龍梅 李博勤 李國(guó)鑫

摘要：BIM信息模擬技術(shù)是一項(xiàng)科學(xué)合理、便于復(fù)查、信息透明的系統(tǒng)性工程，依靠該技術(shù)各個(gè)參與者可以針對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整溝通，實(shí)現(xiàn)建筑模型信息的共享。文章介紹了BIM技術(shù)應(yīng)用的特征，并以南寧地鐵1號(hào)線為例，研究了BIM技術(shù)在地鐵工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理等方面的應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地鐵工程;數(shù)據(jù)庫(kù);建立應(yīng)用;研究

0 引言

在大數(shù)據(jù)不斷深入發(fā)展的信息化時(shí)代，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平日益提高，傳統(tǒng)的建筑工程生產(chǎn)模式已經(jīng)滿足不了社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化高速發(fā)展的需求。隨著現(xiàn)階段新的生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式逐漸發(fā)生改變，BIM技術(shù)在時(shí)代發(fā)展的需求中應(yīng)運(yùn)而生，其通過(guò)所建立的三維建筑模式為促進(jìn)現(xiàn)代化建筑工程項(xiàng)目發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。在實(shí)際運(yùn)用中，BIM技術(shù)具有承載大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的相關(guān)綜合性數(shù)字化信息起到為工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理提供數(shù)據(jù)支撐的作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)所涉及的各生產(chǎn)管理部門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)的協(xié)同和共享?；诖?，面對(duì)施工技術(shù)難度復(fù)雜的地鐵工程項(xiàng)目，通過(guò)BIM技術(shù)建立地鐵工程數(shù)據(jù)庫(kù)并應(yīng)用實(shí)踐，能夠?yàn)轫?xiàng)目施工建設(shè)管理提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用特征

BIM技術(shù)是一項(xiàng)工程施工當(dāng)中的重要應(yīng)用型技術(shù)，其基本意義在于能夠以三維數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)，發(fā)揮其基本的功能，使信息修改更為便利。BIM技術(shù)能夠給建筑物的物理信息進(jìn)行系統(tǒng)地標(biāo)注，包括建筑物的地理信息、空間位置、基本尺寸和基本材質(zhì)。同時(shí)，BIM也能夠在土木工程項(xiàng)目成本控制中發(fā)揮積極作用。其特征如下：

（1）可視化?？梢暬ǔ？梢詫⑵浣忉尀樗?jiàn)即所得。利用其可視化特點(diǎn)，工程參與者可以輕松獲得相關(guān)的建筑模型信息，可將模型三維化便于工作人員進(jìn)行分析，解決二維施工圖所造成的諸多不便，最大可能地降低建筑模型信息的錯(cuò)誤傳遞。通過(guò)BIM技術(shù)的可視化特征，實(shí)現(xiàn)建筑信息的可視化，便于直觀了解到建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造運(yùn)營(yíng)過(guò)程的各項(xiàng)流程。

（2）協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性特征是工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵內(nèi)容，主要是由于建筑工程結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，涉及諸多專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，需要良好的協(xié)調(diào)性才能使整個(gè)項(xiàng)目順利運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到有效節(jié)約成本以及按時(shí)交工的目標(biāo)。BIM技術(shù)可促進(jìn)建筑項(xiàng)目的協(xié)調(diào)性，其將各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)集成至平臺(tái)，將傳統(tǒng)二維圖紙解決不了的問(wèn)題，透視到三維模型中進(jìn)行優(yōu)化解決。

（3）模擬器。模擬技術(shù)的主要特征，不僅是能夠模擬建筑物，還可以做到模擬實(shí)際施工中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的事物。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)筑模擬;在施工環(huán)節(jié)，該技術(shù)可以進(jìn)行4D進(jìn)度模擬;在后續(xù)的運(yùn)維環(huán)節(jié)，可以將相關(guān)安全緊急情況進(jìn)行模擬，尤其是火災(zāi)，高密度人員區(qū)域的疏散等，確保整個(gè)項(xiàng)目的安全性。

2 BIM技術(shù)在地鐵工程數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)用中的優(yōu)越性特征，筆者結(jié)合自身工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)其所在地鐵工程數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用展開(kāi)分析。根據(jù)廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院與南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司的合作協(xié)定，以地鐵1號(hào)線為例，對(duì)軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理等方面情況進(jìn)行介紹，分析了軌道交通設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，特別是在施工生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中BIM技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。

2.1 具體應(yīng)用步驟

BIM技術(shù)應(yīng)用在地鐵工程施工安全上需要將各個(gè)元素進(jìn)行融合和有機(jī)利用。通過(guò)BIM技術(shù)從最初的管理方案到工程驗(yàn)收，將各項(xiàng)工序進(jìn)行有機(jī)配合才能對(duì)整體進(jìn)行無(wú)遺漏的控制和管理，特別是將安全問(wèn)題和安全生產(chǎn)意識(shí)進(jìn)行到底。為突出安全管理的效果，我們可以將BIM技術(shù)運(yùn)用在施工設(shè)計(jì)圖上，用更直觀的方式呈現(xiàn)出最優(yōu)的施工方案。

