BIM技術在高速鐵路施工中的應用與探索

楊宮印 王軍 王龍

摘 要：高速鐵路是鐵路交通實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標志。近年來，我國高速鐵路建設也在迅猛發(fā)展。本文通過對BIM技術研究，建立了高速鐵路信息化施工模型，深入探討B(tài)IM技術在施工過程中的應用效果，為企業(yè)項目實現(xiàn)精細化管理提供了新途徑。

關鍵詞：高速鐵路；BIM技術；信息化模型；精細化管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.083

0 引言

近幾年，我國國民經濟快速發(fā)展，國民日常生活、工作、學習各方面的節(jié)奏也日益加快，國內現(xiàn)有的基礎設施現(xiàn)狀已難滿足社會需求，成為制約國民經濟發(fā)展和國民生活水平提高的瓶頸[1]。高速鐵路的發(fā)展成為改善這一現(xiàn)狀的唯一突破口，其具有安全、快速、高效、低能耗的特點。目前，國內正在加強高速鐵路建設，成為一項利國利民的百年大計工程。但是，在建設過程中怎么樣才能實現(xiàn)項目精細化管理成為業(yè)界一直研究的重點課題。

BIM技術（Building Information Modeling）是以三維數(shù)字信息技術為基礎，集成了工程項目各工程數(shù)據(jù)信息模型[2]?；谶@種數(shù)字化模型搭建BIM5D施工管理平臺，為項目在策劃、實施、運營各階段提供工程信息，實現(xiàn)工程信息互通，徹底消除信息孤島的目的，確保了工程建設的高效性、準確性，達到項目增值最大化的目的 [3]。

在高速鐵路建設中采用該種數(shù)字信息化技術，就是將其施工全周期的所有信息建成可參數(shù)化數(shù)字模型，通過施工方案模擬優(yōu)化、施工管理過程系統(tǒng)協(xié)調等一系列功能，改善在傳統(tǒng)項目管理過程無法實現(xiàn)的這些弊端，使各參建單位、參建者均能高效地協(xié)同溝通， 為高速鐵路建設實現(xiàn)“高標準、高質量、高效率、零誤差”的目標，提供了新的數(shù)字化管理模式。

1 創(chuàng)建BIM信息化模型

創(chuàng)建BIM信息化模型是指將項目建設的各類信息集成于三維模型中，它是BIM技術應用的基礎。施工過程中的BIM技術應用是將高鐵建設項目的二維圖紙及項目管理信息全部轉化為三維實體模型，它包含了建設項目的人、機、材、價等各方面內容。形成一個多專業(yè)、多維度的數(shù)據(jù)模型。具有以下特點[5]：

（1）可視化：利用BIM技術將施工現(xiàn)場、施工工藝、施工管理等內容可視化，有效的解決了識圖難、交底難的問題，大大提高了工程施工進度和施工質量。

同時，BIM信息模型可根據(jù)現(xiàn)場施工需求實時提供各類工程數(shù)據(jù)及施工資料，在高速鐵路連續(xù)梁架設、軌道板鋪設等重、難點作業(yè)環(huán)節(jié)，通過三維交底方式，可為從業(yè)人員直觀剖析各類施工相關的工藝工法，使其充分掌握設計要點。避免了人為因素可能造成的工程質量問題，保證了工程質量。

（2）模擬性：主要包含兩個方面：其一，在三維模型創(chuàng)建的過程中，其實是預先對二維圖紙進行會審，在轉化成三維模型過程中和通過對全模型的碰撞檢查，預先發(fā)現(xiàn)設計缺陷，杜絕工程翻工問題；其二，是對各類施工組織、施工工藝進行4D模擬，從而進行施工方案比選、優(yōu)化，有效的掌控施工進度，并進行現(xiàn)場施工指導。

（3）優(yōu)化性：BIM模型創(chuàng)建過程即對建設項目的物理信息、幾何信息、物價信息進行整合，可以導出各類分析報表，為建設者提供可靠的數(shù)據(jù)參考，從而優(yōu)化設計方案 。比如：在高鐵線路選擇時，可對全程施工量進行統(tǒng)計；在施工過程中，可對各工序、各生產資料進行統(tǒng)計管理。

