design và BIM As Built
của hạng mục Phòng điều khiển và nhà tủ điện .................................................................. 108
Bảng 5.19. Bảng đánh giá và so sánh quy trình đề xuất với các quy trình hiện có .......... 112
xiii
MỤC LỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT Thuật ngữ Từ tiếng Anh Viết tắt
Industry Foundation
1 Định dạng tập tin IFC IFC
Classes
Kế hoạch chuyển giao Task Information
2 TIDP
thông tin nhiệm vụ Delivery Plan
Kế hoạch chuyển giao Master Information
3 MIDP
thông tin tổng thể Delivery Plan
Kế hoạch thực hiện
4 BIM Execution Plan BEP
BIM
Kế hoạch thực hiện Pre Appointment
5 Pre-BEP
BIM sơ bộ BEP
6 Mô hình BIM BIM Model BIModel
Môi trường dữ liệu Common Data
7 CDE
chung Environments
Mức độ phát triển
8 Level of Development LOD
thông tin
Exchange
Yêu cầu về thông tin
9 Information EIR
trao đổi
Requirements
Mô hình đám mây
10 Point Cloud Model PCM
điểm
11 Mức độ chính xác Level of Accuracy LOA
xiv
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Công tác ứng dụng BIM được xem là sẽ giúp nâng cao chất lượng trong ngành xây
dựng. Bên cạnh BIM trong giai đoạn thiết kế và thi công, BIM trong giai đoạn quản lý
vận hành, sửa chữa công trình cũng cần thiết, đặc biệt đối với các công trình đã hoàn
tất việc xây dựng và chưa có điều kiện áp dụng công nghệ.
Công nghệ Scan-To-BIM được sử dụng cho các khu vực và công trình đã hoàn tất xây
dựng trong nhiều năm.
Sau thời gian lưu trữ hồ sơ hoàn thành công trình theo Điều 26 Nghị định 06/2021/NĐ-
CP [1], các thông tin của công trình có thể được quản lý rời rạc,... Các công trình xây
dựng khi vận hành nếu có chất lượng hồ sơ hoàn công được quản lý kém thì sẽ ảnh
hưởng đến việc vận hành, bảo trì, sửa chữa, xem xét các yếu tố khi thiết kế cải tạo, mở
rộng, đánh giá độ an toàn theo thời gian… Vì thế, khi ứng dụng Scan to BIM, các thông
tin về hiện hữu của công trình sẽ được ghi lại chi tiết và chuẩn xác. Nhờ các ưu điểm
đó, việc phục hồi các thông tin hoàn công đã bị hư hỏng trở nên dễ dàng. Từ đó, khi
vận hành, ta có thể sử dụng không gian ba chiều của công trình thay vì phải đi thực
địa, đặc biệt là các khu vực có mức độ an toàn không như trong các công trình Nhà
máy điện mà kỹ sư không thể đến trực tiếp. Ngoài ra, ứng dụng Scan to BIM có thể
phát hiện các sai khác hay chuyển vị của công trình theo thời gian, góp phần giúp xem
xét mức độ an toàn của công trình. Thêm nữa, khi ứng dụng Scan to BIM sẽ giúp tạo
ra một thư viện điện tử công trình.
Trong 25 ứng dụng BIM được giới thiệu bởi trường PennState College of Engineering
thì Scan to BIM là ứng dụng đầu tiên [2]. Đây cũng là một nội dung áp dụng BIM
thông dụng được đề cập trong Phụ lục 1 Quyết định 348 của Bộ Xây dựng [3].
Hình 1.1. Ứng dụng Scan to BIM cho công trình [4]
Với những lợi ích mà Scan to BIM mang lại, ứng dụng vẫn chưa thực sự nổi bật và
phổ biến tại Việt Nam do gặp nhiều khó khăn về chi phí thiết bị, các phần mềm chuyên
dụng để xử lý dữ liệu lại phức tạp, các yêu cầu cao về trình độ chuyên môn của người
kỹ sư,… Vì thế, việc phân tích các lợi ích mà Scan to BIM có thể mang lại và các quy
1
trình thực hiện dự án Scan to BIM đang là một trong những nghiên cứu có tính thực
tiễn cao và đang được quan tâm hiện nay.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Luận văn hướng đến việc tìm hiểu, phân tích các khái niệm cần phải nắm khi thực
hiện một dự án Scan to BIM.
Từ các tài liệu, nghiên cứu thu nhập được, Luận văn xây dựng quy trình thực hiện
dự án Scan to BIM cho các công trình xây dựng để các tổ chức, doanh nghiệp có thể
tham khảo nếu muốn phát triển dịch vụ Scan to BIM.
Sau đó, áp dụng quy trình vừa xây dựng nhằm ứng dụng Scan to BIM cho một dự
án Nhà máy nhiệt điện để đánh giá tính hiệu quả của quy trình đề xuất và các lợi ích
của ứng dụng Scan to BIM trong thực tiễn. Từ đó, đưa ra những kiến nghị và kết
luận để có thể phát triển dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây dựng.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
Các nội dung của luận văn được thể hiện qua các bước cụ thể:
Luận văn phân tích các khái niệm cơ bản cần phải nắm khi thực hiện một dự án
Scan to BIM.