（1）將地鐵工程項(xiàng)目模型構(gòu)建起來(lái)，在施工的過(guò)程中結(jié)合模型，運(yùn)用BIM技術(shù)讓施工的現(xiàn)狀和管理模式更直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。（2）對(duì)地鐵工程項(xiàng)目的安全信息進(jìn)行集成，運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建的模型與之前其他技術(shù)構(gòu)建的模型最本質(zhì)的區(qū)別，是包含了工程施工安全的多項(xiàng)信息，在實(shí)際的處理過(guò)程中更加直接、高效。（3）以之前構(gòu)建的安全管理模型系統(tǒng)為載體，充分利用該系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)和信息，及時(shí)對(duì)工程的安全施工方案進(jìn)行調(diào)整，并且將相關(guān)的流程和操作過(guò)程細(xì)化，對(duì)施工的第一現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行還原度盡可能高的模擬。

2.2 地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)框架

南寧地鐵車(chē)站采用明挖的方式居多，主要結(jié)構(gòu)為雙層雙框模式，這就需要結(jié)合車(chē)站的實(shí)際情況建立對(duì)應(yīng)的車(chē)站結(jié)構(gòu)模型框架數(shù)據(jù)庫(kù)。如雙層三跨車(chē)站模式是通過(guò)12個(gè)族類(lèi)型參數(shù)完成相應(yīng)的控制，通過(guò)采用BIM技術(shù)將復(fù)雜的構(gòu)建模式進(jìn)行優(yōu)化，將許多的構(gòu)建環(huán)節(jié)與步驟進(jìn)行了省略，極大地降低了整個(gè)車(chē)站結(jié)構(gòu)框架模式形成的時(shí)間。在構(gòu)建縱向立柱牌數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要通過(guò)對(duì)車(chē)站長(zhǎng)度及其他數(shù)據(jù)進(jìn)行核算并生成，計(jì)算速度大大增加，提高了整個(gè)車(chē)站結(jié)構(gòu)架構(gòu)的效率。車(chē)站結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，利用相關(guān)維度對(duì)車(chē)站結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行整體的控制分析[1]。圖1所示為地鐵采用明挖法施工車(chē)站結(jié)構(gòu)。

2.3 鋼筋混凝土樁

地鐵工程建設(shè)中的鋼筋混凝土樁數(shù)據(jù)庫(kù)文件需要提前做好，便于在后續(xù)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用時(shí)可以直接調(diào)用與優(yōu)化。鋼筋混凝土樁數(shù)據(jù)庫(kù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以結(jié)合8個(gè)維度，如樁半徑、樁頭長(zhǎng)、樁尖半徑、樁身長(zhǎng)等，對(duì)整個(gè)鋼筋混凝土樁進(jìn)行控制分析[1]。鋼筋混凝土樁的情況會(huì)隨著相關(guān)參數(shù)的改變而進(jìn)行調(diào)整，從而滿足整個(gè)地鐵工程的具體需要。

2.4 地鐵工程基于數(shù)據(jù)庫(kù)的施工優(yōu)化方案

BIM數(shù)據(jù)庫(kù)多應(yīng)用于初期地鐵建模，不僅速度快，而且參數(shù)化的控制節(jié)點(diǎn)便于整個(gè)車(chē)站模型的調(diào)整，有利于后期地鐵工程的持續(xù)優(yōu)化與補(bǔ)充。充分運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建地鐵數(shù)據(jù)庫(kù)模型，使得整個(gè)模型具有更高的科學(xué)水平，且更具有可操控性。另外，將BIM數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用到實(shí)際地鐵車(chē)站施工可保證現(xiàn)場(chǎng)施工的準(zhǔn)確性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工狀況的深度模擬有利于地鐵建筑規(guī)劃的優(yōu)化，從理論角度利于地鐵車(chē)站建筑項(xiàng)目的完成。例如通過(guò)地鐵工程BIM技術(shù)模擬基坑開(kāi)挖的土方模型，通過(guò)挖掘機(jī)將每一次開(kāi)挖的土方數(shù)量進(jìn)行平均預(yù)估，再將模型劃分為固定標(biāo)準(zhǔn)的立體房模型，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，使得整個(gè)開(kāi)挖土方的工程具有可參考性。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)施工中BIM技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段對(duì)于地鐵施工的要求越來(lái)越高，不僅追求速度，而且對(duì)于地鐵建設(shè)的質(zhì)量和外觀都有更高的要求，地鐵工程的設(shè)計(jì)施工也越來(lái)越復(fù)雜。在地鐵施工的過(guò)程中會(huì)用到很多的機(jī)械設(shè)備、施工原材料和構(gòu)件預(yù)制品。其中，機(jī)械設(shè)備安裝不規(guī)范會(huì)給施工帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)，原材料多次搬運(yùn)和裝卸會(huì)增加材料損耗與浪費(fèi)，構(gòu)件預(yù)制品堆放與組裝不當(dāng)會(huì)影響施工效率和安全。地鐵施工環(huán)境復(fù)雜多變，存在較多的不可控因素，利用BIM技術(shù)管理現(xiàn)場(chǎng)施工成為提高生產(chǎn)效率的重要舉措，可以有效減少地鐵工地的潛在隱患，避免發(fā)生事故。在地鐵基坑開(kāi)挖過(guò)程中，BIM技術(shù)可以模擬基坑開(kāi)挖模型，通過(guò)Revit建立起三維虛擬模型，安排虛擬的開(kāi)挖施工作業(yè)，對(duì)每次開(kāi)挖土方量進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，對(duì)每項(xiàng)施工工序方案進(jìn)行優(yōu)化（如圖2所示）。BIM技術(shù)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)模擬，把材料搬運(yùn)的全過(guò)程分階段做成課件，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化地把控施工原材料管理，并通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)實(shí)施方案中的漏洞，根據(jù)模擬的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，不斷完善施工組織方案，節(jié)約資源和成本，避免安全隱患發(fā)生。

