BIM技術(shù)在高速鐵路施工中的應(yīng)用與探索

楊宮印 王軍 王龍

摘 要：高速鐵路是鐵路交通實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。近年來，我國高速鐵路建設(shè)也在迅猛發(fā)展。本文通過對BIM技術(shù)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(shù)在施工過程中的應(yīng)用效果，為企業(yè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理提供了新途徑。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；BIM技術(shù)；信息化模型；精細(xì)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(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國民日常生活、工作、學(xué)習(xí)各方面的節(jié)奏也日益加快，國內(nèi)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀已難滿足社會(huì)需求，成為制約國民經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。目前，國內(nèi)正在加強(qiáng)高速鐵路建設(shè)，成為一項(xiàng)利國利民的百年大計(jì)工程。但是，在建設(shè)過程中怎么樣才能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管理成為業(yè)界一直研究的重點(diǎn)課題。

BIM技術(shù)（Building Information Modeling）是以三維數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了工程項(xiàng)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(tái)，為項(xiàng)目在策劃、實(shí)施、運(yùn)營各階段提供工程信息，實(shí)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(shè)的高效性、準(zhǔn)確性，達(dá)到項(xiàng)目增值最大化的目的 [3]。

在高速鐵路建設(shè)中采用該種數(shù)字信息化技術(shù)，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(diào)等一系列功能，改善在傳統(tǒng)項(xiàng)目管理過程無法實(shí)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(shè)實(shí)現(xiàn)“高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率、零誤差”的目標(biāo)，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(xiàng)目建設(shè)的各類信息集成于三維模型中，它是BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。施工過程中的BIM技術(shù)應(yīng)用是將高鐵建設(shè)項(xiàng)目的二維圖紙及項(xiàng)目管理信息全部轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體模型，它包含了建設(shè)項(xiàng)目的人、機(jī)、材、價(jià)等各方面內(nèi)容。形成一個(gè)多專業(yè)、多維度的數(shù)據(jù)模型。具有以下特點(diǎn)[5]：

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

同時(shí)，BIM信息模型可根據(jù)現(xiàn)場施工需求實(shí)時(shí)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(shè)、軌道板鋪設(shè)等重、難點(diǎn)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(guān)的工藝工法，使其充分掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)。避免了人為因素可能造成的工程質(zhì)量問題，保證了工程質(zhì)量。

（2）模擬性：主要包含兩個(gè)方面：其一，在三維模型創(chuàng)建的過程中，其實(shí)是預(yù)先對二維圖紙進(jìn)行會(huì)審，在轉(zhuǎn)化成三維模型過程中和通過對全模型的碰撞檢查，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jìn)行4D模擬，從而進(jìn)行施工方案比選、優(yōu)化，有效的掌控施工進(jìn)度，并進(jìn)行現(xiàn)場施工指導(dǎo)。

（3）優(yōu)化性：BIM模型創(chuàng)建過程即對建設(shè)項(xiàng)目的物理信息、幾何信息、物價(jià)信息進(jìn)行整合，可以導(dǎo)出各類分析報(bào)表，為建設(shè)者提供可靠的數(shù)據(jù)參考，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案 。比如：在高鐵線路選擇時(shí)，可對全程施工量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；在施工過程中，可對各工序、各生產(chǎn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理。

（4）協(xié)調(diào)性：BIM技術(shù)利用信息模型數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)信息共享，將單位與單位、專業(yè)與專業(yè)有機(jī)的結(jié)合起來，從而進(jìn)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(yù)先性、高效性，也是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息化、精細(xì)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(shù)人員所持有的設(shè)計(jì)院，按照出圖規(guī)范所設(shè)計(jì)的施工圖紙。這些圖紙除設(shè)計(jì)上難以避免的設(shè)計(jì)誤差以外，還難以滿足對重、難點(diǎn)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(zhì)量問題。然而，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)將預(yù)先審定后的三維模型轉(zhuǎn)化為二維圖紙，最大限度保證了圖紙的準(zhǔn)確性，同時(shí)，還可根據(jù)施工需求，實(shí)時(shí)導(dǎo)出各類施工節(jié)點(diǎn)的平、剖面圖。

2 BIM 5D施工管理平臺(tái)

完善的BIM協(xié)同管理平臺(tái)是BIM技術(shù)應(yīng)用成功的關(guān)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(xiàng)目信息管理水平高低的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它應(yīng)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(huì)丟失的基本條件。BIM 5D施工協(xié)同管理平臺(tái)為鐵路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)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(tái)拓寬了BIM模型的應(yīng)用空間及應(yīng)用價(jià)值 [6]。

2.1 工程項(xiàng)目信息管理

BIM平臺(tái)整合了項(xiàng)目所有的文檔和視頻資料，通過系統(tǒng)設(shè)置可全方位展示工程項(xiàng)目概況。相關(guān)人員可以實(shí)時(shí)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(shí)，包含工程項(xiàng)目的組織機(jī)構(gòu)、制度管理等，并對項(xiàng)目實(shí)施過程中的人、機(jī)、材進(jìn)行動(dòng)態(tài)查詢。

