BIM 技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用

尚一鳴 張睿月 易鈺清 肖葛全 張耿毓

0 引言

在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，數(shù)字化以及信息化是土木工程落實(shí)階段比較關(guān)鍵的特征。且需要注意的是時(shí)代背景本身就會(huì)對(duì)各行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生影響。到目前為止BIM 技術(shù)幾乎已經(jīng)成為土木工程整體落實(shí)階段必不可少的技術(shù)，不僅能夠改善傳統(tǒng)施工階段可視化不足的問題，還能為工程與設(shè)計(jì)圖紙的相符程度提供穩(wěn)定保障。

1 BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1 可視化

BIM 技術(shù)本身的視覺效果能夠?yàn)橥聊竟こ绦袠I(yè)發(fā)展帶來更穩(wěn)定的推動(dòng)力，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。在土木工程施工階段，使用BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于通過已知的數(shù)據(jù)參數(shù)能夠構(gòu)建起相應(yīng)的虛擬化模型，施工人員在這一階段也就能夠更加直觀地感受到后續(xù)施工效果，并且在正式開始動(dòng)工之前就能夠優(yōu)化工程中的不合理之處?？梢暬旧砭褪荁IM 技術(shù)最大的特點(diǎn)，近幾年隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)，土木工程建筑的數(shù)量增多十分明顯，具體施工內(nèi)容和細(xì)節(jié)不僅增多，對(duì)精細(xì)程度的要求也有所提高。在傳統(tǒng)的土木工程施工階段，質(zhì)量管理方面必然存在困難，若施工人員僅憑借自身經(jīng)驗(yàn)展開管理，也難以預(yù)測(cè)在工程落實(shí)階段有可能產(chǎn)生的問題。但若是能夠融入BIM 技術(shù)，則利用該技術(shù)的可視化特點(diǎn)，就能夠直觀地觀察建筑模型，最終為施工設(shè)計(jì)工作提供強(qiáng)有力的支持。

1.2 模擬性

眾所周知，BIM 技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相輔相成，兩者融合能夠構(gòu)建出建筑工程的三維立體模型。因此在BIM 技術(shù)當(dāng)中，其模擬性方面的特點(diǎn)十分明顯，技術(shù)人員只需要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)以及設(shè)備對(duì)土木工程當(dāng)中存在的各項(xiàng)問題進(jìn)行模擬。同時(shí)配合檢查各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)，就能夠基本準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)后續(xù)有可能產(chǎn)生的問題并有針對(duì)性地解決。BIM技術(shù)本身并不會(huì)受到時(shí)間的限制，因此在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，技術(shù)人員可以充分利用該技術(shù)的可視化以及模擬性特點(diǎn)，提前模擬施工效果避免后期產(chǎn)生問題。

1.3 協(xié)調(diào)性

在建筑行業(yè)發(fā)展的過程中，土木工程施工的復(fù)雜程度也會(huì)逐漸提升，在這項(xiàng)工作落實(shí)階段，需要較長(zhǎng)的時(shí)間投入，且隨著施工范圍逐漸擴(kuò)大，技術(shù)人員預(yù)測(cè)有可能產(chǎn)生的問題難度也在提升。在這種情況下投入BIM 技術(shù)，一方面能夠合理地安排后續(xù)土木工程的規(guī)劃，減少各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生問題的可能。另一方面也能夠體現(xiàn)出該技術(shù)的協(xié)調(diào)性。需要注意的是BIM 技術(shù)本身屬于現(xiàn)代化技術(shù)，因此對(duì)于操作技術(shù)的工作人員能力要求比較高，其不僅需要充分的了解該技術(shù)特點(diǎn)，還需要尋找合理方式將這種技術(shù)應(yīng)用到土木工程建設(shè)工作當(dāng)中。

