BIM技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用具體措施探討

陳 寒

(山東雄獅建筑裝飾股份有限公司，山東 棗莊 277500)

BIM技術(shù)屬于高新技術(shù)，在工程管理的不同階段內(nèi)應(yīng)用，能夠在材料分配、人員協(xié)調(diào)等方面提高工作效果。在BIM技術(shù)支持下，工程可以得到可靠數(shù)據(jù)，這些可靠數(shù)據(jù)能為施工管理措施的確定提供參考，最后提高各項措施的有效性，幫助工程實現(xiàn)成本節(jié)約目標(biāo)，讓工程質(zhì)量得以提升。

1 BIM技術(shù)概念以及國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM(Building Information Modeling)即建筑信息化模型，是整合所有建筑信息的三維數(shù)字化新技術(shù)，為工程信息管理提供了強有力的支持。BIM應(yīng)用與土木工程，就是將工程模型在電腦上模擬建立出來，基于此把工程中可能遇到的問題提前修正解決，例如傳統(tǒng)圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的碰撞問題，就可以在BIM可視化模型中一目了然。另外，不同的現(xiàn)代建筑對材料要求不一樣，BIM就可以對材料的體積、尺寸和重量做出精密的計算。面對工期緊、施工難度大的工程時，也可以相對輕松的利用BIM統(tǒng)籌設(shè)計、預(yù)算、采購、施工、人員、時間等方面，在計算機里合理地模擬出來。BIM可以將全部工作與環(huán)節(jié)整合起來，實現(xiàn)交流與共享，BIM的數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)了土木工程的精細(xì)化管理。

目前BIM技術(shù)在全球中逐漸被采用，例如挪威、新加坡、美國、英國以及北歐等，我國很多地方都在工程中運用了BIM技術(shù)，在BIM技術(shù)的應(yīng)用上發(fā)展速度較快。BIM減少了工程中的紕漏，降低了人力、物力、財力等方面的浪費，給國內(nèi)外的工程都帶來了極大的改革，改變了工程中人與人之間、人與技術(shù)之間、人與流程之間的關(guān)系，改變了人們的工程思維方式。BIM技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用，讓人們看到了其在工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益方面的價值。

BIM技術(shù)可以完善在施工中由于對接不完整所導(dǎo)致的風(fēng)險，對其風(fēng)險進(jìn)行控制以及管理。早期出現(xiàn)的CAD電子計算機繪圖技術(shù)是BIM的前身，但是現(xiàn)在BIM的充分運用，已經(jīng)取代了CAD。BIM可以針對建筑物進(jìn)行分析，對其展開了解，也可以對信息進(jìn)行管理，確保施工過程中可以將風(fēng)險有效的控制。

全壽命周期風(fēng)險管理是針對傳統(tǒng)管理模式所打造的全新形勢。可以針對單個信息進(jìn)行管理，同時也可以對風(fēng)險進(jìn)行預(yù)控。全壽命周期風(fēng)險管理主要采用了BIM技術(shù)，相關(guān)學(xué)者針對目前風(fēng)險管理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)使用BIM技術(shù)可以充分的進(jìn)行風(fēng)險管理。全壽命周期管理可以避免建筑行業(yè)在施工中出現(xiàn)的連接不完善，同時也可以避免整體風(fēng)險。BIM技術(shù)屬于綜合性的系統(tǒng)，全壽命周期管理需要依賴于BIM技術(shù)對信息進(jìn)行傳遞，尤其是建筑設(shè)計的相關(guān)信息，可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行匯總，真正做到將信息進(jìn)行共享。

2 BIM技術(shù)的特征

2.1 出圖性

BIM能讓施工設(shè)計得到便利，同時能為業(yè)主方提供信息參考還有及時的幫助。而BIM及設(shè)計院提供的施工紙質(zhì)圖不同，一般來講，設(shè)計院應(yīng)該提供設(shè)計圖紙，如墻柱、基礎(chǔ)等方面圖紙，而在BIM技術(shù)中，它能對圖紙完成模擬和優(yōu)化等操作，進(jìn)一步保障工程施工的安全和效益。

