翁露波

上海申通地鐵集團(tuán)有限公司 上海 200000

BIM技術(shù)就是基于三維數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上的，集成工程項(xiàng)目所有數(shù)據(jù)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可以通過數(shù)字化的方式展現(xiàn)工程實(shí)體以及功能特性，當(dāng)前該技術(shù)在工程領(lǐng)域中得到了有效的運(yùn)用。隨著經(jīng)濟(jì)和交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，城市軌道交通建設(shè)規(guī)模不斷增加，和建筑工程相比，其信息化水平相對(duì)較低，BIM技術(shù)的運(yùn)用情景值得探索。盾構(gòu)隧道等線性地下工程因地質(zhì)條件復(fù)雜，建設(shè)過程不確定因素較多，如何借助BIM技術(shù)高效管理、控制風(fēng)險(xiǎn)，是建設(shè)管理者一直在思考的重要問題，為此，很多從業(yè)人員也開展了大量的嘗試。

1、BIM技術(shù)在隧道與地下工程中應(yīng)用的問題和解決思路

1.1 技術(shù)層面

1.1.1 標(biāo)準(zhǔn)問題 主要包括技術(shù)層面，也涉及到管理方面。BIM技術(shù)的運(yùn)用是構(gòu)建在相互協(xié)同上的，需要相關(guān)的軟件之間的配合，比如，制圖、建模和施工模擬等等，然而每個(gè)軟件的提供廠家不一，若是缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，就很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和共享，無法發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[1]。國(guó)內(nèi)因?yàn)榧夹g(shù)引進(jìn)時(shí)間較短，對(duì)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面的研究有限，加上國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)缺乏統(tǒng)一的體制，存在嚴(yán)重的條塊化問題，沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，BIM法律體系不完善、相關(guān)技術(shù)人才不足等，使得技術(shù)在國(guó)內(nèi)隧道行業(yè)中的運(yùn)用中出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)問題。

1.1.2 軟件平臺(tái)問題

首先，國(guó)內(nèi)普遍使用的是國(guó)外的BIM軟件，本土化水平較低，在和其他軟件結(jié)合運(yùn)用時(shí)需要進(jìn)行二次開發(fā)，雖然國(guó)內(nèi)在這方面進(jìn)行了很多探索，然而都未能有效推廣。比如，revit是國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)常用的軟件，其中的很多方面都與國(guó)內(nèi)存在差異，如，圖紙規(guī)范、單位制等，然而因?yàn)檐浖哂胸S富的功能，所以，受到了歡迎。其次，建筑類建筑信息模型運(yùn)用的地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)有的軟件就可以適應(yīng)，然而盾構(gòu)隧道等地下工程的地質(zhì)條件復(fù)雜，尤其是越江隧道，現(xiàn)有的地質(zhì)軟件無法有效的構(gòu)建模型，還無法與BIM設(shè)計(jì)軟件兼容，所以，建筑信息模型在國(guó)內(nèi)隧道方面的運(yùn)用只能利用BIM設(shè)計(jì)軟件或者是制造業(yè)軟件，由于軟件應(yīng)用平臺(tái)不統(tǒng)一，使得模型數(shù)據(jù)交流存在限制。同時(shí)，缺乏高效兼容的管理交互平臺(tái)，不利于BIM三維化數(shù)據(jù)在管理層面降低應(yīng)用門檻。

1.1.3 解決思路

和建筑信息模型前景的定量評(píng)判問題研究進(jìn)行整合，促進(jìn)理論方面的研究，有效的在設(shè)計(jì)、施工和管理方面運(yùn)用該技術(shù)。BIM標(biāo)準(zhǔn)框架不僅包含技術(shù)自身標(biāo)準(zhǔn)，還包含對(duì)于企業(yè)信息技術(shù)的運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，其中企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)。當(dāng)前在城市軌道交通領(lǐng)域，對(duì)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面的研究有了顯著的進(jìn)展。就建筑信息模型來說，地質(zhì)、隧道建模平臺(tái)與GIS平臺(tái)都不是很成熟，對(duì)此，可以打通BIM軟件與有關(guān)地質(zhì)建模軟件和其他分析應(yīng)用軟件的接口，實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)合，分工協(xié)作，分享數(shù)據(jù)信息，同時(shí)與國(guó)內(nèi)隧道規(guī)范、建筑信息模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用，為管理應(yīng)用提供平臺(tái)[2]。

