BIM技術(shù)在城市隧道工程中的應(yīng)用分析

唐 力

(廣西桂通工程咨詢有限公司，廣西 南寧 530028)

0 引言

BIM中文名稱是建筑信息模型，它是以數(shù)字信息為基礎(chǔ)仿真模擬建筑物的所有內(nèi)部和外部的信息，具有直觀性、真實(shí)性的特點(diǎn)。但它不是簡單的將實(shí)體建筑轉(zhuǎn)換成幾何模型，還能將建筑物內(nèi)部的所有構(gòu)建的材料、價格、重量進(jìn)行搜集和標(biāo)識，更重要的是它可以將進(jìn)度、施工過程等信息通過模型進(jìn)行展示管理，是一項(xiàng)非常強(qiáng)大的技術(shù)。它可為設(shè)計師、工程師、管理人員、開發(fā)商以及最終用戶提供直觀的模型分析，簡單易懂地將信息呈現(xiàn)到眼前。

1 BIM的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 可視化

BIM的可視化不止是簡單的幾何圖形的可視化。除了按照真實(shí)數(shù)據(jù)參照一定比例生成的模型外，城市隧道的所有數(shù)據(jù)都可以在模型中體現(xiàn)，如所用材料、價格、重量等信息，能夠讓工程施工過程更加透明，同時有利于不同專業(yè)角度的技術(shù)人員進(jìn)行總體的工程實(shí)施了解，讓使用者一目了然。

1.2 協(xié)調(diào)性

BIM生成的信息可以共享給項(xiàng)目組的其他人，同時在模型中會展示可能出現(xiàn)矛盾的問題促使用戶進(jìn)行協(xié)調(diào)。如一些建筑之間的布局、建筑之間的分區(qū)、各種物件的布置可能出現(xiàn)的沖突重疊等，通過軟件都可以進(jìn)行協(xié)調(diào)處理；在城市隧道工程實(shí)施中，能夠在一定程度上提升設(shè)計準(zhǔn)確性和施工的可靠性。

1.3 優(yōu)化性

城市隧道本身是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，整個工程會涉及到方方面面，信息繁雜并且數(shù)據(jù)量大，尤其是項(xiàng)目的施工要考慮人員、進(jìn)度、時間等因素。BIM模型搜集了建筑的真實(shí)信息，將幾何信息、物理信息、規(guī)則信息進(jìn)行整合后，還會根據(jù)時間、進(jìn)度模擬展示其后續(xù)的發(fā)展和進(jìn)度，當(dāng)信息不斷增加時，很多矛盾和交集已經(jīng)不能只靠人腦來進(jìn)行分析，而BIM可以將復(fù)雜的信息進(jìn)行比對后，呈現(xiàn)出矛盾點(diǎn)。比如造價和進(jìn)度等信息，會直觀地呈現(xiàn)，通過不斷地調(diào)整以及和最終用戶的溝通，不斷地進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，從而使項(xiàng)目設(shè)計施工達(dá)到最優(yōu)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

1.4 模擬性

BIM的模擬功能非常強(qiáng)大。在基礎(chǔ)建模的基礎(chǔ)上，除了形成3D模擬出隧道的形狀、布局外，還可以進(jìn)行場景的模擬，如日照模擬、人員逃生模擬、消防模擬、熱能傳導(dǎo)模擬、項(xiàng)目發(fā)展進(jìn)度模擬、施工模擬等，使項(xiàng)目進(jìn)度更加直觀，場景更加逼真。這樣能便于工程管理人員和業(yè)主單位通過實(shí)際場景的模擬來掌握當(dāng)前的工程開展中存在的一些不足，有效地避免一些隱藏性安全隱患，提升了施工質(zhì)量的可靠性和安全性。

1.5 可出圖性

BIM所出的圖不再是簡單的2D建筑圖，以及一些構(gòu)建加工的圖紙，它結(jié)合了整個模型的可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性后，還可以幫助設(shè)計者輸出管道圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖以及碰撞檢查偵錯報告和建議改進(jìn)方案，使BIM可以幫助設(shè)計師更加全面地完成工作。同時，也便于將工程設(shè)計效果圖更加逼真地顯示給業(yè)主單位，從而減少了溝通上的一些漏洞。

