龍梅 李博勤 李國鑫

摘要：BIM信息模擬技術(shù)是一項科學(xué)合理、便于復(fù)查、信息透明的系統(tǒng)性工程，依靠該技術(shù)各個參與者可以針對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整溝通，實現(xiàn)建筑模型信息的共享。文章介紹了BIM技術(shù)應(yīng)用的特征，并以南寧地鐵1號線為例，研究了BIM技術(shù)在地鐵工程規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營管理等方面的應(yīng)用要點。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);地鐵工程;數(shù)據(jù)庫;建立應(yīng)用;研究

0 引言

在大數(shù)據(jù)不斷深入發(fā)展的信息化時代，我國科學(xué)技術(shù)水平日益提高，傳統(tǒng)的建筑工程生產(chǎn)模式已經(jīng)滿足不了社會經(jīng)濟文化高速發(fā)展的需求。隨著現(xiàn)階段新的生產(chǎn)力和生產(chǎn)方式逐漸發(fā)生改變，BIM技術(shù)在時代發(fā)展的需求中應(yīng)運而生，其通過所建立的三維建筑模式為促進(jìn)現(xiàn)代化建筑工程項目發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。在實際運用中，BIM技術(shù)具有承載大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中大量的相關(guān)綜合性數(shù)字化信息起到為工程項目設(shè)計、施工和運營管理提供數(shù)據(jù)支撐的作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)所涉及的各生產(chǎn)管理部門對數(shù)據(jù)的協(xié)同和共享?；诖?，面對施工技術(shù)難度復(fù)雜的地鐵工程項目，通過BIM技術(shù)建立地鐵工程數(shù)據(jù)庫并應(yīng)用實踐，能夠為項目施工建設(shè)管理提供科學(xué)的決策依據(jù)。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用特征

BIM技術(shù)是一項工程施工當(dāng)中的重要應(yīng)用型技術(shù)，其基本意義在于能夠以三維數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)為基礎(chǔ)，發(fā)揮其基本的功能，使信息修改更為便利。BIM技術(shù)能夠給建筑物的物理信息進(jìn)行系統(tǒng)地標(biāo)注，包括建筑物的地理信息、空間位置、基本尺寸和基本材質(zhì)。同時，BIM也能夠在土木工程項目成本控制中發(fā)揮積極作用。其特征如下：

（1）可視化?？梢暬ǔ？梢詫⑵浣忉尀樗娂此?。利用其可視化特點，工程參與者可以輕松獲得相關(guān)的建筑模型信息，可將模型三維化便于工作人員進(jìn)行分析，解決二維施工圖所造成的諸多不便，最大可能地降低建筑模型信息的錯誤傳遞。通過BIM技術(shù)的可視化特征，實現(xiàn)建筑信息的可視化，便于直觀了解到建筑項目設(shè)計建造運營過程的各項流程。

（2）協(xié)調(diào)性。協(xié)調(diào)性特征是工程項目建設(shè)過程中的關(guān)鍵內(nèi)容，主要是由于建筑工程結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，涉及諸多專業(yè)內(nèi)容，需要良好的協(xié)調(diào)性才能使整個項目順利運轉(zhuǎn)，達(dá)到有效節(jié)約成本以及按時交工的目標(biāo)。BIM技術(shù)可促進(jìn)建筑項目的協(xié)調(diào)性，其將各項專業(yè)集成至平臺，將傳統(tǒng)二維圖紙解決不了的問題，透視到三維模型中進(jìn)行優(yōu)化解決。

（3）模擬器。模擬技術(shù)的主要特征，不僅是能夠模擬建筑物，還可以做到模擬實際施工中無法實現(xiàn)的事物。在設(shè)計環(huán)節(jié)可以通過BIM技術(shù)對項目進(jìn)行構(gòu)筑模擬;在施工環(huán)節(jié)，該技術(shù)可以進(jìn)行4D進(jìn)度模擬;在后續(xù)的運維環(huán)節(jié)，可以將相關(guān)安全緊急情況進(jìn)行模擬，尤其是火災(zāi)，高密度人員區(qū)域的疏散等，確保整個項目的安全性。

2 BIM技術(shù)在地鐵工程數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)在工程項目建設(shè)應(yīng)用中的優(yōu)越性特征，筆者結(jié)合自身工作的實踐經(jīng)驗對其所在地鐵工程數(shù)據(jù)庫應(yīng)用展開分析。根據(jù)廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院與南寧軌道交通集團有限責(zé)任公司的合作協(xié)定，以地鐵1號線為例，對軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營管理等方面情況進(jìn)行介紹，分析了軌道交通設(shè)計的重難點，特別是在施工生產(chǎn)建設(shè)過程中BIM技術(shù)應(yīng)用要點。

