BIM技術(shù)在市政工程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐研究

唐書陽

（安徽省六安市霍邱縣城市管理行政執(zhí)法局，安徽 霍邱 237400）

1.引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，BIM 技術(shù)在市政工程當(dāng)中得到利用已經(jīng)成為必然。尤其是一些橋梁、林園等較為特殊的市政工程，對(duì)BIM 技術(shù)的依賴越來越強(qiáng)。但BIM 技術(shù)利用歷史較短，其還存在一些影響因素，明確這些影響因素以及對(duì)BIM 技術(shù)在工程里具有的作用進(jìn)行深入分析，對(duì)于該技術(shù)完善有著積極意義[1]。

2.BIM 技術(shù)簡介

BIM 技術(shù)實(shí)際上就是建筑信息模型Building Information Modeling 的縮寫。即對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行采集，然后將其輸入既定的系統(tǒng)最終建立建筑工程模型，利用數(shù)字信息來進(jìn)行仿真模擬。BIM 技術(shù)保證了建筑工程設(shè)計(jì)的緊密性、科學(xué)性、系統(tǒng)性，能夠減少資源浪費(fèi)，提升工程質(zhì)量的同時(shí)降低施工成本，是建筑工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保證[2]。具體來說BIM 技術(shù)有“三維設(shè)計(jì)、四維建造、五維運(yùn)營”特點(diǎn)，其具有這些功能主要是因?yàn)锽IM 技術(shù)當(dāng)中融入了空間學(xué)、工程學(xué)、幾何學(xué)以及地理信息系統(tǒng)，讓其具有設(shè)計(jì)可視化、部門協(xié)調(diào)化、流程模擬化、程序整合化、讀圖直接化、管理一體化、信息完備化等特點(diǎn)[3]。

3.BIM 技術(shù)于市政工程設(shè)計(jì)當(dāng)中具有的作用

BIM 技術(shù)在市政工程設(shè)計(jì)當(dāng)中發(fā)揮的作用非常明顯，涉及到了場地分析、設(shè)計(jì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)優(yōu)化、多領(lǐng)域協(xié)調(diào)溝通等。

3.1 場地分析

市政工程一般都占地面積大，對(duì)地下水文地質(zhì)要求高，需要認(rèn)真進(jìn)行場地分析。BIM 技術(shù)具有地理信息采集、車流流量統(tǒng)計(jì)等功能，能夠?yàn)榻ㄖ锏鼗こ烫峁┧囊缘刭|(zhì)參數(shù)，使得交通橋梁工程也可以獲得所需重要數(shù)據(jù)，提高建筑質(zhì)量。另外，場地分析也包括施工場地功能劃分等，可以保證各部門并行不悖，避免材料二次搬運(yùn)[4]。在該方面經(jīng)典案例是湘潭河?xùn)|濱江風(fēng)光帶的交通建設(shè)，該工程西面臨江，東部則為居民區(qū)，周邊交通不發(fā)達(dá)，施工土方工程大，在BIM 技術(shù)之下，對(duì)土方工程做到了因點(diǎn)而異，即不同點(diǎn)、不同地段的地質(zhì)水文情況實(shí)行不同深度挖掘以及填埋，同時(shí)保證碾壓均勻性，保證路基整體的穩(wěn)定性。

3.2 設(shè)計(jì)規(guī)劃

市政工程形成的建筑都屬于公共空間，必須要考慮建筑物和交通系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)、水電氣系統(tǒng)的匹配，避免彼此影響實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至于能夠?qū)崿F(xiàn)整體規(guī)劃優(yōu)化，提升市民的居住體驗(yàn)。BIM 技術(shù)具有的地理信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)景模擬建設(shè)，最終讓設(shè)計(jì)者看到市政工程和周圍環(huán)境的匹配情況。在白馬立交公路工程當(dāng)中我們便可以看到BIM 技術(shù)具有的規(guī)劃功能，在該工程設(shè)計(jì)階段采用三維建模發(fā)現(xiàn)了部分工程圍護(hù)樁和城市排水管道存在沖突，因此積極地將這一發(fā)現(xiàn)反饋給設(shè)計(jì)院，使得設(shè)計(jì)方案獲得調(diào)整，避免了后續(xù)的施工變更[5]。