1.6 成本核算簡單化

很多項(xiàng)目的復(fù)雜度非常高，數(shù)據(jù)量大，同時涉及到各個部門、人員之間的協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)處理這方面信息有很大的優(yōu)勢，比如基于BIM建立的模型在時間、分工、材料等方面會形成強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)建立了與成本有關(guān)的數(shù)據(jù)，形成了時間、空間、工序維度關(guān)系，讓項(xiàng)目負(fù)責(zé)人可以直觀地進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取和協(xié)調(diào)。

BIM的這些特性使這項(xiàng)技術(shù)有很大的優(yōu)勢，也讓設(shè)計工作更加簡便，易于溝通和管理，它的應(yīng)用是技術(shù)的全面提高，優(yōu)化設(shè)計與管理，有益于對城市隧道項(xiàng)目的成本、進(jìn)度、施工進(jìn)行有效的控制。

2 BIM在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用

在初步了解了BIM的特性后，使用者要在實(shí)際應(yīng)用中不斷地熟練、優(yōu)化，掌握這項(xiàng)技術(shù)。下面對BIM技術(shù)在城市隧道工程中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的闡述和分析。

2.1 BIM的應(yīng)用步驟

2.1.1 數(shù)據(jù)的采集

對于即將要進(jìn)行設(shè)計的隧道必須實(shí)地測量，或者從最終用戶那里取得最終的產(chǎn)出建筑的具體數(shù)字信息，這是設(shè)計的首要條件。

2.1.2 施工圖設(shè)計

施工單位的設(shè)計人員基于所采集到的實(shí)地測量信息和設(shè)計信息進(jìn)行BIM建模，此項(xiàng)工作非常重要，而且在此過程中可能會出現(xiàn)一些偏差，如設(shè)計與實(shí)際環(huán)境的差異，以及設(shè)計人員理解能力等因素，需要不斷地與最終用戶和設(shè)計單位的設(shè)計工程師進(jìn)行反復(fù)溝通確認(rèn)，建立合理的模型。

2.1.3 模型優(yōu)化

模型建立后，需要施工單位的設(shè)計人員與設(shè)計單位、最終用戶進(jìn)行溝通，通過開會的方式，進(jìn)行全面展示，不斷地查缺補(bǔ)漏，優(yōu)化模型，讓三方的意見達(dá)成一致，確認(rèn)最終模型的需求為最后產(chǎn)出物。

2.1.4 BIM平臺管理平臺建設(shè)

此平臺的建設(shè)不僅是施工人員內(nèi)部后續(xù)施工，進(jìn)度的把握控制，同時也要將設(shè)計單位和最終用戶都加入到平臺中，便于他們及時查看施工進(jìn)度，同時可以進(jìn)行有效的溝通，一旦發(fā)現(xiàn)問題可以及時進(jìn)行調(diào)整和處理。

2.2 BIM的數(shù)據(jù)建模

城市隧道工程具有線性特點(diǎn)，建模時數(shù)據(jù)繁多、復(fù)雜、工作量大，模型的難度相對較高。建立這種模型需要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況，將工程分成多個地段，需要分配人員在每個地段進(jìn)行考察測量，根據(jù)地段的特點(diǎn)，進(jìn)行部分建模，當(dāng)每一個部分的模型建立后再根據(jù)線性的特點(diǎn)，將這些模型統(tǒng)一整合，形成完整的模型。

2.3 BIM管理平臺的搭建

BIM的可視化特性使BIM能更加直觀地向項(xiàng)目相關(guān)人員展示項(xiàng)目的進(jìn)度，所以管理平臺的搭建非常重要。要根據(jù)隧道的特性建立管理平臺，管理平臺的構(gòu)建主要包括三個方面：

2.3.1 應(yīng)用層

主要針對隧道工程使用的施工材料、施工設(shè)備、施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、造價等資源進(jìn)行4D建模。