2.1 具體應(yīng)用步驟

BIM技術(shù)應(yīng)用在地鐵工程施工安全上需要將各個元素進(jìn)行融合和有機利用。通過BIM技術(shù)從最初的管理方案到工程驗收，將各項工序進(jìn)行有機配合才能對整體進(jìn)行無遺漏的控制和管理，特別是將安全問題和安全生產(chǎn)意識進(jìn)行到底。為突出安全管理的效果，我們可以將BIM技術(shù)運用在施工設(shè)計圖上，用更直觀的方式呈現(xiàn)出最優(yōu)的施工方案。

（1）將地鐵工程項目模型構(gòu)建起來，在施工的過程中結(jié)合模型，運用BIM技術(shù)讓施工的現(xiàn)狀和管理模式更直觀地呈現(xiàn)出來。（2）對地鐵工程項目的安全信息進(jìn)行集成，運用BIM技術(shù)構(gòu)建的模型與之前其他技術(shù)構(gòu)建的模型最本質(zhì)的區(qū)別，是包含了工程施工安全的多項信息，在實際的處理過程中更加直接、高效。（3）以之前構(gòu)建的安全管理模型系統(tǒng)為載體，充分利用該系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)和信息，及時對工程的安全施工方案進(jìn)行調(diào)整，并且將相關(guān)的流程和操作過程細(xì)化，對施工的第一現(xiàn)場進(jìn)行還原度盡可能高的模擬。

2.2 地鐵車站結(jié)構(gòu)框架

南寧地鐵車站采用明挖的方式居多，主要結(jié)構(gòu)為雙層雙框模式，這就需要結(jié)合車站的實際情況建立對應(yīng)的車站結(jié)構(gòu)模型框架數(shù)據(jù)庫。如雙層三跨車站模式是通過12個族類型參數(shù)完成相應(yīng)的控制，通過采用BIM技術(shù)將復(fù)雜的構(gòu)建模式進(jìn)行優(yōu)化，將許多的構(gòu)建環(huán)節(jié)與步驟進(jìn)行了省略，極大地降低了整個車站結(jié)構(gòu)框架模式形成的時間。在構(gòu)建縱向立柱牌數(shù)據(jù)的時候，需要通過對車站長度及其他數(shù)據(jù)進(jìn)行核算并生成，計算速度大大增加，提高了整個車站結(jié)構(gòu)架構(gòu)的效率。車站結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢在于能夠完成數(shù)據(jù)的實時更新，利用相關(guān)維度對車站結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行整體的控制分析[1]。圖1所示為地鐵采用明挖法施工車站結(jié)構(gòu)。

2.3 鋼筋混凝土樁

地鐵工程建設(shè)中的鋼筋混凝土樁數(shù)據(jù)庫文件需要提前做好，便于在后續(xù)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用時可以直接調(diào)用與優(yōu)化。鋼筋混凝土樁數(shù)據(jù)庫的主要優(yōu)點在于可以結(jié)合8個維度，如樁半徑、樁頭長、樁尖半徑、樁身長等，對整個鋼筋混凝土樁進(jìn)行控制分析[1]。鋼筋混凝土樁的情況會隨著相關(guān)參數(shù)的改變而進(jìn)行調(diào)整，從而滿足整個地鐵工程的具體需要。

2.4 地鐵工程基于數(shù)據(jù)庫的施工優(yōu)化方案

BIM數(shù)據(jù)庫多應(yīng)用于初期地鐵建模，不僅速度快，而且參數(shù)化的控制節(jié)點便于整個車站模型的調(diào)整，有利于后期地鐵工程的持續(xù)優(yōu)化與補充。充分運用BIM技術(shù)構(gòu)建地鐵數(shù)據(jù)庫模型，使得整個模型具有更高的科學(xué)水平，且更具有可操控性。另外，將BIM數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到實際地鐵車站施工可保證現(xiàn)場施工的準(zhǔn)確性，對現(xiàn)場施工狀況的深度模擬有利于地鐵建筑規(guī)劃的優(yōu)化，從理論角度利于地鐵車站建筑項目的完成。例如通過地鐵工程BIM技術(shù)模擬基坑開挖的土方模型，通過挖掘機將每一次開挖的土方數(shù)量進(jìn)行平均預(yù)估，再將模型劃分為固定標(biāo)準(zhǔn)的立體房模型，并對現(xiàn)場開挖施工進(jìn)度進(jìn)行實時模擬，使得整個開挖土方的工程具有可參考性。

