BIM技術(shù)在地鐵隧道工程施工中的應(yīng)用探討

魯朝陽(yáng)

(湖南省長(zhǎng)沙市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站,湖南 長(zhǎng)沙 430100)

0 引言

由于BIM技術(shù)在地鐵工程施工方案中的有效性,隨著未來(lái)人口密度的不斷加大,地鐵工程施工的數(shù)量也會(huì)不斷提升。我國(guó)地鐵施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題與安全問(wèn)題頻發(fā),也使得工程質(zhì)量存在著嚴(yán)重的安全隱患。因而,本文也將重點(diǎn)探究BIM技術(shù)對(duì)施工項(xiàng)目管理的綜合控制作用,為施工提供技術(shù)參考。

1 BIM技術(shù)的特征與要求

1.1 信息交互性

BIM技術(shù)的主要核心在于模型構(gòu)建,即以信息模型為基礎(chǔ)的信息交互過(guò)程。地鐵施工從項(xiàng)目初期立項(xiàng)再到后期的竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié),都可以采用BIM來(lái)進(jìn)行模型創(chuàng)建。在不同的階段下,子信息模型可以隨著工程的不斷推進(jìn)形成資源和信息庫(kù),并達(dá)到數(shù)據(jù)交互與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)軟件在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中,只能通過(guò)兩個(gè)軟件來(lái)進(jìn)行,信息互動(dòng)只能在兩者之間展開(kāi),數(shù)據(jù)交換并不能發(fā)揮顯著的作用。BIM技術(shù)可以為眾多軟件提供有效的數(shù)據(jù)文件格式[1]。

1.2 信息集成模式

更多招標(biāo)項(xiàng)目要求工程建設(shè)的BIM模式。部分企業(yè)開(kāi)始加速BIM相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘,聚焦BIM在工程量計(jì)算、投標(biāo)決策等方面的應(yīng)用,并實(shí)踐BIM的集成項(xiàng)目管理。傳統(tǒng)的項(xiàng)目信息管理傳遞效率較低,信息丟失情況普遍存在。在施工的不同階段,信息需要結(jié)合項(xiàng)目對(duì)象的變化來(lái)進(jìn)行無(wú)差別描述。BIM技術(shù)能夠?qū)r(shí)間、造價(jià)、施工資源等形成有效的多維度信息管理,以集成化模式來(lái)計(jì)算施工的詳細(xì)過(guò)程,減少不必要的額外消耗,推動(dòng)工程施工的精密化發(fā)展。

從功能要求來(lái)看,施工項(xiàng)目等大體量的項(xiàng)目需要精細(xì)建模和專業(yè)模型的整合,此時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)處理的要求會(huì)相對(duì)較高,BIM平臺(tái)也需要進(jìn)行輕量化處理。此外,需要注意的問(wèn)題在于,BIM模型是一個(gè)展示實(shí)體,需要各種參數(shù)與屬性的支撐,在施工管理的過(guò)程中也需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并將其轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)模型數(shù)據(jù)源,才能發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。所以,BIM技術(shù)需要管理信息系統(tǒng)的支撐,并為企業(yè)的工作提供科學(xué)研究和決策管理的幫助。

2 BIM技術(shù)在地鐵隧道工程施工中的應(yīng)用

2.1 前期準(zhǔn)備規(guī)劃

前期準(zhǔn)備規(guī)劃體現(xiàn)在幾個(gè)不同的方面。首先在人員配置方面,應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目的需求差異和項(xiàng)目管理要求來(lái)確定合理的管理目標(biāo)。配備的人員包括BIM組長(zhǎng)、建模、計(jì)量和管理人員,具體的人員責(zé)任要明確到位。例如組長(zhǎng)的工作是協(xié)調(diào)總體工作的開(kāi)展,做好現(xiàn)場(chǎng)信息溝通與數(shù)據(jù)交換的對(duì)接工作。另外在建模規(guī)則的構(gòu)建方面,對(duì)于地鐵項(xiàng)目類型的大型施工,每個(gè)模型文件建議在整合項(xiàng)目文件時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目名稱的增加,且為了便于對(duì)各項(xiàng)工作的協(xié)同區(qū)分,可以通過(guò)對(duì)不同專業(yè)系統(tǒng)模型的處理來(lái)給予不同的模型顏色,便于快速進(jìn)行識(shí)別。

另一方面,建模人員首先需要結(jié)合施工圖紙進(jìn)行分析,結(jié)合圖紙內(nèi)容展開(kāi)模型創(chuàng)建。創(chuàng)建結(jié)束后對(duì)模型進(jìn)行審核,并將審核的結(jié)果交于建模人員加以修改和完善。由于BIM模型精度的高要求,且施工前期需要對(duì)材料、人員、設(shè)備等進(jìn)行明確,在模型中需要添加施工現(xiàn)場(chǎng)所需要的各類信息,按照進(jìn)度要求交給建模團(tuán)隊(duì)[2]。如果材料和設(shè)備信息無(wú)法核對(duì),那么在后期更改時(shí)的難度必然較大。此時(shí),BIM模型的準(zhǔn)確度可以由建模團(tuán)隊(duì)分析審核意見(jiàn)后進(jìn)行確定,結(jié)合施工藍(lán)圖確定是否要進(jìn)行修改。

