BIM技術(shù)在土木工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用進展

金倩倩 寧夏水投科技股份有限公司

1 前言

BIM技術(shù)在國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域的落實經(jīng)過了一段曲折發(fā)展后，終于在多個領(lǐng)域得到了重視普及。BIM是來自于Building Infromation Mdoeling的簡稱，意味著工程建筑信息模擬。通常將各類信息數(shù)據(jù)通過工程軟件的方式進行上傳，然后通過可視化方式將其建立成一個三維立體模型，幫助技術(shù)人員模擬工程建設(shè)方案。這類建筑信息模型的使用，包含到工程建筑的全生命周期，并且通過電子計算機工程來構(gòu)建一個三維信息數(shù)據(jù)庫。而在建設(shè)實施的過程中，通過BIM技術(shù)軟件對工程全過程進行管控分析，同時各個建設(shè)主體單位都可以利用BIM技術(shù)軟件了解當前的建設(shè)狀況，包括建設(shè)單位、業(yè)主單位、施工單位等，多方都可以利用BIM技術(shù)達成信息上的互通，共同完善工程項目信息。通過不斷地推動工程建設(shè)，利用BIM技術(shù)構(gòu)建共享式、動態(tài)化的工程信息數(shù)據(jù)庫。當然，雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)廣泛普及，但是由于其技術(shù)專業(yè)性的問題，BIM技術(shù)的應(yīng)用還不夠深入，成果的顯現(xiàn)還需要時間和經(jīng)驗的積累。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

將BIM中的各類技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)用到工程建設(shè)的項目管理、造價控制、施工技術(shù)管理、方案優(yōu)化中，可以大幅度提升施工效率、優(yōu)化施工成本，同時還能進一步推動工程建筑信息化、智能化的發(fā)展進步，對于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著良好的現(xiàn)實意義。

因為BIM技術(shù)可視化、模擬性、可出圖性等優(yōu)點，早已在國外的工程建設(shè)中被廣泛地使用。而政府為了進一步推動BIM技術(shù)在我國工程領(lǐng)域的使用，已經(jīng)將其作為“施工企業(yè)特級資質(zhì)標準”中一項重要的考核標準之一；工程建設(shè)單位通過BIM組建管理團隊，強化單位成員之間的溝通協(xié)調(diào)性，進而提升效率，強化企業(yè)的競爭力。

國內(nèi)建筑行業(yè)的龍頭企業(yè)，如中國鐵建、中國電建、中國建筑集團等，近年來都在大力推動BIM在內(nèi)部的建設(shè)發(fā)展，組建項目部。而國外很多發(fā)達國家，早已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的巨大潛力，尤其在美國，BIM技術(shù)已經(jīng)成為其工程建設(shè)中的主流技術(shù)之一。

3 BIM技術(shù)的發(fā)展成效分析

隨著BIM技術(shù)的逐步普及和應(yīng)用，其作用價值已經(jīng)初步的顯現(xiàn)。BIM技術(shù)在部分工程領(lǐng)域的項目中，發(fā)揮效果顯著。比如近年來我國經(jīng)濟建設(shè)高速發(fā)展的十年間，諸多高精尖的工程項目，都離不開BIM技術(shù)的支持。尤其在設(shè)計一些造型獨特、新穎，外形結(jié)構(gòu)異于一般建筑物的工程時，這些輪廓曲線較為特殊的建筑就是BIM技術(shù)深入發(fā)揮價值的重要渠道。這些建筑項目由于使用二維圖紙無法清晰有效的表現(xiàn)，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的情況下，使用二維圖紙可能會出現(xiàn)許多圖紙表達邏輯錯誤的問題[1]，所以在現(xiàn)場施工時還必須進行圖紙的二次商議優(yōu)化，而且各個專業(yè)團隊協(xié)調(diào)優(yōu)化也十分低效。而將BIM技術(shù)應(yīng)用到此類項目當中，就可以最大限度地解決這類問題，通過三維建模和可視化交流的方式，為技術(shù)人員提供更加清晰直觀的可視化圖紙，減少圖紙邏輯認知錯誤。像曾經(jīng)的鳥巢、水立方，近些年的港珠澳大橋的建設(shè)，都是引入了BIM技術(shù)最大限度保證工程質(zhì)量和建設(shè)效率，并且都取得了良好的效益。

BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域被逐步認可和廣泛應(yīng)用，相關(guān)的一系列BIM配套軟件的開發(fā)應(yīng)用，BIM技術(shù)在工程建筑的施工階段也產(chǎn)生了大批的技術(shù)應(yīng)用，可以高效輔助項目工程的策劃實施。

目前較為常見的相關(guān)技術(shù)軟件有鋼筋預(yù)算系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、管理軟件、場地布置軟件、模板腳手架等軟件工具，都是圍繞BIM技術(shù)配套開發(fā)的應(yīng)用工具，可以便捷高效的幫助工程項目進行專項化的方案設(shè)計和造價管理。比如，其中的revit設(shè)計軟件可以對建筑中的水電管線安裝進行模擬分析，并進行管線排布的模型設(shè)計規(guī)劃，然后在根據(jù)技術(shù)人員的作業(yè)需要來出具有效的管線優(yōu)化排布圖、預(yù)留洞圖、支吊架排布圖等報告分析圖和數(shù)據(jù)[2]；同時在施工過程中，施工團隊還可以利用BIM與相關(guān)的建設(shè)單位進行信息互通，對作業(yè)人員做好技術(shù)交底工作。綜合化的技術(shù)安排極大提升了工程建設(shè)便捷性、高效性，面對工程技術(shù)中的難點也有極大的保障。

4 BIM技術(shù)在土木工程中的價值體現(xiàn)

4.1 構(gòu)建三維模型可視化平臺

在工程模型構(gòu)建方面，利用BIM技術(shù)來構(gòu)建三維立體可視化圖形，可以緩解以往二維圖紙專業(yè)性過強、可能產(chǎn)生認識錯誤的弊端。由于傳統(tǒng)二維圖紙需要技術(shù)人員有非常專業(yè)的識圖能力，尤其在面對一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程項目，二維設(shè)計圖紙的認知程度會極大影響工程建設(shè)的準確性。

一般工程項目的管理者對于平面圖、系統(tǒng)圖、安裝接線圖等工程設(shè)計圖紙，理解起來較為困難，因此對于工程項目的整體把控較為的片面，加之本身二維圖紙的整體性較差，需要很強的空間認知能力和識圖能力，不利于工程項目的整體管理。

但是將BIM技術(shù)的運用到工程項目的圖紙設(shè)計中，可以直接通過數(shù)據(jù)信息構(gòu)建一個完整的三維立體模型，直觀地將建筑物模型呈現(xiàn)在管理者面前，有利于增強管理者對于建筑項目的整體把控[3]。同時對于其他專業(yè)團隊而言，也更加有利于他們的認知識圖，有利于各個團隊之間的協(xié)調(diào)配合。在完成模型設(shè)計之后，也可以更加直觀地發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中的不足和問題，有助于技術(shù)人員及時的改進優(yōu)化，并且生成最終的效果圖和數(shù)據(jù)報表。

4.2 有助于各建設(shè)單位之間的協(xié)調(diào)配合

一項完整的工程項目中。設(shè)計階段：方案圖紙需要制圖員、設(shè)計院、校對員、復(fù)核員等專業(yè)技術(shù)人員的配合，還要經(jīng)過各個負責人、審核人員的會簽；施工階段：需要業(yè)主單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等多方的配合協(xié)調(diào)；而通過BIM信息平臺，可以直接建立三維立體模型，數(shù)據(jù)庫共享平臺，各個單位可以利用信息平臺下的可視化環(huán)境來進行快速溝通，協(xié)調(diào)，提高工作效率。

而且根據(jù)三維立體建模，可以在施工前積極開展會議，探究施工中可能出現(xiàn)的問題，并商討解決的辦法，為后續(xù)施工提供可靠依據(jù)和應(yīng)對策略。比如在裝飾工程的建設(shè)項目當中，通常水電管線的安裝設(shè)計是較為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，可以利用BIM軟件中的物理碰撞功能，來發(fā)現(xiàn)管線設(shè)計安裝中可能存在的管道交叉影響問題。

4.3 在施工現(xiàn)場中的技術(shù)應(yīng)用價值

施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息分析的客觀性會直接影響到項目設(shè)計方案的合理性。在進行施工設(shè)計時，通常需要對地質(zhì)、地貌、周邊環(huán)境、交通狀況等作出判斷分析。傳統(tǒng)施工現(xiàn)場的勘查分析容易出現(xiàn)問題，就是因為技術(shù)人員過于重視定性分析而忽視了定量分析。所以通過將BIM技術(shù)與無人機攝影偵察技術(shù)、地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以直接獲得施工現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)和影像，然后在整體對施工現(xiàn)場進行模擬，為施工現(xiàn)場規(guī)劃提供可靠依據(jù)。