1.2 管理方面的問題和解決思路

國(guó)內(nèi)項(xiàng)目管理的主要模式是計(jì)劃方式下的DBB，對(duì)于相關(guān)方的交流存在限制，無法及時(shí)有效的傳遞信息，限制了建筑信息模型在地下工程管理的發(fā)展。現(xiàn)階段建筑信息模型在國(guó)內(nèi)軌道交通的運(yùn)用一般依賴特殊項(xiàng)目，普通的隧道工程項(xiàng)目，一般只會(huì)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)運(yùn)用該技術(shù)。研究顯示施工方運(yùn)用BIM可以更好的發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，要想促進(jìn)技術(shù)在隧道工程方面的發(fā)展，就需要對(duì)當(dāng)前的項(xiàng)目管理模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。IPD是一套產(chǎn)品開發(fā)的理念模式，當(dāng)前演變成新的項(xiàng)目管理模式，其注重考慮項(xiàng)目過程中的利益，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目團(tuán)體的協(xié)作能力，和BIM優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮相似。

1.3 發(fā)展方面的問題和解決思路

1.3.1 BIM和GIS結(jié)合的問題

隧道與地下工程建設(shè)條件較差，地質(zhì)地形比較復(fù)雜，這就使得BIM的運(yùn)用比較困難。GIS是空間屬性資訊系統(tǒng)，其對(duì)象就是地理空間信息數(shù)據(jù)，若是可以將二者進(jìn)行有效的結(jié)合，就可以有效的簡(jiǎn)化建模以及分析過程并為實(shí)施過程的動(dòng)態(tài)調(diào)整提供支持，所以，二者的結(jié)合就是BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)隧道方面普及中的一個(gè)重要問題。

1.3.2 BIM和智能設(shè)備的結(jié)合

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)隧道領(lǐng)域BIM技術(shù)運(yùn)用的限制就是無法和生產(chǎn)工具進(jìn)行有效的結(jié)合，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義下的BIM施工，所以，該技術(shù)和智能設(shè)備的結(jié)合也是一個(gè)重要研究方向，尤其是自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備、激光掃描儀等空間定位設(shè)備。

1.3.3 BIM前景的定量評(píng)判問題

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)上沒有統(tǒng)一成熟的BIM應(yīng)用效能測(cè)度方法，因?yàn)榧夹g(shù)運(yùn)用的實(shí)際效果很難測(cè)度以及量化，專家們?cè)囍筒煌嵌忍岢鰬?yīng)用效能測(cè)度方法，然而還未形成統(tǒng)一成熟的測(cè)度方法，目前還在積極的探索中[3]。

2、BIM技術(shù)在盾構(gòu)隧道與地下工程中的應(yīng)用策略

BIM技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如，可視化，通過運(yùn)用三維模型，能夠構(gòu)建立體的施工設(shè)計(jì)方案，直觀具體的展現(xiàn)有關(guān)信息，明確施工要求，避免施工中的各種沖突；虛擬施工，可以最大化的減少返工的情況；數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，基于組建施工的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和參數(shù)等，精準(zhǔn)的分析以及處理，保證施工的順利進(jìn)行。所以，在工程建設(shè)中，應(yīng)該積極的運(yùn)用BIM技術(shù)，充分發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)。

2.1 在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)，利于表達(dá)：用三維模型分析項(xiàng)目中包含的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)等內(nèi)容，動(dòng)態(tài)化的展示2D設(shè)計(jì)圖紙，方便設(shè)計(jì)人員更好的把握施工設(shè)計(jì)圖紙。便于修改：設(shè)計(jì)人員在有新的思路或者是要改變?cè)O(shè)計(jì)功能時(shí)，也可以輕松的在3D建筑信息模型中修改。適于溝通：可以隨時(shí)直觀立體的展示設(shè)計(jì)成果，驗(yàn)證需求，發(fā)現(xiàn)問題，準(zhǔn)確的對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化[4]。比如，上海地鐵15號(hào)線桂林公園站、上海周家嘴路越江隧道工程等，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中采用BIM技術(shù)，對(duì)各方面實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)優(yōu)化、管線碰撞檢查、3D協(xié)同、工程量輔助量統(tǒng)計(jì)等等，有效的提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，3D模型檢查管線碰撞和錯(cuò)漏碰缺問題，大幅度提升設(shè)計(jì)人員效率。

