BIM技術(shù)在鐵路四電工程施工中的應(yīng)用研究

丁琦

摘 要 近年來，隨著我國鐵路電氣化的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)作為新一代的計算機(jī)輔助施工的基礎(chǔ)性技術(shù)，在我國工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用越加廣泛。本文主要從BIM技術(shù)的概念及其在國內(nèi)外建筑行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，在建筑施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用價值、存在的問題及解決的方式這幾方面做了分析研究，為今后在鐵路四電工程施工應(yīng)用BIM技術(shù)供了一定的參考。

關(guān)鍵詞 BIM;鐵路四電工程施工;工程建設(shè)信息化

引言

鐵路四電工程由鐵路接觸網(wǎng)、通信、信號、電力供電四個專業(yè)構(gòu)成，交叉作業(yè)面多，線纜敷設(shè)復(fù)雜，有些還會于暖通、給排水、消防管道等發(fā)生矛盾，為有效減少施工過程中的設(shè)計變更和返工情況，及時優(yōu)化施工方案，更加科學(xué)地進(jìn)行資源的配置。此外，三維實例對象可承載更多屬性信息，如型號、制造商、部件代碼，類型標(biāo)記，即：每個專業(yè)在設(shè)計過程中就可以查看其他專業(yè)的設(shè)計成果。同時，當(dāng)采用跨專業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺時，由于多方基于同一個數(shù)據(jù)庫， 不會出現(xiàn)一次修改后，相關(guān)聯(lián)的圖紙忘記修改的情況。

BIM技術(shù)是施工階段的一個重要應(yīng)用，它通過把四電工程，特別是通信、信號、牽引供電所內(nèi)的施工進(jìn)度用三維模型結(jié)合的方式進(jìn)行施工進(jìn)度模擬過程。是實現(xiàn)施工4D模擬的關(guān)鍵因素之一。在BIM技術(shù)平臺下，通過三維可視化的環(huán)境將建筑模型構(gòu)件按照時間順序依次進(jìn)行虛擬建筑過程，即施工4D模擬。簡言之，BIM信息模型中集成了材料、場地、機(jī)械設(shè)備、人員甚天氣情況等諸多信息，并且以天為單位對建筑工程的施工進(jìn)度進(jìn)行模擬。通過4D施工進(jìn)度模擬，可以直觀地反映施工的各項工序，方便項目部協(xié)調(diào)好各專業(yè)的施工順序、提前組織專業(yè)班組進(jìn)場施工、預(yù)埋隱蔽工序、提供下一工序?qū)I(yè)場地和周轉(zhuǎn)材料等。并對施工過程中勞務(wù)、物質(zhì)資源、成本等的動態(tài)控制。

同時，4D施工進(jìn)度的模擬也具有很強(qiáng)的直觀性，即使是非工程技術(shù)出身的業(yè)主方，領(lǐng)導(dǎo)也能快速準(zhǔn)確地把握工程的進(jìn)度。依據(jù)實際的施工環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行施工順序及施工過程的反復(fù)模擬，以此對施工順序進(jìn)行糾偏、不同施工工種的碰撞檢測、施工資源的合理投入、消除安全隱患、改善作業(yè)空間不足等問題，提前調(diào)整施工方案。通過不斷的模擬施工方案，在施工前最大限度的解決實際施工可能遇到的問題，實現(xiàn)施工方法的不斷優(yōu)化，在實際施工中實現(xiàn)“零沖突、零返工”[1]。