施工中，利用BIM技術(shù)可以作為施工工藝選擇和施工工序設(shè)計的技術(shù)支持，有利于完成精確化的建設(shè)目標。由于以往施工設(shè)計規(guī)劃的手段較少，容易出現(xiàn)施工設(shè)計和施工現(xiàn)場不符合的問題，給精確的施工管理目標帶來很大壓力。所以利用BIM軟件中的實時優(yōu)化調(diào)整技術(shù)，可以預(yù)先對各施工環(huán)節(jié)進行管理分析，在安裝施工模塊和編輯器的情況下，對施工進度進行查詢和適時的調(diào)整。

4.4 BIM技術(shù)在工程造價中的應(yīng)用

隨著市場經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑行業(yè)規(guī)模也在高速擴張。當現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與建筑工程相互結(jié)合之后，工程項目的內(nèi)容和復(fù)雜性也在逐年提升，建筑工程中所涉及的專業(yè)性知識、結(jié)構(gòu)、建材、設(shè)備等也更加多樣和復(fù)雜，這也直接導(dǎo)致工程造價管理的難度直線上升，因此BIM技術(shù)在工程造價管理方面也發(fā)揮了重要價值。

（1）工程造價數(shù)據(jù)的儲存。BIM軟件的信息數(shù)據(jù)庫再儲存造價數(shù)據(jù)方面發(fā)揮了良好作用。造價計算工作中，保留曾經(jīng)實施過的項目工程量和相關(guān)的工程造價數(shù)據(jù)信息，可以作為后續(xù)工程建設(shè)的有效參考。否則，在后續(xù)工程建設(shè)中，如果遇到相似的工程項目和信息數(shù)據(jù)，需要重新計價和計算，影響造價分析效率。數(shù)據(jù)庫平臺可以通過網(wǎng)絡(luò)高效的儲存相關(guān)的工程建設(shè)信息，為后續(xù)的維護、管理提供數(shù)據(jù)支持。

（2）在成本預(yù)算方面的控制。BIM軟件可以支持高效精確的數(shù)據(jù)計算，而這也是工程概預(yù)算、造價計量、工程結(jié)算項目的基礎(chǔ)和依據(jù)。傳統(tǒng)造價計量方式，必須依靠造價工程師通過二維圖紙和手工計算的方式，或者通過單一的軟件來輔助計算，需要耗費大量時間精力。但是通過BIM技術(shù)中的復(fù)用設(shè)計模型，可以節(jié)省利用圖紙手工建立算量模型的時間，提高的計算效率。

通過BIM技術(shù)可以將三維信息模型與工程進度、預(yù)算等集成拓展為SD模型，通過造價輔助軟件就可以實現(xiàn)對造價成本的進行動態(tài)化的管控。

通過造價管理輔助軟件可以進一步優(yōu)化項目方案，加強資金、資源使用分配的合理性[4]，優(yōu)化人力、設(shè)備等資源的配置，避免由于施工和管理問題導(dǎo)致工程質(zhì)量問題，造成返工，可以減少潛在的經(jīng)濟損失。同時針對施工中的采購計劃，還可以通過信息平臺了解建材市場價格波動情況，生成材料價格報表、人工成本費用等，供管理人員制定后續(xù)的材料采購計劃。

5 結(jié)束語

BIM技術(shù)作為工程領(lǐng)域中的新興技術(shù)，成為新時期下建筑行業(yè)的重點研究的課題內(nèi)容。其廣泛的應(yīng)用價值和開發(fā)潛力得到了業(yè)界的一致認可。本文在探究BIM技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用基礎(chǔ)上，具體分析了BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的實際作用，其技術(shù)優(yōu)勢可以很好解決傳統(tǒng)項目建設(shè)中的缺陷，進一步完善工程建設(shè)。

BIM技術(shù)優(yōu)勢所帶來的沖擊正在逐步改變建筑行業(yè)的面貌，而隨著國家大力推進產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型，未來土木工程的發(fā)展建設(shè)，必然要朝著信息化、智能化、機械化的方向前進，BIM技術(shù)可以積極融合大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，改善傳統(tǒng)粗放型管理模式，推動整個行業(yè)的進步。