2 BIM 技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用分析

2.1 建筑構(gòu)建模型

BIM 技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到土木工程管理工作當(dāng)中，主要原因在于該技術(shù)能夠通過繪制好的圖紙對(duì)整個(gè)土木工程項(xiàng)目進(jìn)行分析，最終根據(jù)分析所得的數(shù)據(jù)就能夠構(gòu)建出相應(yīng)的模型。BIM 技術(shù)人員提供的專業(yè)服務(wù)，能夠保障施工進(jìn)度安排的合理性，同時(shí)還能夠幫助參與工程落實(shí)的技術(shù)人員提前認(rèn)識(shí)到技術(shù)的不足，在正式開始施工之前就能夠?qū)⒂锌赡墚a(chǎn)生的問題提前解決。這就是使用BIM 技術(shù)構(gòu)建施工模型的具體優(yōu)勢(shì)所在，不論是建設(shè)還是管理人員，在這種工作方式和技術(shù)的輔助下，都能夠更好地理解和分析工程項(xiàng)目，最終促使后續(xù)作業(yè)前期就能夠規(guī)避大部分有可能發(fā)生的意外風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 虛擬施工

在3D 模型開發(fā)之后，BIM 技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)可以更加方便的實(shí)現(xiàn)虛擬構(gòu)造。技術(shù)人員可以在軟件當(dāng)中設(shè)定好相應(yīng)參數(shù)，后續(xù)通過BIM 技術(shù)的動(dòng)態(tài)化以及可視化功能就能夠?qū)⒃谕聊竟こ淌┕るA段有可能發(fā)生的情況以及相應(yīng)條件等模擬反映出來。當(dāng)下BIM 技術(shù)已經(jīng)在土木工程當(dāng)中得到了十分廣泛的應(yīng)用，同時(shí)已經(jīng)構(gòu)建了相對(duì)完善的管理機(jī)制，尤其是在工程進(jìn)度控制、成本計(jì)算等方面，都能夠展現(xiàn)出十分優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用效果。

2.3 土建工程現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)管理

在土木工程落實(shí)階段難免需要面臨一些問題，在BIM 技術(shù)投入使用之后能夠有效規(guī)避其中的大部分問題。同時(shí)還能夠在不影響工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低成本。從BIM 技術(shù)的功能方面入手分析，這種技術(shù)的功能相對(duì)比較全面，基本能夠?qū)⑹┕るA段存在的問題都在模型當(dāng)中展現(xiàn)出來。在常規(guī)的質(zhì)量分析工作落實(shí)過程中，可用的測(cè)量方式主要有兩種，一種就是視覺方面的測(cè)量，另一種則是通過現(xiàn)實(shí)操作方法落實(shí)測(cè)量工作。但在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下思考BIM 技術(shù)的推廣顯然能夠從數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面幫助土木工程提高施工效率，還能夠減少時(shí)間和成本投入。

3 實(shí)例分析

以某土木工程為例，該工程樓層為 23～ 34 層不等，總體建筑面積達(dá)130 000m。

3.1 模型建立與應(yīng)用

由于土木工程建筑項(xiàng)目本身的復(fù)雜程度比較高，因此技術(shù)人員選擇在3D 集合建構(gòu)模型當(dāng)中強(qiáng)化BIM 技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)在初步創(chuàng)建土木工程準(zhǔn)備工作的階段對(duì)后續(xù)工程落實(shí)方式和細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬。在BIM 技術(shù)的輔助下，技術(shù)人員不僅能夠直觀地通過模型發(fā)現(xiàn)土木工程當(dāng)中的技術(shù)以及其他方面的問題，還能優(yōu)化工程管理。一般的土木工程施工設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要使用比較原始的Revit 軟件構(gòu)建模型，后續(xù)應(yīng)用階段還需要與BIM 技術(shù)相互配合落實(shí)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)實(shí)時(shí)編譯以及模型創(chuàng)建等工作。需要注意的就是各項(xiàng)細(xì)節(jié)優(yōu)化和模型構(gòu)建參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)程度，這也是為后續(xù)工程落實(shí)細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確性提供保障。這種技術(shù)投入應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在于，能夠?qū)⑼聊竟こ搪鋵?shí)過程中不合理之處在建設(shè)之前就找出來。技術(shù)人員可以模擬土木工程當(dāng)中的復(fù)雜幾何形狀，后續(xù)使用3D 模型進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目碰撞試驗(yàn)即可深入地了解工程落實(shí)是否合理。在施工階段，對(duì)于工程質(zhì)量來講，土木工程建筑模型的標(biāo)高、模板現(xiàn)場(chǎng)處理以及安裝工作的落實(shí)至關(guān)重要。需要掌握Revit 軟件創(chuàng)建BIM 3D 模型的具體方式，這也是為后續(xù)建筑施工人員在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記模板安裝位置以及各處尺寸掌握的準(zhǔn)確程度等提供合理參考，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)支撐穩(wěn)定性的提升而言效果十分明顯。