2.6 安全組織管理的BIM技術(shù)應(yīng)用

一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素要是未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，容易給地鐵工程帶來(lái)重大的安全隱患。如果運(yùn)用BIM技術(shù)建立工程項(xiàng)目模型，對(duì)安全因素進(jìn)行歸類(lèi)和具體化分析，能夠有效地識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)因素。BIM技術(shù)立體模型還可以對(duì)信息進(jìn)行歸類(lèi)和匯總，提高安全風(fēng)險(xiǎn)因素的識(shí)別度。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于如何將該技術(shù)應(yīng)用于地鐵工程安全施工管理上尚處于摸索階段，在全面性和規(guī)范性上還需進(jìn)一步探索研究。首先是精細(xì)化安全組織管理需求，大多數(shù)地鐵工程項(xiàng)目的施工和管理辦法較為傳統(tǒng)，具有一定的認(rèn)識(shí)局限性，在管理組織上可能難以做到精細(xì)化，導(dǎo)致大多數(shù)工程項(xiàng)目存在管理效率低的安全隱患。BIM技術(shù)依托于信息化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)化、精細(xì)化管理需求，因而被大量運(yùn)用到安全管理上。實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目精細(xì)化安全管理，應(yīng)根據(jù)需求制訂量化標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)職能、崗位等劃分具體職責(zé)，對(duì)地鐵工程項(xiàng)目安全管理進(jìn)行檢查整改，BIM技術(shù)在支撐持續(xù)跟蹤檢查方面能夠使得總體目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

3 結(jié)語(yǔ)

由于BIM技術(shù)產(chǎn)生于國(guó)外，我國(guó)的地鐵工程也是在改革開(kāi)放這幾十年才大規(guī)模興起的，相對(duì)于國(guó)內(nèi)的建筑業(yè)來(lái)講BIM技術(shù)屬于比較新穎的信息化技術(shù)。BIM技術(shù)作為工程項(xiàng)目生產(chǎn)建設(shè)重要的應(yīng)用型技術(shù)，其基本意義在于能夠以三維數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ)，發(fā)揮其基本功能，更加便利地修改各項(xiàng)信息，并進(jìn)行深化。本文以地鐵工程項(xiàng)目為例，展開(kāi)BIM技術(shù)在地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)控制中的應(yīng)用研究，得出以下結(jié)論：

（1）利用BIM技術(shù)能夠創(chuàng)新和集成地鐵工程項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)，并能夠通過(guò)具體的計(jì)算與分析，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行發(fā)散性構(gòu)思，優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)方案[2]。

（2）充分利用BIM技術(shù)建立地鐵工程數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化和效益分析，并根據(jù)成本控制策略，落實(shí)成本最低化原則，對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和施工模擬，節(jié)約項(xiàng)目建設(shè)成本，提高項(xiàng)目生產(chǎn)建設(shè)質(zhì)量，確保地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)效益。

（3）BIM技術(shù)在安全組織管理的應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)意義上的管理模式，它通過(guò)對(duì)地鐵施工進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)精細(xì)化的安全管理，搭建精確、細(xì)致、及時(shí)、靈活的安全組織管理體系，通過(guò)細(xì)化管理層實(shí)現(xiàn)大范圍、深層次的管理，避免傳統(tǒng)管理過(guò)程中的指揮路徑過(guò)長(zhǎng)和不能及時(shí)溝通的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)地鐵項(xiàng)目施工的安全可控性。

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