可以說，BIM技術(shù)路線的改革應(yīng)該是將各階段各部門有機(jī)結(jié)合，為了更有效地建立基礎(chǔ)BIM，在設(shè)計BIM階段考慮下游施工BIM和成本BIM的后期延伸，將真正有效實效項目全生命周期一體化BIM的應(yīng)用。BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用障礙分析及解決對策，BIM技術(shù)自引入我國建筑業(yè)以來，結(jié)合我國實際情況遭遇了諸多的應(yīng)用障礙，具體分析如下：①BIM將成為施工企業(yè)下一代主流技術(shù)，但應(yīng)用的大環(huán)境還不夠成熟。我國現(xiàn)有的鐵路建設(shè)行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，加之業(yè)界對于BIM的法律責(zé)任界限不明，導(dǎo)致建筑行業(yè)推廣BIM應(yīng)用大環(huán)境不夠成熟。②項目全壽命周期統(tǒng)籌管理不足，使BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足。我國建筑業(yè)內(nèi)對BIM技術(shù)的應(yīng)用有明顯的分段現(xiàn)象，各階段各參與方自成一派建立BIM模型，形成了大量的重復(fù)工作的浪費(fèi)以及模型的不統(tǒng)一性使得全壽命統(tǒng)一管理失去可能。③以設(shè)計方為主不足以實現(xiàn)BIM的全面應(yīng)用。施工單位對BIM技術(shù)的使用往往流于表面，為了在投標(biāo)過程施工單位BIM技術(shù)路線照圖建模autoCAD施工圖自動轉(zhuǎn)換（大部分）不易轉(zhuǎn)換施工企業(yè)商務(wù)成本部門魯班，廣聯(lián)達(dá)等工程算量成本預(yù)算深化設(shè)計，施工工藝工序計劃進(jìn)度，安全質(zhì)量模擬等施工企業(yè)土建、安裝、技術(shù)部門ArchiCADRevit等，建模價值主要是充門面中標(biāo)，而后并不會實際運(yùn)用BIM技術(shù)對施工過程進(jìn)行管控。也有的情況是：施工單位不重視BIM人才的培養(yǎng)和管理，認(rèn)為這些耽誤時間，純屬虛的，對相關(guān)模型的建立和運(yùn)用BIM進(jìn)行動態(tài)控制的實施因管理理念和人才原因心有余而力不足，實際操作下來效果與期望值相差甚遠(yuǎn)。

針對上述應(yīng)用障礙，結(jié)合公司施工專業(yè)特點和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀提出下列建議：①針對我國現(xiàn)有的建筑行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的情況：政府和行業(yè)應(yīng)整體推進(jìn)推廣BIM應(yīng)用工作。BIM是工程項目管理信息化的重要發(fā)展方向，實現(xiàn)信息集成與共享，政府應(yīng)積極提倡并參與制定BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，積極完善并統(tǒng)一建筑業(yè)行業(yè)體制，并實行BIM技術(shù)人員注冊制。②針對項目全壽命周期統(tǒng)籌管理不足，使BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足的現(xiàn)象：加強(qiáng)項目全過程各參與方之間的協(xié)同工作，推動BIM應(yīng)用技術(shù)路線的一致性改革，減少重復(fù)工作，實現(xiàn)全壽命周期的統(tǒng)一的BIM模型應(yīng)用，進(jìn)而實現(xiàn)BIM技術(shù)的價值的充分發(fā)揮。③針對建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各參與方對BIM積極性不同的現(xiàn)象，應(yīng)由政府和行業(yè)協(xié)會等部門加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，效仿西方國家確立相關(guān)法律法規(guī)或者管理條例，實現(xiàn)科學(xué)合理的BIM應(yīng)用體系建設(shè)，進(jìn)而真正實現(xiàn)建筑業(yè)BIM應(yīng)用的最大效益結(jié)語目前BIM技術(shù)在國內(nèi)建筑業(yè)的發(fā)展還處于起步階段，仍存在著全壽命中后期統(tǒng)一應(yīng)用不足導(dǎo)致的BIM技術(shù)的價值發(fā)揮不足的問題，以及各企業(yè)BIM技術(shù)路線不成熟浪費(fèi)嚴(yán)重等問題[2]。

1針對 BIM技術(shù)在施工階段從3D實體到4D施工模擬再到5D成本控制的應(yīng)用方法和效果，并且對BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用障礙進(jìn)行分析并初步探索制定了以下幾點措施：

1.1 提供了全新三維狀態(tài)下可視化的設(shè)計方法

BIM技術(shù)下的建模設(shè)計過程是以三維狀態(tài)為基礎(chǔ)，不同于CAD的基于二維狀態(tài)下的設(shè)計。在常規(guī)CAD狀態(tài)下的設(shè)計，繪制四電工程用房、信號、通信、電力供電系統(tǒng)等構(gòu)件沒有構(gòu)件屬性，只有由點、線、面構(gòu)成的封閉圖形。而在BIM技術(shù)下繪制的構(gòu)件本身具有各自的屬性，每一個構(gòu)件在空間中都通過X、Y、Z坐標(biāo)各自的獨立屬性。設(shè)計過程中設(shè)計師構(gòu)想能夠通過電腦屏幕上虛擬出來三維立體圖形，達(dá)到三維可視化下的設(shè)計。同時構(gòu)建的模型具有各自的屬性，如線纜敷設(shè)，點擊屬性可知線纜的位置、尺寸、高度、線徑、根數(shù)等，這些屬性通過軟件將數(shù)據(jù)保存為信息模型（階段BIM），也可以由其他專業(yè)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，提供了協(xié)同設(shè)計的基礎(chǔ)[3]。