3.2 施工管理階段的造價(jià)管理

在BIM 技術(shù)的輔助下，技術(shù)人員能夠更加有效地落實(shí)施工項(xiàng)目造價(jià)以及成本核算工作，通過全方位的管理項(xiàng)目成本，能夠?yàn)楹罄m(xù)工程落實(shí)階段需要面對(duì)的造價(jià)管理以及控制問題落實(shí)提供輔助。首先需要注意的就是，技術(shù)人員日常工作是通過API 接口實(shí)現(xiàn)成本－費(fèi)用計(jì)費(fèi)軟件和BIM 技術(shù)平臺(tái)的連接。其次就是利用開放的ODBC 數(shù)據(jù)連接BIM 模型的方式優(yōu)化工作，力求達(dá)到為后續(xù)工作落實(shí)的穩(wěn)定性提供保障的工作效果。最后技術(shù)人員需要熟練掌握Excel 文件的使用方式，這樣才能夠?qū)IM 技術(shù)檢索內(nèi)容和計(jì)算出的項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息完整導(dǎo)出。

3.3 施工質(zhì)量管理

不論是使用新的管理模式還是在原本的工程管理工作當(dāng)中引進(jìn)新技術(shù)，目的都是保障土木工程質(zhì)量提升。因此若想在土木工程管理的過程中應(yīng)用BIM 創(chuàng)新技術(shù)，就能夠達(dá)到提高質(zhì)量管理效率的目的。且提高BIM 技術(shù)的使用率，也能保障施工人員更加系統(tǒng)地對(duì)工程進(jìn)行管理以及監(jiān)督。如：虛擬操作施工過程細(xì)節(jié)以及幫助工人明確操作要點(diǎn)等方面，BIM 技術(shù)都能夠展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.4 施工領(lǐng)域

在傳統(tǒng)的2D 平面圖輔助土木工程落實(shí)階段，需要技術(shù)人員根據(jù)工程參數(shù)設(shè)計(jì)，后續(xù)再結(jié)合平面圖研究擴(kuò)展工程細(xì)節(jié)，后續(xù)的數(shù)據(jù)庫建立以及3D 土木工程設(shè)計(jì)圖的構(gòu)建也需要專業(yè)人士負(fù)責(zé)。顯然這一過程耗時(shí)比較長(zhǎng)，且相對(duì)更加復(fù)雜。但BIM 技術(shù)本身的優(yōu)勢(shì)之一就是能夠獨(dú)立控制軟件執(zhí)行數(shù)據(jù)建模工作，且具有簡(jiǎn)化2D 圖紙向3D 圖紙轉(zhuǎn)化的能力。在后續(xù)該技術(shù)實(shí)際的應(yīng)用過程中，技術(shù)人員只需要將需要用到的顏色導(dǎo)入模型并集成3D 模型，即可獲得全景透析工程結(jié)構(gòu)圖。

BIM 技術(shù)在土木工程建筑當(dāng)中更具體的應(yīng)用包括：工程中的建筑機(jī)電工程、消防工程、幕墻工程等都需要按照指定的圖紙文件和統(tǒng)一的比例落實(shí)建造工作，但需要注意的是一旦在施工階段產(chǎn)生設(shè)備故障等問題，必然對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。在這一階段，BIM 技術(shù)就能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目的落實(shí)提供比較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考，技術(shù)人員只需要保障在每個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按照規(guī)范落實(shí)工作，就能夠有效避免上述問題產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程施工的過程中，應(yīng)用BIM 技術(shù)不僅能夠改善施工現(xiàn)狀，還能有效提升質(zhì)量水平，對(duì)于后續(xù)的優(yōu)化管理流程以及提升建筑工程模型精細(xì)度等方面的工作而言都有明顯效果。且在深入成本管理以及安全管理之后，技術(shù)人員還能夠借助BIM 技術(shù)的可視化分析模式調(diào)整整體工程落實(shí)的潛在問題，保障滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益的效果。