BIM技術(shù)在地鐵施工管理中的應(yīng)用研究

卜 憲 龍

(中鐵三局集團第四工程有限公司，北京 102300)

建筑行業(yè)包含的內(nèi)容有鐵路施工、橋梁修筑、房屋建造等。近十年來我國的建筑行業(yè)發(fā)展正處于蒸蒸日上的時期，國家固定資產(chǎn)投資額與建筑工程市場的規(guī)模同步增長，全社會固定資產(chǎn)投資的高速增長也進一步推動了中國建筑行業(yè)的發(fā)展。據(jù)不完全數(shù)據(jù)表示，2016年建筑行業(yè)總產(chǎn)值已達到19.07萬億元。中國建筑行業(yè)的發(fā)展所帶來的經(jīng)濟效益占中國GDP的45%，建筑行業(yè)的興起也解決了國民的就業(yè)問題。隨著科學技術(shù)的革新，BIM技術(shù)漸漸被引進到建筑行業(yè)中為整個行業(yè)造成極大的影響。

1 BIM技術(shù)的發(fā)展進程

BIM技術(shù)的中文全稱是建筑信息模型，是由國外的一家大型建筑公司Autodesk在2002年提出的。該模型一經(jīng)提出就受到界內(nèi)的廣泛認同，之后就廣泛應(yīng)用于世界各地的建筑行業(yè)中。建筑行業(yè)中廣泛使用的還有多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種信息技術(shù)，其中信息技術(shù)和BIM技術(shù)成為建筑業(yè)在21世紀持續(xù)發(fā)展的命脈。在工程設(shè)計行業(yè)中，CAD技術(shù)的普遍運用已經(jīng)徹底把工程設(shè)計人員從傳統(tǒng)的設(shè)計計算和繪圖中解放出來，這樣就可以把更多的精力投入到方案優(yōu)化和改進上，極大地提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量并縮短了設(shè)計周期。城市建設(shè)和規(guī)劃中利用人工智能技術(shù)可以全面地為工程項目的方案提供技術(shù)上的修正和決策。自BIM技術(shù)的概念出世以來，建筑工程的CAD正朝著智能化、集成化和信息化的BIM方向靠近。BIM技術(shù)支撐著工程項目全生命周期的每一個方向和每一個細微的環(huán)節(jié)。信息處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)和可視化技術(shù)都是基于BIM技術(shù)的設(shè)計原理上的一些分支。可以說沒有BIM技術(shù)的應(yīng)用，建筑業(yè)的發(fā)展可能還處于前十年的發(fā)展階段中。

2 BIM技術(shù)的作用

BIM技術(shù)是基于計算機輔助設(shè)計CAD技術(shù)上的一個進階，CAD只能將設(shè)計施工圖紙以二維的形式呈現(xiàn)，并且二維圖形信息格式容易導致交換過程中大量的非圖形信息丟失，這會導致諸如建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率降低、資源浪費、協(xié)同工作進展得緩慢等一系列的障礙。在BIM技術(shù)未被引進之前，建筑工程軟件之間的信息交換是毫無規(guī)律的，只要其中任何一個軟件的接口出現(xiàn)錯誤，所有相連接的軟件都需要重新編寫程序。因此單純的二維圖像信息已經(jīng)不能滿足建筑設(shè)計師的需要。而BIM技術(shù)的發(fā)展恰好能彌補這些缺陷，因為BIM技術(shù)是以三維圖形為主的電腦輔助設(shè)計。BIM技術(shù)的核心內(nèi)容是將實體的建筑物通過三維的形式展現(xiàn)在設(shè)計師面前，使建筑物模型變得靈動、真實起來。采用最新的數(shù)字化技術(shù)，將所需的建筑物模型完整化并將與設(shè)計師所構(gòu)想的建筑物以信息庫的形式存儲。該信息庫包含了除CAD以外的基本信息外還增添了一些新的內(nèi)容，如建筑物模型的基本幾何信息、空間的狀態(tài)信息和原材料信息，BIM技術(shù)最大的一個優(yōu)勢是其內(nèi)部的信息庫在不斷地更新和完善。當建筑設(shè)計師采用BIM技術(shù)完成一張建筑施工圖紙后，BIM技術(shù)會自動將二維圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像，并且其內(nèi)部的信息庫會自動開啟估算該建筑物的基本資金預算和材料費用的功能，這會大大地減輕施工預算部門的工作負擔，也可以大大地縮短建筑工期。