（4）協(xié)調性：BIM技術利用信息模型數(shù)據(jù)庫，實時信息共享，將單位與單位、專業(yè)與專業(yè)有機的結合起來，從而進行協(xié)同管理。與傳統(tǒng)管理中遇到問題、協(xié)同處理、解決問題相比，該模式具有預先性、高效性，也是實現(xiàn)項目信息化、精細化管理的重要手段之一。

（5）可出圖性：在通常鐵路施工過程中，技術人員所持有的設計院，按照出圖規(guī)范所設計的施工圖紙。這些圖紙除設計上難以避免的設計誤差以外，還難以滿足對重、難點施工工藝的全方位展示。如果稍有考慮不周，都可能造成工程質量問題。然而，BIM技術可實現(xiàn)將預先審定后的三維模型轉化為二維圖紙，最大限度保證了圖紙的準確性，同時，還可根據(jù)施工需求，實時導出各類施工節(jié)點的平、剖面圖。

2 BIM 5D施工管理平臺

完善的BIM協(xié)同管理平臺是BIM技術應用成功的關鍵之一。它是決定BIM信息化模型數(shù)據(jù)庫利用率高低和項目信息管理水平高低的關鍵環(huán)節(jié)。它應具備支持國際市場上主流BIM軟件創(chuàng)建的模型數(shù)據(jù)文件模塊和確保模型屬性不會丟失的基本條件。BIM 5D施工協(xié)同管理平臺為鐵路建設項目實現(xiàn)全生命周期信息化管理提供了最佳解決方案。BIM協(xié)同管理平臺拓寬了BIM模型的應用空間及應用價值 [6]。

2.1 工程項目信息管理

BIM平臺整合了項目所有的文檔和視頻資料，通過系統(tǒng)設置可全方位展示工程項目概況。相關人員可以實時查閱各類工程概況、參建企業(yè)文化及特色工藝等信息。同時，包含工程項目的組織機構、制度管理等，并對項目實施過程中的人、機、材進行動態(tài)查詢。

2.2 安全質量管理

“質量是企業(yè)的生命，安全是生產的保障”[7]。傳統(tǒng)工程質量問題的“面對面”處理、解決、檢查方式具有一定的滯后性，容易出現(xiàn)管理漏洞。BIM協(xié)同平臺通過與手機、ipad、物聯(lián)網等移動設備無線對接，大大提高了現(xiàn)場安全隱患監(jiān)控、工程問題反饋、解決、反查的效率，系統(tǒng)設置的“閉環(huán)”管理模式，從理論上能高效解決各類安全質量問題。

2.3 施工過程管理

現(xiàn)場施工管理包含施工資料管理和施工技術管理兩個方面，是項目管理的核心部分。BIM協(xié)同管理可以根據(jù)預先審定的施工進度計劃，對整個項目進行組織、控制，達到項目管理目標。主要內容有：施工方案優(yōu)化、進度管理、工程信息提取、三維技術交底、人機協(xié)同調配、電子施工日志記錄及施工現(xiàn)場監(jiān)控監(jiān)測等。這是高速鐵路項目實現(xiàn)精細化管理的關鍵。

2.4 施工成本管理

項目成本管理包括成本核算、成本控制、成本計劃三個部分。目前，我國高鐵項目投資運營多受質疑。BIM技術的引入，給項目資金運營管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，也為項目成本管控提供了解決方案。精確的BIM模型可獲得準確的工程量信息，預算項目總體費用。同時，對高鐵建設過程中各施工環(huán)節(jié)的各項資金進行計算，通過施工模擬，優(yōu)化總體運營規(guī)劃，統(tǒng)計出大量的工程數(shù)據(jù)，為項目作成本管理方案決策提供支撐。