1.2 提供各個專業(yè)協(xié)同設(shè)計的數(shù)據(jù)共享平臺

首先，在傳統(tǒng)條件下四電專業(yè)間的設(shè)計數(shù)據(jù)不能相互導(dǎo)出和導(dǎo)入，使四電工程和站前橋梁、路基等土建專業(yè)缺乏相互的協(xié)作，即使設(shè)計院內(nèi)部通過大量的技術(shù)把關(guān)，也只能解決建筑和結(jié)構(gòu)間的構(gòu)件尺寸統(tǒng)一問題，對于管道預(yù)埋、接觸網(wǎng)支柱底座預(yù)制、線纜爬架、線纜管溝等都只能在施工過程中進(jìn)行修改。因此各專業(yè)圖紙間的矛盾眾多，導(dǎo)致施工過程中變更加大，施工單位在施工過程中協(xié)調(diào)難度增加;設(shè)計單位不斷調(diào)整設(shè)計變更增加工作量，造成工程成本增加，變更后的四電專業(yè)出現(xiàn)大量返工，短時間達(dá)不到業(yè)主要求。

在BIM技術(shù)下的設(shè)計，即可將數(shù)據(jù)保存為BIM信息，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)工程師、通信、信號、電力供電工程師專業(yè)數(shù)據(jù)，由結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行承重構(gòu)件的設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算，四電專業(yè)工程師同時進(jìn)行各自專業(yè)設(shè)計。在站前線路和結(jié)構(gòu)專業(yè)都完成后，將包含專業(yè)數(shù)據(jù)的BIM信息導(dǎo)入通信、信號、電力供電專業(yè)進(jìn)行優(yōu)化[4]。在設(shè)計過程中就能夠進(jìn)行各個專業(yè)間的有效協(xié)調(diào)，避免各個專業(yè)間的構(gòu)件矛盾。

1.3 實現(xiàn)設(shè)計階段項目參與各方的協(xié)同工作

傳統(tǒng)的二維設(shè)計條件下，圖紙中圖元本身沒有構(gòu)件屬性，都是一些點、線、面。項目業(yè)主、造價咨詢單位要從各自角度對設(shè)計方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的測算和優(yōu)化，需要造價咨詢單位將二維圖紙重新建模，建立算量模型，花費(fèi)大量的時間和人力。同時設(shè)計方案修改后，造價單位需要重新按照二維圖紙進(jìn)行模型修改，導(dǎo)致不能及時準(zhǔn)確的測算項目成本。

在BIM條件下，設(shè)計軟件導(dǎo)出BIM數(shù)據(jù)，造價單位用BIM條件下的三維算量軟件平臺，按照不同專業(yè)導(dǎo)入需要的BIM數(shù)據(jù);迅速地實現(xiàn)了建筑模型在算量軟件中的建立，及時準(zhǔn)確的計算出工程量，并測算出項目成本;設(shè)計方案修改后，重新導(dǎo)入BIM數(shù)據(jù)，直接得出修改后的測算成本[5]。

2結(jié)束語

總之，BIM技術(shù)在現(xiàn)代建設(shè)施工中有著非常重要的作用，將BIM技術(shù)充分融合在施工的設(shè)計階段、施工階段以及運(yùn)營維護(hù)階段，可以有效保證建筑工程的質(zhì)量，提高工程的效率，加強(qiáng)對工程的管理和控制，為企業(yè)降低成本，使得企業(yè)可以獲得更好的效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 寇雪霞.基于BIM技術(shù)的工程項目全生命周期造價管理研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2016.

[2] 劉春鵬.BIM在大型建筑工程項目全生命周期管理中的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2017.

[3] 李玉娟.BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[4] 劉照球，李云貴.建筑信息模型的發(fā)展及其在設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑科學(xué)，2009，5（1）：96-99.

[5] 豐亮，陸惠民.基于BIM的工程項目管理信息系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想[J].建筑管理現(xiàn)代化，2009（8）：363-364.