BIM技術在地鐵隧道工程施工中的應用探討

魯朝陽

(湖南省長沙市建設工程質量監督站,湖南 長沙 430100)

0 引言

由于BIM技術在地鐵工程施工方案中的有效性,隨著未來人口密度的不斷加大,地鐵工程施工的數量也會不斷提升。我國地鐵施工過程中的質量問題與安全問題頻發,也使得工程質量存在著嚴重的安全隱患。因而,本文也將重點探究BIM技術對施工項目管理的綜合控制作用,為施工提供技術參考。

1 BIM技術的特征與要求

1.1 信息交互性

BIM技術的主要核心在于模型構建,即以信息模型為基礎的信息交互過程。地鐵施工從項目初期立項再到后期的竣工驗收環節,都可以采用BIM來進行模型創建。在不同的階段下,子信息模型可以隨著工程的不斷推進形成資源和信息庫,并達到數據交互與數據存儲的相關標準。傳統軟件在數據分析過程中,只能通過兩個軟件來進行,信息互動只能在兩者之間展開,數據交換并不能發揮顯著的作用。BIM技術可以為眾多軟件提供有效的數據文件格式[1]。

1.2 信息集成模式

更多招標項目要求工程建設的BIM模式。部分企業開始加速BIM相關的數據挖掘,聚焦BIM在工程量計算、投標決策等方面的應用,并實踐BIM的集成項目管理。傳統的項目信息管理傳遞效率較低,信息丟失情況普遍存在。在施工的不同階段,信息需要結合項目對象的變化來進行無差別描述。BIM技術能夠將時間、造價、施工資源等形成有效的多維度信息管理,以集成化模式來計算施工的詳細過程,減少不必要的額外消耗,推動工程施工的精密化發展。

從功能要求來看,施工項目等大體量的項目需要精細建模和專業模型的整合,此時對于數據處理的要求會相對較高,BIM平臺也需要進行輕量化處理。此外,需要注意的問題在于,BIM模型是一個展示實體,需要各種參數與屬性的支撐,在施工管理的過程中也需要對現場施工數據進行采集,并將其轉換為驅動模型數據源,才能發揮BIM技術的優勢所在。所以,BIM技術需要管理信息系統的支撐,并為企業的工作提供科學研究和決策管理的幫助。

2 BIM技術在地鐵隧道工程施工中的應用

2.1 前期準備規劃

前期準備規劃體現在幾個不同的方面。首先在人員配置方面,應該根據項目的需求差異和項目管理要求來確定合理的管理目標。配備的人員包括BIM組長、建模、計量和管理人員,具體的人員責任要明確到位。例如組長的工作是協調總體工作的開展,做好現場信息溝通與數據交換的對接工作。另外在建模規則的構建方面,對于地鐵項目類型的大型施工,每個模型文件建議在整合項目文件時進行項目名稱的增加,且為了便于對各項工作的協同區分,可以通過對不同專業系統模型的處理來給予不同的模型顏色,便于快速進行識別。

另一方面,建模人員首先需要結合施工圖紙進行分析,結合圖紙內容展開模型創建。創建結束后對模型進行審核,并將審核的結果交于建模人員加以修改和完善。由于BIM模型精度的高要求,且施工前期需要對材料、人員、設備等進行明確,在模型中需要添加施工現場所需要的各類信息,按照進度要求交給建模團隊[2]。如果材料和設備信息無法核對,那么在后期更改時的難度必然較大。此時,BIM模型的準確度可以由建模團隊分析審核意見后進行確定,結合施工藍圖確定是否要進行修改。

2.2 技術方案優化

由于地鐵隧道工程施工的難度較大,地質情況復雜,工程結構類型數量較多,按照設計資料的要求,區間穿越區域還會涉及到地下管線與地上建筑物等各類問題,如何做好保護措施與專項方案的確定,是施工質量保障的前提。施工過程中利用BIM技術可以對施工方案進行設計選擇,在設計階段明確項目的全過程施工方案。例如在BIM模型中加入CAD設計圖紙,便可以展示工程施工區域內的設備使用方案、供需選擇要求等。所以,在獲取施工方案后,可以對其進行技術優化,構建模擬信息模型,在了解工程細節的前提下利用模型進行計算,了解技術方案潛在的問題。

例如空間碰撞施工技術的應用。在實際的施工中,考慮到安裝技術與溫度要求,導管的架設需要保持一定的間距,如果間距不夠,即便兩者之間未發生直接碰撞,設計的不合理也必然導致質量問題[3]。此時,BIM技術可以在硬碰撞檢查方面發揮作用,尤其是對設備管線與建筑結構部分的碰撞檢查,通過構建三維模型,在虛擬環境下發現設計中存在的缺陷和錯誤,與設計單位進行溝通,減少后期結構施工的返工。如上海市在地鐵施工中曾經利用BIM技術來輔助開展四分塊實驗,在一系列技術優化后,目前我國的地鐵隧道施工多采用六塊拼裝方案。

2.3 施工成本控制

施工項目成本管理可以有效地掌握項目的實時運營情況,以便于更好地指導和開展后續工作。此時,需要對項目工程量進行合理計算,對項目所在地的實際情況進行規劃。BIM技術下,可以利用ITWO平臺來進行成本控制,將項目清單與三維模型進行對應,并將數據導入平臺之中,可以計算模板工程量與混凝土工程量等諸多信息。另外,編制定額工作也是施工成本控制的關鍵。基于工時測定法的勞動定額測定是根據對生產技術組織的分析來確定定額模式,在分析各項工程的施工工序過后,按照工程量和工時的差異來實現成本控制的最終目標。

具體來看,可以將定額錄入平臺之中進行分別計算,并根據項目的運營情況,結合人工消耗、材料消耗、設備管理消耗等諸多項目計算實際成本支出,以成本績效指數CPI來查詢項目消耗,讓工程量清單組價與模型構建聯系,對項目成本進行統計與規劃。

2.4 施工進度管理

BIM技術與施工進度管理之間可以形成良好配合,讓施工進度管理更加精密化。ITWO平臺下,施工方可以明確工期節點,在平臺上直接部署施工計劃與施工任務,然后將施工任務與模型進行關聯,以此確定施工人員與施工設備數量,按照工程量需求來計算施工時間。通過BIM技術可以分析建筑的整體空間關系,提升施工布局的合理性,例如可以通過鏈接各個模型,將辦公設施、材料堆放地點與供電供水線路進行合理規劃,按照不同的方案采取不同的布置模式,促進施工進度的合理規劃。

針對于施工進度管理問題,項目流程和工序的控制可以直接利用ITWO平臺來實現。在BIM技術下,可以對項目施工建造過程進行模擬,并讓管理人員準確地掌握各個工序所需要消耗的成本與技術工種,將現場的實際進度輸入模型當中,與計算數據進行對比后,模型會將進度差異以不同的顏色表示出來,以便于項目部了解哪些項目的進度出現了落后,哪些項目提前完成,對于資源配置與人員安排方面具有顯著的促進作用。

3 結語

地鐵隧道施工條件復雜,BIM技術將整個施工隧道作為管理系統,綜合考慮到了不同指標與不同工序之間的相互聯系,為施工方案的科學合理規劃提供了有效的依據。在未來的施工過程中,施工前就可以利用BIM模型來對工程施工進行合理指導,幫助施工方掌握項目的難點與具體流程,并協助做好工序制定與專項方案的管理,對施工過程展開動態監控,及時地對不同階段的工程進度與施工方案進行優化。