2.2 優(yōu)化性

在工程設(shè)計中，往往難以一步到位，設(shè)計偏差難以避免。在BIM系統(tǒng)支持下，便可以在施工時建立模型完成設(shè)計，讓設(shè)計得以優(yōu)化。設(shè)計師能借助BIM平臺優(yōu)化設(shè)計，各設(shè)計師也能聯(lián)合起來使用設(shè)計優(yōu)化平臺。此外，BIM技術(shù)促進(jìn)了工程設(shè)計的復(fù)雜化、多樣化，在現(xiàn)階段的工程設(shè)計中，只依靠人力會讓相關(guān)工作變得非常困難。設(shè)計師在BIM技術(shù)支持下，才能將設(shè)計任務(wù)高效、順利的完成。

2.3 協(xié)調(diào)性

BIM的關(guān)鍵特點是協(xié)調(diào)性，能讓設(shè)備、結(jié)構(gòu)和建筑三者得以協(xié)調(diào)。在BIM系統(tǒng)的支持下，在工程設(shè)計中便能嚴(yán)格把控對各專業(yè)順利統(tǒng)一這一問題，能充分避免各專業(yè)的溝通問題還有返工狀況，能讓工程順利減少人工費、材料費。其次，在BIM支持下，不同專業(yè)能夠發(fā)揮其充分優(yōu)點，高效完成工程設(shè)計。

2.4 可視化

在新時期中，工程設(shè)計面臨的要求變得更高，這是因為市場經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，要求工程應(yīng)用更為先進(jìn)的各項技術(shù)，順利完成施工項目。在BIM支持下，可以可視化的建立工程模型，在工程準(zhǔn)備階段便為工程施工提供可視化的模型，而這能給予工程人員真實、直觀的視覺體驗，便于對工程問題的提前糾正[1]。總的來講，BIM在提供可視化功能的同時，也能提供系統(tǒng)、全面的工程信息整合功能，為工程優(yōu)化提供信息參考。

3 木工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1 項目協(xié)調(diào)階段

在應(yīng)用BIM技術(shù)時，應(yīng)該滿足設(shè)計部的要求。在使用前，要結(jié)合自身技術(shù)狀況深入分析，利用BIM的技術(shù)試用，讓設(shè)計部可以充分掌握此項技術(shù)，再完成需要的推廣和普及工作[2]。此外，應(yīng)該有效協(xié)調(diào)各方意見，在土木類型工程中，會有監(jiān)理、施工和業(yè)主等參與方，各主體會對施工有著不同要求，這非常容易導(dǎo)致分歧，因此要借助BIM技術(shù)，展示工程的模型，收集整理不同意見，盡量反饋完整的信息，讓工程方案能被有效改進(jìn)。另外，BIM技術(shù)可以讓施工參與方理解工程師的設(shè)計意圖，減少不同專業(yè)不同利益方之間的誤解與矛盾。例如，在道路工程項目協(xié)調(diào)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)的可視化功能可以將道路工程的模型與結(jié)構(gòu)運用三維可視圖展示出來，讓工程設(shè)計單位、施工單位與業(yè)主單位等根據(jù)道路模型在設(shè)計風(fēng)格、技術(shù)、施工要求等方面進(jìn)行交流，讓各方都能夠有表達(dá)的權(quán)利，提出自己的想法，最終達(dá)成一個彼此都滿意的設(shè)計意向，共同將項目推進(jìn)下去。

3.2 設(shè)計階段

在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)非常重要。在土木設(shè)計中，對BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，并沒有局限在建立模型上，它能直觀體現(xiàn)工程施工的具體狀況，展現(xiàn)重要部分具體、局部的特征，在它的支持下，能讓具體結(jié)構(gòu)和三維模型更為接近[3]。在工程設(shè)計中，BIM技術(shù)的應(yīng)用，能讓設(shè)計活動將信息結(jié)構(gòu)方面的模型當(dāng)做基礎(chǔ)。在現(xiàn)階段，設(shè)計過程往往出現(xiàn)沒有充分開發(fā)軟件平臺各項功能的問題，從土木工程的功能優(yōu)化這一角度來講，可以嘗試碰撞檢測的措施促進(jìn)設(shè)計有效的提升。

