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(xué)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?？梢哉f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(dǎo)致交換過程中大量的非圖形信息丟失，這會導(dǎo)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(yù)算和材料費用的功能，這會大大地減輕施工預(yù)算部門的工作負擔(dān)，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(dǎo)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(fēng)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(fēng)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(dān)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(xué)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(fēng)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。