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM ở các giai đoạn cho công trình
xây dựng.
Nghiên cứu áp dụng quy trình đề xuất vừa xây dựng để ứng dụng thực tiễn Scan
to BIM cho một dự án Nhà máy nhiệt điện và sử dụng công nghệ 3D Laser
scanning để sản xuất ra mô hình point cloud bằng các máy chuyên dụng là
Trimble SX12 và máy Trimble X7.
Sau khi có được point cloud từ máy Scan, tiến hành xử lí point cloud qua các
phần mềm chuyên dụng của hãng Trimble.
Từ đó, ứng dụng point cloud đã xử lý với mô hình BIM đã có hoặc làm cơ sở để
tạo dựng các mô hình BIM hoàn công nhằm ứng dụng các lợi ích khác nhau và
đánh giá tính thực tiễn, khả thi của các ứng dụng.
Nghiên cứu tổng kết và đánh giá tính hiệu quả của quy trình vừa xây dựng thông
qua việc ứng dụng thực tiễn và đưa ra các kết luận, kiến nghị để có thể phát triển
dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây dựng.
1.2.3. Tính cần thiết và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu
Với những lợi ích mà Scan to BIM mang lại, ứng dụng vẫn chưa thực sự nổi bật và
phổ biến tại Việt Nam. Vì vậy, mục tiêu của nghiên cứu là hướng đến việc phân tích
các khái niệm cơ bản khi áp dụng Scan to BIM và xây dựng quy trình khi thực hiện
một dự án Scan to BIM qua các giai đoạn. Bên cạnh đó, thông qua việc ứng dụng
quy trình đề xuất cho một dự án thực tiễn nhằm đánh giá tính khả thi hiệu quả của
quy trình và hiệu quả của các ứng dụng Scan to BIM. Từ đó đưa ra các kết luận và
kiến nghị để có thể phát triển dịch vụ Scan to BIM trong tương lai của ngành Xây
dựng.
2
1.3. Đóng góp dự kiến của nghiên cứu
1.3.1. Đóng góp về mặt học thuật
Bài viết đóng góp thêm tài liệu về công tác ứng dụng Scan to BIM trong ngành
xây dựng.
Bài viết đánh giá mức độ hiệu quả trong việc ứng dụng Scan to BIM trong thực
tiễn.
1.3.2. Đóng góp về mặt thực tiễn
Bài viết đề xuất công nghệ mới, dịch vụ mới là Scan to BIM với các lợi ích mang
lại.
Xây dựng quy trình thực hiện dự án Scan to BIM cho công trình xây dựng.
Giúp các doanh nghiệp tham khảo nếu muốn phát triển hay áp dụng quy trình
Scan to BIM.
3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Cơ sở lý thuyết
2.1.1. BIM và Scan to BIM
1. BIM
BIM (Building Information Modeling, viết tắt BIM) là tiến trình tạo dựng và sử
dụng mô hình thông tin kỹ thuật số cho các công tác từ thiết kế, thi công đến quản
lý vận hành công trình [5].
Bảng 2.1. Quy trình BIM với truyền thống
Cách truyền thống Quy trình BIM
Các thông tin đơn lẻ Các thành phần mô hình trên môi trường
3D với kích thước 3 chiều, liên kết chặt
chẽ cho thiết kế, thi công và vận hành.
Cách truyền thống Quy trình BIM
Các thành phần mô hình trên các phần Các thành phần mô hình trên cùng một
mềm, nền tảng riêng biệt. nền tảng chung, giúp người tham gia thực
VD: hiện dự án tiếp cận với 1 nguồn thông tin
duy nhất, tránh việc không đồng nhất,
Bản vẽ: CAD đảm bảo độ chính xác tốt hơn.
Phối cảnh: Sketchup VD:
Khối lượng: Excel Bản vẽ, phối cảnh, khối lượng: Revit
Hiệu chỉnh thủ công Các thành phần mô hình trên môi trường
3D với kích thước 3 chiều, liên kết chặt
chẽ giúp việc hiệu chỉnh trở nên tự động.
Làm việc trên các ứng dụng CAD Quy trình làm việc liên tục trên desktop
desktops + cloud
Hạn chế việc tích hợp các phần mềm Tích hợp thêm các phần mềm khác vào
mô hình BIM để phát triển mô hình từ 3D
lên 4D/5D/6D/7D
2. Scan to BIM
Trong quy trình Scan to BIM, một máy quét laser được sử dụng để chụp quét 3D
chính xác về các dữ liệu thực trên một dự án (công nghệ 3D Laser Scanning). Dữ
liệu quét dưới dạng đám mây điểm hay point cloud là tập hợp các điểm trong không
gian 3 chiều kỹ thuật số sẽ cho chúng ta có được một dữ liệu hình ảnh của vật thể
dưới dạng là nhiều điểm trong không gian và mỗi điểm đó mang một tọa độ x,y,z.
4