2.2 技術(shù)方案優(yōu)化

由于地鐵隧道工程施工的難度較大,地質(zhì)情況復(fù)雜,工程結(jié)構(gòu)類型數(shù)量較多,按照設(shè)計(jì)資料的要求,區(qū)間穿越區(qū)域還會(huì)涉及到地下管線與地上建筑物等各類問(wèn)題,如何做好保護(hù)措施與專項(xiàng)方案的確定,是施工質(zhì)量保障的前提。施工過(guò)程中利用BIM技術(shù)可以對(duì)施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇,在設(shè)計(jì)階段明確項(xiàng)目的全過(guò)程施工方案。例如在BIM模型中加入CAD設(shè)計(jì)圖紙,便可以展示工程施工區(qū)域內(nèi)的設(shè)備使用方案、供需選擇要求等。所以,在獲取施工方案后,可以對(duì)其進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化,構(gòu)建模擬信息模型,在了解工程細(xì)節(jié)的前提下利用模型進(jìn)行計(jì)算,了解技術(shù)方案潛在的問(wèn)題。

例如空間碰撞施工技術(shù)的應(yīng)用。在實(shí)際的施工中,考慮到安裝技術(shù)與溫度要求,導(dǎo)管的架設(shè)需要保持一定的間距,如果間距不夠,即便兩者之間未發(fā)生直接碰撞,設(shè)計(jì)的不合理也必然導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題[3]。此時(shí),BIM技術(shù)可以在硬碰撞檢查方面發(fā)揮作用,尤其是對(duì)設(shè)備管線與建筑結(jié)構(gòu)部分的碰撞檢查,通過(guò)構(gòu)建三維模型,在虛擬環(huán)境下發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷和錯(cuò)誤,與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通,減少后期結(jié)構(gòu)施工的返工。如上海市在地鐵施工中曾經(jīng)利用BIM技術(shù)來(lái)輔助開(kāi)展四分塊實(shí)驗(yàn),在一系列技術(shù)優(yōu)化后,目前我國(guó)的地鐵隧道施工多采用六塊拼裝方案。

2.3 施工成本控制

施工項(xiàng)目成本管理可以有效地掌握項(xiàng)目的實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)情況,以便于更好地指導(dǎo)和開(kāi)展后續(xù)工作。此時(shí),需要對(duì)項(xiàng)目工程量進(jìn)行合理計(jì)算,對(duì)項(xiàng)目所在地的實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃。BIM技術(shù)下,可以利用ITWO平臺(tái)來(lái)進(jìn)行成本控制,將項(xiàng)目清單與三維模型進(jìn)行對(duì)應(yīng),并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入平臺(tái)之中,可以計(jì)算模板工程量與混凝土工程量等諸多信息。另外,編制定額工作也是施工成本控制的關(guān)鍵?；诠r(shí)測(cè)定法的勞動(dòng)定額測(cè)定是根據(jù)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)組織的分析來(lái)確定定額模式,在分析各項(xiàng)工程的施工工序過(guò)后,按照工程量和工時(shí)的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)成本控制的最終目標(biāo)。

具體來(lái)看,可以將定額錄入平臺(tái)之中進(jìn)行分別計(jì)算,并根據(jù)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)情況,結(jié)合人工消耗、材料消耗、設(shè)備管理消耗等諸多項(xiàng)目計(jì)算實(shí)際成本支出,以成本績(jī)效指數(shù)CPI來(lái)查詢項(xiàng)目消耗,讓工程量清單組價(jià)與模型構(gòu)建聯(lián)系,對(duì)項(xiàng)目成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與規(guī)劃。

2.4 施工進(jìn)度管理

BIM技術(shù)與施工進(jìn)度管理之間可以形成良好配合,讓施工進(jìn)度管理更加精密化。ITWO平臺(tái)下,施工方可以明確工期節(jié)點(diǎn),在平臺(tái)上直接部署施工計(jì)劃與施工任務(wù),然后將施工任務(wù)與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),以此確定施工人員與施工設(shè)備數(shù)量,按照工程量需求來(lái)計(jì)算施工時(shí)間。通過(guò)BIM技術(shù)可以分析建筑的整體空間關(guān)系,提升施工布局的合理性,例如可以通過(guò)鏈接各個(gè)模型,將辦公設(shè)施、材料堆放地點(diǎn)與供電供水線路進(jìn)行合理規(guī)劃,按照不同的方案采取不同的布置模式,促進(jìn)施工進(jìn)度的合理規(guī)劃。

針對(duì)于施工進(jìn)度管理問(wèn)題,項(xiàng)目流程和工序的控制可以直接利用ITWO平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在BIM技術(shù)下,可以對(duì)項(xiàng)目施工建造過(guò)程進(jìn)行模擬,并讓管理人員準(zhǔn)確地掌握各個(gè)工序所需要消耗的成本與技術(shù)工種,將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際進(jìn)度輸入模型當(dāng)中,與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后,模型會(huì)將進(jìn)度差異以不同的顏色表示出來(lái),以便于項(xiàng)目部了解哪些項(xiàng)目的進(jìn)度出現(xiàn)了落后,哪些項(xiàng)目提前完成,對(duì)于資源配置與人員安排方面具有顯著的促進(jìn)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵隧道施工條件復(fù)雜,BIM技術(shù)將整個(gè)施工隧道作為管理系統(tǒng),綜合考慮到了不同指標(biāo)與不同工序之間的相互聯(lián)系,為施工方案的科學(xué)合理規(guī)劃提供了有效的依據(jù)。在未來(lái)的施工過(guò)程中,施工前就可以利用BIM模型來(lái)對(duì)工程施工進(jìn)行合理指導(dǎo),幫助施工方掌握項(xiàng)目的難點(diǎn)與具體流程,并協(xié)助做好工序制定與專項(xiàng)方案的管理,對(duì)施工過(guò)程展開(kāi)動(dòng)態(tài)監(jiān)控,及時(shí)地對(duì)不同階段的工程進(jìn)度與施工方案進(jìn)行優(yōu)化。