3.3 設(shè)計(jì)方案論證

設(shè)計(jì)方案論證需要從施工是否可行、規(guī)劃是否合理來展開論證。這一環(huán)節(jié)非常重要，若是設(shè)計(jì)方案不符合建設(shè)目標(biāo)便不能夠施工。利用BIM 技術(shù)以后，能夠利用三維模型將設(shè)計(jì)展示出來，其中具有碰撞試驗(yàn)功能，可以將存在彼此影響的硬碰撞、軟硬碰撞等進(jìn)行體現(xiàn)，這樣縮短了論證時(shí)間。在市政工程的林園施工設(shè)計(jì)方案論證當(dāng)中，BIM 技術(shù)具有非常突出的作用。林園系統(tǒng)必須要考慮到改善小氣候這一因素，還需要考慮到其和周圍交通系統(tǒng)、城市基礎(chǔ)設(shè)施等是否存在沖突，這其中就需要利用BIM 技術(shù)來對(duì)熱島效應(yīng)、綠色施工、噪聲污染、海綿系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌安排，提高設(shè)計(jì)方案的可行性、科學(xué)性、系統(tǒng)性，能夠讓后續(xù)施工得到便利[6]。另外，利用BIM 技術(shù)的三維模型來構(gòu)造樹冠線以及林園空間層次，使得林園藝術(shù)性得到提升。

3.4 動(dòng)態(tài)優(yōu)化

指的是通過BIM 技術(shù)可以使得設(shè)計(jì)階段和施工階段更好對(duì)接，并且能夠?yàn)槭┕るA段留下更好的調(diào)整空間。地鐵作為市政工程的特殊組成，其設(shè)計(jì)復(fù)雜，必須要在設(shè)計(jì)之初考慮到諸多施工當(dāng)中可能遇到的問題。這是因?yàn)楹罄m(xù)施工專業(yè)接口多、施工場所密集、各部門施工容易出現(xiàn)互相影響[7]。

4.BIM 技術(shù)融入市政工程設(shè)計(jì)的幾個(gè)難點(diǎn)

4.1 招投標(biāo)

招投標(biāo)階段決定了施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)里能夠融入BIM 技術(shù)。一般建設(shè)單位確定了某個(gè)市政工程項(xiàng)目，然后會(huì)委托市政工程設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者直接面對(duì)社會(huì)招標(biāo)。在招標(biāo)的文件里會(huì)直接要求投標(biāo)企業(yè)具有BIM 設(shè)計(jì)能力。但是目前來說，在市政工程設(shè)計(jì)招投標(biāo)環(huán)節(jié)很多地區(qū)并沒有針對(duì)BIM 技術(shù)給出更加詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，這是源于現(xiàn)階段關(guān)于BIM 技術(shù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這也往往導(dǎo)致選標(biāo)環(huán)節(jié)難以對(duì)投標(biāo)單位的BIM 技術(shù)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。

4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

BIM 技術(shù)實(shí)際上就是建筑信息模型，其需要系統(tǒng)正確的參數(shù)，故此對(duì)數(shù)據(jù)采集要求較高。市政工程十分復(fù)雜，地上地下情況繁復(fù)，而且還涉及到不同領(lǐng)域，必須要保證采集數(shù)據(jù)能夠清晰分類。故此僅僅依靠過去的勘查手段已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)庫要求。比如橋梁工程就涉及到建筑學(xué)、力學(xué)、工程學(xué)諸多學(xué)科，每一個(gè)學(xué)科所對(duì)應(yīng)的部分都有龐大的參數(shù)需要確定，不同的公式讓人眼花繚亂。

4.3 人才

隨著BIM 技術(shù)的不斷推廣，國家也開始推出BIM 技術(shù)認(rèn)證，其目的是為建筑工程行業(yè)輸送專業(yè)人才，使得BIM 技術(shù)能夠進(jìn)一步融入建筑工程當(dāng)中，發(fā)出其具有的功能。但畢竟BIM 技術(shù)本身尚未成熟，所以目前的人才隊(duì)伍質(zhì)量并不高。而市政工程基本上都是規(guī)模大、投資多，基本上都會(huì)超過使用BIM 技術(shù)要求的最低標(biāo)準(zhǔn)，使用BIM 技術(shù)基本上板上釘釘，這就導(dǎo)致市政工程設(shè)計(jì)當(dāng)中BIM 技術(shù)人才需求十分迫切?？梢哉f人才質(zhì)量決定了BIM 技術(shù)的成熟和發(fā)展。

4.4 軟件成熟程度

BIM 技術(shù)是軟件系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、計(jì)算能力、可操作性等都會(huì)直接影響最終的建筑質(zhì)量以及建筑安全。目前市面上的BIM 軟件系統(tǒng)就有30 余種，而在世界范圍內(nèi)則多達(dá)60 余種，這就使得企業(yè)在軟件選擇上有著一定的自由度。但是若是使用了不夠成熟的軟件后果會(huì)很嚴(yán)重。畢竟BIM 技術(shù)是一個(gè)信息系統(tǒng)，一個(gè)參數(shù)錯(cuò)了可能就會(huì)導(dǎo)致系列參數(shù)錯(cuò)誤。況且在一些復(fù)雜的工程里需要不同的BIM 技術(shù)軟件，若是彼此不兼容，這帶來的影響更為嚴(yán)重。