2.2 在施工中的運(yùn)用

隧道與地下工程施工協(xié)調(diào)性要求高，可以運(yùn)用BIM技術(shù)提升施工的效率和質(zhì)量。①前置模擬：在施工前模擬施工節(jié)點(diǎn)方案[5]、動(dòng)線組織、場(chǎng)地布置等，整體性提升工程現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)工程實(shí)施的支持，保證工程建設(shè)時(shí)效。②過程模擬：盾構(gòu)隧道施工，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的施工，利用BIM模型和自動(dòng)化儀器采集每一環(huán)的拼裝狀態(tài)、軸線的姿態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整糾偏、注漿、推力等數(shù)據(jù)，可大幅度提升施工質(zhì)量。③動(dòng)態(tài)籌劃：現(xiàn)場(chǎng)施工包含眾多作業(yè)類型，交叉作業(yè)密集，尤其是旁通道施工提前啟動(dòng)等工況，為了充分利用作業(yè)空間和時(shí)間，運(yùn)用BIM技術(shù)采集現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度和變形量，調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)布置，優(yōu)化工序銜接、工時(shí)分配等。

2.3 在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

借助BIM技術(shù)開展盾構(gòu)隧道等地下工程項(xiàng)目管理，可以從效率、質(zhì)量、安全等多維度切入。①效率方面：全面的，深入結(jié)合實(shí)施工序的模塊化籌劃，同時(shí)過程可調(diào)，聯(lián)動(dòng)各方。尤其是在盾構(gòu)隧道建設(shè)管理中心，對(duì)管片排產(chǎn)和調(diào)撥、盾構(gòu)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度優(yōu)化等具有優(yōu)勢(shì)。②質(zhì)量方面：過程模擬加上物資效率的提高，是對(duì)質(zhì)量控制的根本保證，同時(shí)BIM與地質(zhì)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，可以高精度匹配注漿等施工數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)地表建構(gòu)筑物的變形控制。③安全方面：在施工模擬中排查安全隱患，有針對(duì)性的制定防范對(duì)策，可以直觀開展安全交底，讓施工人員認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)的重要性[6]。并可結(jié)合5G技術(shù)等開展人員定位管理，提前規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)聚集。④場(chǎng)外協(xié)調(diào)：運(yùn)用了BIM技術(shù)布置交通組織以及場(chǎng)地，具體模擬大件運(yùn)輸、渣土運(yùn)輸、施工場(chǎng)地和社會(huì)道路界限、臨時(shí)交通標(biāo)志的邊線等，找好項(xiàng)目效益與社會(huì)效益的平衡點(diǎn)，就模擬結(jié)果和有關(guān)部門實(shí)施溝通，利于取得理解、形成共識(shí)，為工程實(shí)施創(chuàng)造有利環(huán)境條件。⑤成果保存：基于BIM模型的全過程管理，可以直接形成最終成果的展示和跟蹤體系，對(duì)于建設(shè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的保存具有重大意義，并可助力優(yōu)質(zhì)評(píng)審、通車評(píng)審、檔案歸檔等管理工作。

結(jié)語(yǔ)：

BIM技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，比如，可模擬、可視化、可保存、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等，這一理念也是工程建設(shè)信息化發(fā)展的一個(gè)主要方向，具有很大的發(fā)展前景。在盾構(gòu)隧道與地下工程中運(yùn)用該技術(shù)具有積極影響，可以提升施工的安全性、設(shè)計(jì)的精細(xì)化、后期運(yùn)營(yíng)的合理性，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少造價(jià)，提升設(shè)計(jì)施工的效率以及質(zhì)量，促進(jìn)相關(guān)方的協(xié)作。然而因?yàn)樗淼琅c地下工程的特點(diǎn)，如，地形復(fù)雜、帶狀分布等，導(dǎo)致BIM技術(shù)的運(yùn)用無法照搬建筑工程中該技術(shù)的運(yùn)用方式 ，所以，要想更好的運(yùn)用BIM技術(shù)，就需要明確當(dāng)前應(yīng)用中的問題，并采取有效的措施進(jìn)行改善和解決，不斷探索有效的應(yīng)用路線，提升盾構(gòu)隧道與地下工程建設(shè)的水平。