BIM技術(shù)在鐵路通信施工中的應(yīng)用探討

王振國(guó)

摘要：通過(guò)分析鐵路通信施工現(xiàn)狀及存在的各種突出問(wèn)題，采用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信工程施工階段的各項(xiàng)應(yīng)用。主要包括信息集成、碰撞檢查、虛擬施工、優(yōu)化重難點(diǎn)施工方案、成本控制及工廠化預(yù)制。重點(diǎn)結(jié)合通信施工特點(diǎn)，解決通信施工難題，改進(jìn)施工工藝，提高施工質(zhì)量，縮短施工時(shí)間。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);鐵路;通信;施工;應(yīng)用

一、概述

近年來(lái)，隨著鐵路建設(shè)速度的加快，鐵路通信作為鐵路互聯(lián)互通的信息“命脈”，其重要性及地位不言而喻。目前，鐵路通信設(shè)備種類日趨繁多，精細(xì)化、集成度越來(lái)越高，施工周期越來(lái)越短，施工工藝要求越來(lái)越高，施工難度日益增大。

鐵路通信施工目前現(xiàn)狀存在“點(diǎn)多、線長(zhǎng)、帶狀分布、交叉施工、接近零工期、高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求”等特點(diǎn)。這對(duì)施工企業(yè)在工期、工藝、安全和質(zhì)量等方面提出更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。近年來(lái)，鐵路施工企業(yè)不斷采用新技術(shù)、新工藝、新方法，借助BIM、機(jī)械手、智能工具等新科技手段，不斷改進(jìn)施工工藝，提高施工質(zhì)量，縮短施工時(shí)間。隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的成功，為鐵路工程帶來(lái)了科技創(chuàng)新的曙光。

二、BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。簡(jiǎn)言之，BIM的核心是虛擬設(shè)計(jì)、虛擬建造（即可視化設(shè)計(jì)和施工）。

目前美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)利用BIM進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)。在我國(guó)，BIM技術(shù)還是一個(gè)新生事物，在大型建筑領(lǐng)域有部分應(yīng)用案例，但還沒(méi)有完全普及。近些年，隨著B(niǎo)IM技術(shù)在施工企業(yè)的興起，鐵路施工企業(yè)也引入BIM技術(shù)，目前還處于應(yīng)用探索階段。

三、BIM技術(shù)在鐵路通信施工中的應(yīng)用

根據(jù)鐵路通信施工特點(diǎn)，BIM技術(shù)在鐵路通信施工階段的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

（一）信息集成

BIM的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。該信息庫(kù)不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。借助這個(gè)包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)。

BIM不僅可以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期中;用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)屬于數(shù)字化設(shè)計(jì);BIM的數(shù)據(jù)庫(kù)是動(dòng)態(tài)變化的，在應(yīng)用過(guò)程中不斷在更新、豐富和充實(shí);為項(xiàng)目參與各方提供了協(xié)同工作的平臺(tái)。

（二）碰撞檢查

（1）本專業(yè)內(nèi)碰撞檢查

傳統(tǒng)二維圖紙審核時(shí)，由于通信系統(tǒng)較多，涉及面相對(duì)廣泛，考慮不全面或人為失誤在所難免，導(dǎo)致工程變更、返工及浪費(fèi)。如某變電所通信設(shè)計(jì)圖中漏掉電纜引入井的設(shè)計(jì)，或通信鐵塔的地腳螺栓設(shè)計(jì)尺寸與鐵塔規(guī)格不符等。采用BIM技術(shù)進(jìn)行模型間碰撞檢查，不但能夠徹底消除缺項(xiàng)、漏項(xiàng)、硬碰撞、軟碰撞，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，減少在施工階段可能存在的錯(cuò)誤損失和返工的可能性。

（2）與各專業(yè)接口碰撞檢查

在通信施工中，往往存在各專業(yè)“打架”的情況，比如通信設(shè)備箱安裝的位置剛好被其他專業(yè)設(shè)計(jì)成了放置空調(diào)的位置，這就出現(xiàn)了施工時(shí)安裝位置的“碰撞”。也存在預(yù)留孔洞位置不對(duì)應(yīng)的情況，如房建專業(yè)饋線窗的預(yù)留位置與饋線纜出線位置位置偏離較大，造成材料浪費(fèi)及不美觀等問(wèn)題。同時(shí)通信專業(yè)布線過(guò)程中時(shí)常與強(qiáng)電專業(yè)同徑路，如何保證通信線纜和強(qiáng)電線纜間不交叉或保持安全距離也是在通信施工過(guò)程中需要經(jīng)?？紤]的問(wèn)題。