BIM技術(shù)貫穿整個建筑施工的協(xié)同工作過程，覆蓋了工程的全生命周期過程，這能保證不同階段不同專業(yè)間的協(xié)同工作。當施工還處于上一階段，BIM技術(shù)便通過數(shù)據(jù)模型建模整理下一階段建筑物圖紙的信息，通過這樣的分階段化和模塊化的工作進程，整體的協(xié)同工作可以無縫傳遞到運營維護階段再利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)動態(tài)地和虛擬地物業(yè)管理。反映到施工結(jié)束后來看產(chǎn)品的質(zhì)量會大幅提升，資源和成本也得到大大地降低。通過集成技術(shù)將分散的數(shù)據(jù)化模型整理規(guī)劃便能實現(xiàn)信息的互換和共享，工程建筑中普遍存在的一個問題是對海量的工程數(shù)據(jù)以及不同階段不同專業(yè)數(shù)據(jù)信息的處理的低效性和滯后性，這會導致數(shù)據(jù)之間的銜接不當和脫節(jié)。而BIM集成技術(shù)可以將這些海量數(shù)據(jù)快速精準地分塊整理，當使用者需要查看任意所需的數(shù)據(jù)信息時，BIM會調(diào)動后臺的數(shù)據(jù)信息庫系統(tǒng)并將有效的信息呈現(xiàn)給使用者。當然，BIM技術(shù)的這些優(yōu)勢可以完全地被地鐵施工管理充分應(yīng)用，在整個地鐵施工過程中，存在極大的風險性和危險性。通常整個工期進行得相對緩慢，其目的是保證人員的安全和降低施工風險。當BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵施工管理時，只要將一段施工領(lǐng)域內(nèi)的地形輸入到BIM軟件中，該軟件的一個子軟件便可以識別前方未知路段的地形和地況。

3 BIM技術(shù)的特征及應(yīng)用領(lǐng)域

由于BIM是一種智能化的實體建筑模型，可以連接建筑生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，可以被地鐵施工項目各參與方普遍使用，幫助項目團隊提升決策的效率與正確性。BIM技術(shù)的一大特征是完備性，它除了能將二維信息處理為三維信息圖像外，更加重要的是包含了完整的工程信息描述。如在地鐵施工中的結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、施工工序和地形勘探等。第二大特征是關(guān)聯(lián)性，BIM技術(shù)的關(guān)聯(lián)性是指各個相互獨立的對象之間是可識別且相互關(guān)聯(lián)的，如果某一對象的數(shù)據(jù)模型發(fā)生更改，與之相關(guān)聯(lián)的其他所有對象都會隨著更新。建筑信息模型系統(tǒng)能夠?qū)ο蟮男畔⑦M行分析和統(tǒng)計，并能生成對應(yīng)的圖形和文檔。第三大特征是一致性，是指在工程生命周期的不同專業(yè)不同階段的信息是一致的，不需要設(shè)計者手動整理信息數(shù)據(jù)，也不用擔心某些重要的數(shù)據(jù)丟失的問題。例如，在地鐵施工管理中，地鐵的鋪設(shè)形式是單一中心線，在初步設(shè)計階段的地鐵鋪設(shè)時，這些單一線能夠演變成完整的中心線、路緣、路肩和道路紅線，而在施工圖設(shè)計階段時，反映到BIM技術(shù)軟件中就會轉(zhuǎn)變成更完整、詳細的施工圖紙和立體的三維模型。這就便于設(shè)計者和施工人員及時地調(diào)整施工圖紙和施工進展方向，減少資源和人力的無端浪費。

BIM技術(shù)還可用于城市的規(guī)劃建設(shè)，城市規(guī)劃較建筑施工而言所需的時間更長，因為從長遠的眼光看是在一定時期內(nèi)對整個城市或某個區(qū)域的經(jīng)濟和社會發(fā)展、土地分類、空間布局的計劃和管理，而從小的層面看是對建設(shè)過程中某個具體項目的綜合部署、具體安排和實施管理。BIM對促進未來更智能化的“數(shù)字化城市”發(fā)展具有極大的價值，將BIM引入到城市規(guī)劃如交通建設(shè)的三維平臺中，將可以完全實現(xiàn)目前三維仿真系統(tǒng)無法實現(xiàn)的多維度的應(yīng)用，有時在像城市規(guī)劃建設(shè)中交通建設(shè)施工領(lǐng)域中，這對促進“數(shù)字化城市”的進步、提高城市規(guī)劃管理層次、推動城市地質(zhì)科學的發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。

4 結(jié)語

BIM能夠應(yīng)用于各大施工項目尤其是存在高風險性的地鐵施工建設(shè)中，它可以分析每一階段建設(shè)項目的可行性和經(jīng)濟性，提高最終的施工管理的準確性和可靠性。在可行性研究分析階段，施工單位需要確定出建設(shè)項目方案在滿足類型、質(zhì)量、功能等要求下是否具有技術(shù)與經(jīng)濟可行性，如果為了得到可靠性高的論證結(jié)果，就需要花費大量的資金和精力。而BIM技術(shù)能自行對項目方案進行分析、模擬，從而對整個項目的建設(shè)降低成本和縮短工程周期。