其次，在BIM技術(shù)的支持下，設(shè)計師能處在協(xié)作設(shè)計的良好模式中，他們可以在BIM平臺內(nèi)共同完成設(shè)計，彼此間加強溝通，更快的找到設(shè)計時的遺漏和錯誤，讓設(shè)計效率提高，讓資源得以共享。最后，在BIM技術(shù)中，它有數(shù)據(jù)共享上的明顯優(yōu)勢，在設(shè)計師完成圖紙設(shè)計時，能實時變更中心文件，讓其他的設(shè)計師等人員，都能及時得到數(shù)據(jù)，讓信息傳送所需要的時間縮短，讓圖紙錯誤被及時改正，讓工程設(shè)計提高質(zhì)量。

3.3 施工階段

在土木施工中，往往會缺乏風(fēng)險評估、操作規(guī)范等方面的高效管理，這會影響到施工效率。為處理此問題，BIM技術(shù)的應(yīng)用便要受到重視，需充分利用BIM中數(shù)據(jù)儲存這一功能，利用模型數(shù)據(jù)庫，有效滲透土木施工時的不同因素，如材料規(guī)格、建筑成本等，再借助BIM系統(tǒng)展開上述信息，動態(tài)模擬土木信息，以此完成工程信息的動態(tài)分析，有效控制建筑成本，結(jié)合動態(tài)線性變動狀況，明確施工時會存在的問題，便于對響應(yīng)措施的落實[4]。

此外，在此前的施工活動中，需要利用二維化的平面圖對施工的進(jìn)度進(jìn)行了解。但是隨著工程規(guī)模逐漸擴(kuò)大，工程內(nèi)部不斷復(fù)雜，依靠二維圖紙很難讓工程參與人員全面、準(zhǔn)確地理解工程，而BIM的虛擬功能就可以有效地解決這個問題。在施工管理中運用BIM虛擬功能，通過建構(gòu)虛擬模型，可以將工程設(shè)計理念與構(gòu)思形象化，讓施工參與方實現(xiàn)有效溝通與協(xié)作，保證各方對施工方案的一致性理解，確保符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的施工技術(shù)與措施有效實施。例如在巖土工程勘察中，地下巖土很難被直接觀察，通過BIM就可以整合與集成巖土工程的數(shù)據(jù)，建立可視化的三維模型，將巖土真實的地質(zhì)環(huán)境模擬出來，在最大限度上方便施工參與方進(jìn)行交流，降低數(shù)據(jù)錯誤的可能性，利用關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)工程設(shè)計單位、業(yè)主單位、施工單位等多個工程參與方在工程施工中的協(xié)作。

同時，利用BIM技術(shù)可以對工程施工進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)地管理。如，BIM技術(shù)可以針對施工中的具體環(huán)節(jié)進(jìn)行形象模擬，施工參與方通過BIM生成的橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖以及三維動畫，分析和驗證具體環(huán)節(jié)中的施工數(shù)據(jù)、施工技術(shù)、施工工序等問題，然后及時做出有效的處理，確保工程順利運營，保障工程安全與工程質(zhì)量，實現(xiàn)土木工程施工管理的現(xiàn)代化。