2.3.2 模型層

該層是BIM平臺的中間平臺，該層承接應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層，從應(yīng)用中取得參數(shù)配置、施工進(jìn)度等信息，在模型中配置更多詳細(xì)的參數(shù)，并將此參數(shù)傳遞到數(shù)據(jù)層中。

2.3.3 數(shù)據(jù)層

該層主要負(fù)責(zé)BIM平臺中數(shù)據(jù)的存儲和轉(zhuǎn)換，此層從模型層獲取到模型數(shù)據(jù)，可將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和存儲，同時根據(jù)應(yīng)用層的其他需求，有效地管理和分析數(shù)據(jù)。

以上三層是BIM管理平臺的重要組成部分，當(dāng)這三個層次建立完成后，再配置好BIM相應(yīng)的用戶管理權(quán)限，可以有效地協(xié)助管理人員管理，方便各個方面的人員溝通，協(xié)調(diào)工作。

2.4 BIM管理技術(shù)的應(yīng)用

在城市隧道工程中，BIM的管理技術(shù)應(yīng)用主要包括：

2.4.1 安全管理技術(shù)

隧道施工一般需要打通地質(zhì)內(nèi)部，建立通道，畢竟在地質(zhì)內(nèi)部施工會有很多危險。BIM建模后可以直觀地觀察到隧道整體的情況，隧道可以分為很多部分，每一部分的數(shù)據(jù)都有所不同，尤其是一些地質(zhì)數(shù)據(jù)。最簡單的方式是根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)的不同，將區(qū)域進(jìn)行劃分，不同區(qū)域標(biāo)識為不同的顏色，以表示該區(qū)域的施工難度和安全系數(shù)。施工單位可根據(jù)不同區(qū)域采取不同的施工手段和對策。施工單位每天可將施工的數(shù)據(jù)錄入到模型中，模型會根據(jù)實(shí)際的數(shù)據(jù)來評估進(jìn)度，同時模型要設(shè)立一定的安全預(yù)警系數(shù)，根據(jù)每天的進(jìn)度數(shù)據(jù)，及時提醒施工單位后續(xù)的工作安全注意事項(xiàng)。在BIM模型中，可以直觀看到隧道施工的一些危險區(qū)域，這樣在進(jìn)行到該區(qū)域工作時，施工單位要及時做好人員、施工設(shè)備、方法的調(diào)整，避免出現(xiàn)安全問題。

2.4.2 項(xiàng)目控制技術(shù)

BIM可以非常直觀地將進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。施工單位每天將施工進(jìn)度數(shù)據(jù)錄入到平臺后，平臺會非常直觀地展示進(jìn)度模型，同時可評判施工的具體進(jìn)度是否在按照計劃執(zhí)行，計劃與實(shí)際進(jìn)度的偏差也一目了然。人員、設(shè)備、材料的配置情況都可以在模型中體現(xiàn)出來，非常有利于對施工進(jìn)度的把控。同時也可以設(shè)置項(xiàng)目預(yù)警線，一旦超過項(xiàng)目預(yù)警線則標(biāo)志著項(xiàng)目進(jìn)度出現(xiàn)問題，需要引起管理人員的高度重視，及時合理地調(diào)配資源使項(xiàng)目進(jìn)度回到正確的軌道上來。

3 結(jié)語

城市隧道工程有相當(dāng)大的復(fù)雜度和施工難度，各種信息和數(shù)據(jù)量繁多。就BIM技術(shù)在城市隧道施工中的應(yīng)用而言，通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)向三維立體模型的轉(zhuǎn)換，能夠以現(xiàn)代化的協(xié)同設(shè)計來提升工程施工質(zhì)量的可靠性和規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)隧道施工全過程的生命周期性管理規(guī)劃，確保工程的如期交付。未來的BIM技術(shù)還會以市政工程產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展管理為趨勢，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商、施工單位及運(yùn)維公司等全部參與主體的緊密聯(lián)系，這將帶動市政行業(yè)走向一場全新的變革。

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