5.提升BIM 技術(shù)于市政工程設(shè)計(jì)中水平的策略

5.1 市政工程BIM 技術(shù)規(guī)范制定以及BIM 技術(shù)招投標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的制定

為了確保在市政工程設(shè)計(jì)當(dāng)中切實(shí)實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)，廣東省、深圳市交委等部門都先后聲明中標(biāo)單位必須要在設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)BIM 技術(shù)，而且設(shè)計(jì)合同價(jià)的5%用來作為BIM 設(shè)計(jì)費(fèi)，建設(shè)單位會(huì)在之前價(jià)款基礎(chǔ)上增加費(fèi)用用來實(shí)現(xiàn)BIM 設(shè)計(jì)。誠然也聲明在設(shè)計(jì)當(dāng)中若是中標(biāo)單位并沒有融入BIM 設(shè)計(jì)就會(huì)扣除設(shè)計(jì)合同價(jià)10%，以此來作為設(shè)計(jì)單位違約金。但畢竟BIM 技術(shù)還不成熟，此類合同也存在缺陷，使得招投標(biāo)環(huán)節(jié)對(duì)于能夠融入BIM 技術(shù)約束力不足。

5.2 信息采集技術(shù)的提升

可以融入無人機(jī)參數(shù)采集，例如立交橋的一些參數(shù)采集當(dāng)中可以利用無人機(jī)技術(shù)，其在智能系統(tǒng)控制之下，會(huì)通過探測元件捕捉一定范圍內(nèi)的建筑的高低面積、車流的流量和速度、地質(zhì)水文等等，這些參數(shù)對(duì)于立交橋的寬窄高低以及承重設(shè)計(jì)都有一定的幫助。無人機(jī)參數(shù)采集之后可以進(jìn)行實(shí)景虛擬設(shè)計(jì)，將虛擬的橋梁搭建起來，可以對(duì)其和周圍環(huán)境融合程度、交通噪聲等進(jìn)行測試，利于進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。另外，在機(jī)場道路建設(shè)當(dāng)中，因?yàn)闄C(jī)場遠(yuǎn)離市區(qū)，在城市到機(jī)場這段距離之內(nèi)存在較為復(fù)雜的地形，此時(shí)便可以動(dòng)用無人機(jī)進(jìn)行地形、地質(zhì)、水文等數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)輸入BIM 系統(tǒng)后，可以確定出最佳長度、質(zhì)量最好的道路軌跡[9]。

5.3 專業(yè)人才的培養(yǎng)

需要提高目前的BIM 技術(shù)人才資格證的考核難度，要確保有思想、有技術(shù)、有道德的人進(jìn)入行業(yè)，從基礎(chǔ)上把握質(zhì)量關(guān)。同時(shí)要給予人才足夠的重視，保證其薪酬以及福利，調(diào)動(dòng)人才的從業(yè)積極性。提供向國外有關(guān)單位學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。只有保證人才隊(duì)伍的質(zhì)量和數(shù)量的增加，才能使得市政工程設(shè)計(jì)獲得BIM技術(shù)的驅(qū)動(dòng)。

5.4 規(guī)范軟件行業(yè)

要建立全國統(tǒng)一的BIM 技術(shù)研究中心，要從國家到地方都注入資源資本，要構(gòu)建一個(gè)權(quán)威的BIM 軟件平臺(tái)，保證技術(shù)的統(tǒng)一性。目前以深圳BIM 技術(shù)中心為代表的有關(guān)單位都在軟件、建筑技術(shù)等領(lǐng)域進(jìn)行積極研究，力求提高建筑工程融入BIM 技術(shù)的水平。筆者認(rèn)為有必要實(shí)現(xiàn)各單位的聯(lián)合，打破傳統(tǒng)思維實(shí)現(xiàn)資源共享、理論碰撞，只有如此才能在軟件行業(yè)、工程建筑等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，使得BIM 技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展[10]。

6.結(jié)語

市政工程設(shè)計(jì)當(dāng)中利用BIM 技術(shù)，實(shí)際上就是使用了該技術(shù)當(dāng)中具有的信息模型來對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，既能保證設(shè)計(jì)合理性，又能降低后續(xù)施工的風(fēng)險(xiǎn)，做到綠色施工，力求建筑項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。這其中軟件水平和人才水平是主要因素，是影響B(tài)IM 技術(shù)在市政工程設(shè)計(jì)融入的關(guān)鍵因素。