3.4 監(jiān)控階段

第一，應(yīng)該監(jiān)控審批的流程，針對土木施工的操作過程，利用BIM平臺完成流程監(jiān)控。應(yīng)該借助VR等技術(shù)，融合虛擬、現(xiàn)實的施工模型，實現(xiàn)對工程后續(xù)施工的有效模擬操作，如溫控、材料或建筑等過程，利用提前的有效模擬操作，使得土木施工獲得合理、科學(xué)的方案。第二，應(yīng)該對信息管理完善平臺進(jìn)行搭建，借助BIM內(nèi)信息儲存這一功能，建設(shè)包含質(zhì)量檢測、運營維護(hù)等方面的管理平臺。在檢測施工質(zhì)量時，具體內(nèi)容有結(jié)構(gòu)、溫度、安全等方面預(yù)警和檢測功能；在養(yǎng)護(hù)管理工程時，需要完善土木工程各項信息，對工程檔案進(jìn)行建立，在此基礎(chǔ)上，和現(xiàn)場檢測相配合，實現(xiàn)在運營維護(hù)時的高效檢測。而利用對于信息反饋的高效數(shù)據(jù)分析，能確定運營維護(hù)時的風(fēng)險問題，這有利于將養(yǎng)護(hù)工作高效完成，使工程壽命得以保障。第三，應(yīng)該在關(guān)鍵的施工內(nèi)容監(jiān)控中，應(yīng)用BIM技術(shù)來模擬施工操作，促使風(fēng)險較高的操作內(nèi)容能夠降低風(fēng)險，以BIM在關(guān)鍵節(jié)點內(nèi)的應(yīng)用，讓施工節(jié)點的操作流程得以優(yōu)化。例如，對基于BIM技術(shù)的橋梁工程進(jìn)行監(jiān)測，就可以打造橋梁工程建造的數(shù)字化管理平臺，在平臺的協(xié)同下管理平臺，就可以設(shè)置生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、混凝土生產(chǎn)管理等模塊，對這些施工過程進(jìn)行監(jiān)測。在橋梁工程BIM數(shù)字化平臺，設(shè)置新型能力指標(biāo)，如材料損耗降低率、設(shè)備利用率、箱梁預(yù)制周期縮短率等，實時統(tǒng)計橋梁工程材料的消耗量與利用率。另外，在平臺中圍繞橋梁工程施工過程，呈現(xiàn)橋梁的施工進(jìn)度與施工計劃、機械與人員的管理以及成本與質(zhì)量管理，便于工程參與方在平臺隨時采集數(shù)據(jù)，監(jiān)測施工過程中的具體環(huán)節(jié)。此外在這一平臺還可以實現(xiàn)橋梁工程的數(shù)據(jù)開發(fā)與利用，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的量化管理，比如梁體生產(chǎn)進(jìn)度報表、安全質(zhì)量問題月度統(tǒng)計報表、水泥實驗室檢測數(shù)據(jù)報表、鋼筋加工報表、混凝土生產(chǎn)統(tǒng)計報表、混凝土車輛調(diào)度報表等。這些報表中的數(shù)據(jù)都可以利用BIM數(shù)據(jù)平臺收集并加以利用。例如，梁體生產(chǎn)進(jìn)度表中的設(shè)計產(chǎn)量、開工累積產(chǎn)量以及周完成量等，平臺對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實時統(tǒng)計與實時查詢，以便施工參與方了解。

3.5 其他應(yīng)用

在工程招標(biāo)造價的階段中，BIM技術(shù)的應(yīng)用也發(fā)揮重要作用效果，這關(guān)系著對招投標(biāo)造價的事前控制，有利于招投標(biāo)中的成本降低，讓工程造價被合理控制。而在招投標(biāo)的環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)也能得以應(yīng)用，它能整體分析不同招標(biāo)資料，幫助企業(yè)選擇適合的施工單位，利用此方式對施工造價進(jìn)行控制。在工程中，驗收以及結(jié)算也屬于造價管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這些環(huán)節(jié)中，也可以對BIM技術(shù)正確使用，以它來全方位對工程信息進(jìn)行儲存，結(jié)合規(guī)定完成信息的品牌剖析，為竣工驗收打好基礎(chǔ)，同時BIM技術(shù)能夠提供數(shù)據(jù)庫支持。在工程項目中，企業(yè)可以建設(shè)BIM信息庫，它屬于BIM技術(shù)中非常關(guān)鍵的一部分，能在工程推進(jìn)中滿足各人員熟悉工程實況的需求，有利于對造價系數(shù)的全面剖析，便于對工程全方位的了解。在一些工程中，還會用紙質(zhì)圖紙完成工程設(shè)計，利用不同角度設(shè)計圖紙，反映工程的狀況，而此類方式會消耗更多圖紙和時間成本，在修改上也有著較大困難，而在BIM技術(shù)支持下，這些問題便能被有效彌補。BIM技術(shù)能將工程施工過程組成一個整體，利用數(shù)據(jù)融合這一方式模擬工程。在施工的不同階段，工作人員都能按照具體需求對相關(guān)資料進(jìn)行提取，讓更多設(shè)計數(shù)據(jù)被順利集成，根據(jù)提取數(shù)據(jù)對各位置模型進(jìn)行建立，讓工程施工變得更為便利。

4 結(jié) 語

在土木工程領(lǐng)域，BIM技術(shù)的應(yīng)用有著明顯效果，它能讓土木管理的普遍問題得以解決，讓管理工作的效果順利提升。在新時期中，土木工程的建設(shè)要求更為復(fù)雜，信息技術(shù)也在不斷發(fā)展，對BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，還需要工程人員的不斷探索和改進(jìn)，讓土木工程的管理模式變得更為科學(xué)和有效，促進(jìn)工程效果效益的提高。