2.5 現(xiàn)場施工中BIM技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)階段對于地鐵施工的要求越來越高，不僅追求速度，而且對于地鐵建設(shè)的質(zhì)量和外觀都有更高的要求，地鐵工程的設(shè)計施工也越來越復(fù)雜。在地鐵施工的過程中會用到很多的機械設(shè)備、施工原材料和構(gòu)件預(yù)制品。其中，機械設(shè)備安裝不規(guī)范會給施工帶來潛在的危險，原材料多次搬運和裝卸會增加材料損耗與浪費，構(gòu)件預(yù)制品堆放與組裝不當(dāng)會影響施工效率和安全。地鐵施工環(huán)境復(fù)雜多變，存在較多的不可控因素，利用BIM技術(shù)管理現(xiàn)場施工成為提高生產(chǎn)效率的重要舉措，可以有效減少地鐵工地的潛在隱患，避免發(fā)生事故。在地鐵基坑開挖過程中，BIM技術(shù)可以模擬基坑開挖模型，通過Revit建立起三維虛擬模型，安排虛擬的開挖施工作業(yè)，對每次開挖土方量進(jìn)行分析統(tǒng)計，對每項施工工序方案進(jìn)行優(yōu)化（如圖2所示）。BIM技術(shù)可以對施工現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行實戰(zhàn)模擬，把材料搬運的全過程分階段做成課件，實時動態(tài)化地把控施工原材料管理，并通過模擬發(fā)現(xiàn)實施方案中的漏洞，根據(jù)模擬的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，不斷完善施工組織方案，節(jié)約資源和成本，避免安全隱患發(fā)生。

2.6 安全組織管理的BIM技術(shù)應(yīng)用

一些潛在的風(fēng)險因素要是未能及時發(fā)現(xiàn)和處理，容易給地鐵工程帶來重大的安全隱患。如果運用BIM技術(shù)建立工程項目模型，對安全因素進(jìn)行歸類和具體化分析，能夠有效地識別安全風(fēng)險因素。BIM技術(shù)立體模型還可以對信息進(jìn)行歸類和匯總，提高安全風(fēng)險因素的識別度。目前國內(nèi)對于如何將該技術(shù)應(yīng)用于地鐵工程安全施工管理上尚處于摸索階段，在全面性和規(guī)范性上還需進(jìn)一步探索研究。首先是精細(xì)化安全組織管理需求，大多數(shù)地鐵工程項目的施工和管理辦法較為傳統(tǒng)，具有一定的認(rèn)識局限性，在管理組織上可能難以做到精細(xì)化，導(dǎo)致大多數(shù)工程項目存在管理效率低的安全隱患。BIM技術(shù)依托于信息化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)化、精細(xì)化管理需求，因而被大量運用到安全管理上。實現(xiàn)工程項目精細(xì)化安全管理，應(yīng)根據(jù)需求制訂量化標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)職能、崗位等劃分具體職責(zé)，對地鐵工程項目安全管理進(jìn)行檢查整改，BIM技術(shù)在支撐持續(xù)跟蹤檢查方面能夠使得總體目標(biāo)實現(xiàn)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

3 結(jié)語

由于BIM技術(shù)產(chǎn)生于國外，我國的地鐵工程也是在改革開放這幾十年才大規(guī)模興起的，相對于國內(nèi)的建筑業(yè)來講BIM技術(shù)屬于比較新穎的信息化技術(shù)。BIM技術(shù)作為工程項目生產(chǎn)建設(shè)重要的應(yīng)用型技術(shù)，其基本意義在于能夠以三維數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)為基礎(chǔ)，發(fā)揮其基本功能，更加便利地修改各項信息，并進(jìn)行深化。本文以地鐵工程項目為例，展開BIM技術(shù)在地鐵工程項目建設(shè)控制中的應(yīng)用研究，得出以下結(jié)論：

（1）利用BIM技術(shù)能夠創(chuàng)新和集成地鐵工程項目各個環(huán)節(jié)，并能夠通過具體的計算與分析，對項目進(jìn)行發(fā)散性構(gòu)思，優(yōu)化項目建設(shè)方案[2]。

（2）充分利用BIM技術(shù)建立地鐵工程數(shù)據(jù)庫對項目建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化和效益分析，并根據(jù)成本控制策略，落實成本最低化原則，對項目全過程的設(shè)計進(jìn)行分析和施工模擬，節(jié)約項目建設(shè)成本，提高項目生產(chǎn)建設(shè)質(zhì)量，確保地鐵工程項目建設(shè)效益。

（3）BIM技術(shù)在安全組織管理的應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)意義上的管理模式，它通過對地鐵施工進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的動態(tài)精細(xì)化的安全管理，搭建精確、細(xì)致、及時、靈活的安全組織管理體系，通過細(xì)化管理層實現(xiàn)大范圍、深層次的管理，避免傳統(tǒng)管理過程中的指揮路徑過長和不能及時溝通的問題，實現(xiàn)地鐵項目施工的安全可控性。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢 民.基于BIM的地鐵數(shù)據(jù)庫建立及其應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2018（4）：55-58.

[2]馬文娟.基于BIM技術(shù)在工程項目成本控制中的應(yīng)用[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2016.