2.5 BIM協(xié)同管理

BIM協(xié)同管理是指對整個高速鐵路項目業(yè)務、信息、資源等進行管理，充分發(fā)揮建設團隊的“戰(zhàn)斗力”。這種管理模式能有效的避免項目管理過程中出現(xiàn)“應用孤島”、“信息孤島”、“資源孤島”等問題。協(xié)同管理模式可大幅度提升項目運營、施工的管理效率，是項目實現(xiàn)協(xié)調分配、統(tǒng)一管理目標的有效手段。

3 BIM應用存在的問題

目前，BIM技術在鐵路行業(yè)應用目前還處于初步探索階段，國內外軟件開發(fā)、研究人員及從事鐵路工作者都對其大量的工程實踐研究，取得了許多可喜的成果[8]。但仍存在以下問題：

第一，軟件應用問題。我國BIM技術起步較晚，主要借鑒發(fā)達國家的經驗，國內相關標準還不完善，對國外的BIM應用系列軟件的掌握還有待提高。同時，要讓國外的軟件設計架構滿足國內設計規(guī)范和技術要求，就需要我們對這些軟件進行二次開發(fā)，但對項目級的BIM技術應用來講，其開發(fā)能力較弱，使BIM技術應用效果達不到最佳。

第二，軟件整合問題。其一，目前我國各建設行業(yè)沒有統(tǒng)一的BIM技術應用標準，項目采用什么樣的BIM技術路線往往是根據(jù)項目特點及相關單位既有的技術條件進行選取，與此同時二次開發(fā)的應用插件也各有所長；其二，我國還沒有搭建一個統(tǒng)一的BIM技術應用協(xié)同管理平臺，由于多樣的BIM技術路線，導致各種格式的信息化數(shù)據(jù)很難用一個平臺來讀取，即使可以通過輔助軟件進行轉化，但也存在過程復雜，還有可能導致原始屬性丟失。這種現(xiàn)象阻礙了BIM技術的發(fā)展。

第三，應用模式問題。 BIM技術應用的初衷是從設計、施工、運維各階段對項目進行全生命周期管理，是一個系統(tǒng)的過程，但目前大部分BIM技術應用，只是在工程建的某一環(huán)節(jié)或局部工程上采用，各參建方都還沒有完全的參與進來，各類技術人員對BIM技術理解程度與應用水平也都參差不齊，這是阻礙BIM技術推廣的主要原因之一。

4 結語

高速鐵路建設是我國基礎建設的標桿，倍受社會各界關注。要求在施工過程進行細精細化管理是必然趨勢。BIM技術的應用也成為了業(yè)界研究的重點課題之一。BIM技術應用成果也不斷涌現(xiàn)，逐漸實現(xiàn)從局部到總體的四維、五維的現(xiàn)場施工動態(tài)模擬，初步實現(xiàn)了可視化、精細化的現(xiàn)代化管理模式。這種變革性的現(xiàn)代管理模式給高速鐵路施工項目實現(xiàn)精細化管理提供了新的契機。

參考文獻：

[1]李云貴，邱奎宇，王永義.我國BIM技術研究與應用[J].鐵路技術創(chuàng)新，2014（02）：36-37.

[2]劉爽.建筑信息模型BIM技術的應用[J].建筑學報，2008（02）： 100-101.

[3]趙靈敏.基于BIM的建設工程全壽命周期項目管理研究[D].山東建筑大學，2014（06）：1-2.

[4]劉晴，王建平.基于BI M技術的建設工程生命周期管理研究[J]. 土木建筑工程信息技術，2010，9（03）：41-45.

[5]曾大林，趙靈敏.濟南西客站站前廣場地下工程BIM應用[J].土木建筑工程信息技術，2012，4（02）：71-77.

[6]暢永奇，趙曉娜，曹少衛(wèi).BIM技術在工程管理中的應用與探索[J].施工技術，2014（10）：68-71.

[7]王衛(wèi)，劉海燕.淺談我市食品質量安全控制的措施[J].中國保健營養(yǎng)，2014（03）：1792-1794.

[8]徐駿，李安洪等.BIM在鐵路行業(yè)的應用及其風險分析[J].鐵道工程學報，2014（03）：186-191.

作者簡介：楊宮?。?987-），男，陜西西安人，碩士，講師，研究方向：BIM技術應用。