2.2 安全質(zhì)量管理

“質(zhì)量是企業(yè)的生命，安全是生產(chǎn)的保障”[7]。傳統(tǒng)工程質(zhì)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(tái)通過與手機(jī)、ipad、物聯(lián)網(wǎng)等移動(dòng)設(shè)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(shè)置的“閉環(huán)”管理模式，從理論上能高效解決各類安全質(zhì)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(shù)管理兩個(gè)方面，是項(xiàng)目管理的核心部分。BIM協(xié)同管理可以根據(jù)預(yù)先審定的施工進(jìn)度計(jì)劃，對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行組織、控制，達(dá)到項(xiàng)目管理目標(biāo)。主要內(nèi)容有：施工方案優(yōu)化、進(jìn)度管理、工程信息提取、三維技術(shù)交底、人機(jī)協(xié)同調(diào)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(xiàng)目實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的關(guān)鍵。

2.4 施工成本管理

項(xiàng)目成本管理包括成本核算、成本控制、成本計(jì)劃三個(gè)部分。目前，我國高鐵項(xiàng)目投資運(yùn)營多受質(zhì)疑。BIM技術(shù)的引入，給項(xiàng)目資金運(yùn)營管理提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，也為項(xiàng)目成本管控提供了解決方案。精確的BIM模型可獲得準(zhǔn)確的工程量信息，預(yù)算項(xiàng)目總體費(fèi)用。同時(shí)，對高鐵建設(shè)過程中各施工環(huán)節(jié)的各項(xiàng)資金進(jìn)行計(jì)算，通過施工模擬，優(yōu)化總體運(yùn)營規(guī)劃，統(tǒng)計(jì)出大量的工程數(shù)據(jù)，為項(xiàng)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(gè)高速鐵路項(xiàng)目業(yè)務(wù)、信息、資源等進(jìn)行管理，充分發(fā)揮建設(shè)團(tuán)隊(duì)的“戰(zhàn)斗力”。這種管理模式能有效的避免項(xiàng)目管理過程中出現(xiàn)“應(yīng)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(xiàng)目運(yùn)營、施工的管理效率，是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)分配、統(tǒng)一管理目標(biāo)的有效手段。

3 BIM應(yīng)用存在的問題

目前，BIM技術(shù)在鐵路行業(yè)應(yīng)用目前還處于初步探索階段，國內(nèi)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(shí)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(yīng)用問題。我國BIM技術(shù)起步較晚，主要借鑒發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還不完善，對國外的BIM應(yīng)用系列軟件的掌握還有待提高。同時(shí)，要讓國外的軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)滿足國內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)要求，就需要我們對這些軟件進(jìn)行二次開發(fā)，但對項(xiàng)目級的BIM技術(shù)應(yīng)用來講，其開發(fā)能力較弱，使BIM技術(shù)應(yīng)用效果達(dá)不到最佳。

第二，軟件整合問題。其一，目前我國各建設(shè)行業(yè)沒有統(tǒng)一的BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目采用什么樣的BIM技術(shù)路線往往是根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及相關(guān)單位既有的技術(shù)條件進(jìn)行選取，與此同時(shí)二次開發(fā)的應(yīng)用插件也各有所長；其二，我國還沒有搭建一個(gè)統(tǒng)一的BIM技術(shù)應(yīng)用協(xié)同管理平臺(tái)，由于多樣的BIM技術(shù)路線，導(dǎo)致各種格式的信息化數(shù)據(jù)很難用一個(gè)平臺(tái)來讀取，即使可以通過輔助軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，但也存在過程復(fù)雜，還有可能導(dǎo)致原始屬性丟失。這種現(xiàn)象阻礙了BIM技術(shù)的發(fā)展。

第三，應(yīng)用模式問題。 BIM技術(shù)應(yīng)用的初衷是從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段對項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期管理，是一個(gè)系統(tǒng)的過程，但目前大部分BIM技術(shù)應(yīng)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(jìn)來，各類技術(shù)人員對BIM技術(shù)理解程度與應(yīng)用水平也都參差不齊，這是阻礙BIM技術(shù)推廣的主要原因之一。

4 結(jié)語

高速鐵路建設(shè)是我國基礎(chǔ)建設(shè)的標(biāo)桿，倍受社會(huì)各界關(guān)注。要求在施工過程進(jìn)行細(xì)精細(xì)化管理是必然趨勢。BIM技術(shù)的應(yīng)用也成為了業(yè)界研究的重點(diǎn)課題之一。BIM技術(shù)應(yīng)用成果也不斷涌現(xiàn)，逐漸實(shí)現(xiàn)從局部到總體的四維、五維的現(xiàn)場施工動(dòng)態(tài)模擬，初步實(shí)現(xiàn)了可視化、精細(xì)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(xiàng)目實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理提供了新的契機(jī)。

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作者簡介：楊宮印（1987-），男，陜西西安人，碩士，講師，研究方向：BIM技術(shù)應(yīng)用。