采用BIM技術(shù)對(duì)施工階段的構(gòu)件和管線、建筑與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與管線等等進(jìn)行碰撞檢查、施工模擬等優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)施工中設(shè)備、機(jī)械位置、物料擺放進(jìn)行合理規(guī)劃，在施工前盡早的發(fā)現(xiàn)未來(lái)將會(huì)面對(duì)的問(wèn)題及矛盾，尋找出施工中不合理的地方及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，或者商討出最佳施工方案與解決辦法，降低傳統(tǒng)2D模式的錯(cuò)、漏、碰、缺等現(xiàn)象的出現(xiàn)，提供施工效率和質(zhì)量，縮短工期。

（三）虛擬施工

實(shí)現(xiàn)虛擬施工是在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行施工過(guò)程，虛擬模型可在實(shí)際施工之前對(duì)工程項(xiàng)目的功能及可實(shí)施性等潛在問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括施工工藝、施工過(guò)程模擬及施工方案優(yōu)化等。在施工時(shí)隨時(shí)隨地都可以非常直觀快速地知道計(jì)劃是什么樣的，實(shí)際進(jìn)展是怎么樣的。這樣通過(guò)BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，大大減少施工質(zhì)量問(wèn)題，安全問(wèn)題，減少返工和整改。

BIM技術(shù)可以直觀的將理想模型與實(shí)際工程對(duì)比，考察理論與實(shí)際的差距和不合理性。同時(shí)，BIM模型的對(duì)比可以使業(yè)主對(duì)施工過(guò)程及建成的工程實(shí)物相關(guān)功能性進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估，從而提早反應(yīng)，對(duì)可能發(fā)生的情況做及時(shí)的調(diào)整。

（1）可視化安全、技術(shù)交底

利用BIM技術(shù)的可視化特性，根據(jù)通信施工工序制作施工工藝視頻，可以讓施工人員更直觀的了解施工作業(yè)部位和對(duì)象?；贐IM模型，創(chuàng)建施工作業(yè)動(dòng)畫(huà)，可以形象地展示施工工藝流程、施工先后順序、施工工藝細(xì)則、操作要點(diǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及危險(xiǎn)源等內(nèi)容。將文字、圖片和動(dòng)畫(huà)進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可視化安全、技術(shù)交底，可以增進(jìn)施工人員對(duì)危險(xiǎn)源及作業(yè)內(nèi)容的理解，有助于提升施工安全質(zhì)量和效率。

在施工前期對(duì)整個(gè)通信系統(tǒng)建模，演示施工流程及注意事項(xiàng)，給作業(yè)人員建立直觀的視覺(jué)印象，使作業(yè)人員提高安全意識(shí)，規(guī)范操作，不留隱患，同時(shí)為后期驗(yàn)收一次成優(yōu)提供保障。如在某車站鐵塔安裝時(shí)期，新入職員工由于首次接觸高空作業(yè)，對(duì)通信鐵塔安裝天線及調(diào)試所存在的危險(xiǎn)源尚不明確，存在安全隱患。通過(guò)BIM工藝工法視頻的制作，將鐵塔施工的流程、細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)，以全方位模擬的形式交底給新員工，使員工脫離紙質(zhì)版的技術(shù)交底，獲得更加形象的交底內(nèi)容，以此達(dá)到警示提醒的目的。

（2）4D施工進(jìn)度模擬建造

將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃、時(shí)間相連接，實(shí)現(xiàn)通信專業(yè)4D施工進(jìn)度模擬。隨時(shí)隨地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行有效協(xié)同，結(jié)合施工方案和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可以大大減少施工質(zhì)量和安全問(wèn)題，減少返工和整改。同時(shí)通過(guò)施工模擬可以直觀

地體現(xiàn)施工的順序，并使各專業(yè)施工之間的施工協(xié)調(diào)變得清晰明了。從而檢測(cè)施工進(jìn)度計(jì)劃的可行性，提早發(fā)現(xiàn)工程的工序問(wèn)題。

如在某車站綜合樓通信設(shè)備安裝期間，出現(xiàn)該站點(diǎn)機(jī)柜未能及時(shí)到貨現(xiàn)象，一直未能安裝到位，管理者通過(guò)BIM模擬進(jìn)度效果時(shí)發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題，由于未按計(jì)劃進(jìn)行，已造成后期工作滯后，管理者及時(shí)調(diào)配其他站點(diǎn)相同設(shè)備進(jìn)行安裝，保證了在計(jì)劃節(jié)點(diǎn)內(nèi)車站的順利開(kāi)通。

（四）優(yōu)化重難點(diǎn)施工方案

利用BIM技術(shù)將重難點(diǎn)施工方案的復(fù)雜部位簡(jiǎn)單化、透明化，直觀的對(duì)復(fù)雜工序進(jìn)行分析，提前模擬方案編制后的現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能存在的危險(xiǎn)源、安全隱患、消防隱患等提前排查，對(duì)專項(xiàng)方案的施工工序進(jìn)行合理排布，有利于方案的專項(xiàng)性、合理性。項(xiàng)目各方可利用BIM模擬討論，快速調(diào)整方案，最終確定最優(yōu)施工方案。

（五）成本控制

將BIM模型與成本信息結(jié)合，對(duì)施工過(guò)程中各個(gè)階段的相關(guān)需求量進(jìn)行計(jì)算、模擬、優(yōu)化，指導(dǎo)勞動(dòng)力、材料和機(jī)械計(jì)劃的建立，提高成本計(jì)劃的精確性，降低成本。從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理及全方位的預(yù)測(cè)和控制。

（1）工程量快速提取

施工企業(yè)精細(xì)化管理很難實(shí)現(xiàn)的根本原因，在于海量的工程數(shù)據(jù)，無(wú)法快速準(zhǔn)確獲取以支持資源計(jì)劃，致使經(jīng)驗(yàn)主義盛行。而B(niǎo)IM的出現(xiàn)可以讓相關(guān)管理?xiàng)l線快速準(zhǔn)確地獲得工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，施工管理人員可以跟據(jù)施工進(jìn)度（部位）快速統(tǒng)計(jì)出需要的工程材料數(shù)量，制定出精確材料計(jì)劃，大大減少了資源、物流和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)的浪費(fèi)，為實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。

（2）成本管控

利用BIM模型，實(shí)現(xiàn)了工程量計(jì)算與計(jì)價(jià)的雙向數(shù)據(jù)銜接，當(dāng)模型改動(dòng)時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反映工程造價(jià)的變化。在BIM模型中已經(jīng)包含了完備的成本數(shù)據(jù)，可以快速、精確計(jì)算出工程成本。通過(guò)合同、計(jì)劃與實(shí)際施工的消耗量、分項(xiàng)單價(jià)、分項(xiàng)合價(jià)等數(shù)據(jù)的多算對(duì)比，可以有效了解項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)是盈是虧，消耗量有無(wú)超標(biāo)，物資、勞務(wù)分包有無(wú)失控等等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管控。

（六）工廠化預(yù)制

采用BIM設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜異形構(gòu)件，先對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分解，在工廠加工好后到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)到進(jìn)行組裝，精準(zhǔn)度高，失誤率低?？s短了施工周期，保證了構(gòu)件加工質(zhì)量，節(jié)約了工程材料成本。

四、BIM技術(shù)在鐵路通信施工中的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在鐵路通信應(yīng)用中存在巨大優(yōu)勢(shì)，可以將鐵路通信的復(fù)雜化結(jié)構(gòu)、繁多化接口及零亂的線纜進(jìn)行統(tǒng)一整合，建立出虛擬的仿真模型，為施工技術(shù)人員提高更加精細(xì)的推演平臺(tái)，減少返工現(xiàn)象出現(xiàn);為施工管理者提供更詳細(xì)的指揮平臺(tái)，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率;同時(shí)也為現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供更加直觀的技術(shù)交底，使其更容易理解并能高效的指導(dǎo)施工。

結(jié)束語(yǔ)：

BIM技術(shù)在鐵路通信施工中的應(yīng)用主要針對(duì)鐵路通信中存在的接口問(wèn)題、施工復(fù)雜性問(wèn)題及綜合布線零亂性問(wèn)題。BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)的深化應(yīng)用將會(huì)極大的提高鐵路建設(shè)效率，節(jié)省人機(jī)料的投入，從而提高企業(yè)效益。BIM技術(shù)的發(fā)展將會(huì)徹底顛覆傳統(tǒng)管理方式，推動(dòng)鐵路建設(shè)向智能化、信息化邁進(jìn)。

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