BIM技術在鐵路四電工程施工中的應用研究

丁琦

摘 要 近年來，隨著我國鐵路電氣化的不斷發展，BIM技術作為新一代的計算機輔助施工的基礎性技術，在我國工程建設領域的應用越加廣泛。本文主要從BIM技術的概念及其在國內外建筑行業的發展狀況，在建筑施工階段BIM技術的應用價值、存在的問題及解決的方式這幾方面做了分析研究，為今后在鐵路四電工程施工應用BIM技術供了一定的參考。

關鍵詞 BIM;鐵路四電工程施工;工程建設信息化

引言

鐵路四電工程由鐵路接觸網、通信、信號、電力供電四個專業構成，交叉作業面多，線纜敷設復雜，有些還會于暖通、給排水、消防管道等發生矛盾，為有效減少施工過程中的設計變更和返工情況，及時優化施工方案，更加科學地進行資源的配置。此外，三維實例對象可承載更多屬性信息，如型號、制造商、部件代碼，類型標記，即：每個專業在設計過程中就可以查看其他專業的設計成果。同時，當采用跨專業協同設計平臺時，由于多方基于同一個數據庫， 不會出現一次修改后，相關聯的圖紙忘記修改的情況。

BIM技術是施工階段的一個重要應用，它通過把四電工程，特別是通信、信號、牽引供電所內的施工進度用三維模型結合的方式進行施工進度模擬過程。是實現施工4D模擬的關鍵因素之一。在BIM技術平臺下，通過三維可視化的環境將建筑模型構件按照時間順序依次進行虛擬建筑過程，即施工4D模擬。簡言之，BIM信息模型中集成了材料、場地、機械設備、人員甚天氣情況等諸多信息，并且以天為單位對建筑工程的施工進度進行模擬。通過4D施工進度模擬，可以直觀地反映施工的各項工序，方便項目部協調好各專業的施工順序、提前組織專業班組進場施工、預埋隱蔽工序、提供下一工序專業場地和周轉材料等。并對施工過程中勞務、物質資源、成本等的動態控制。

同時，4D施工進度的模擬也具有很強的直觀性，即使是非工程技術出身的業主方，領導也能快速準確地把握工程的進度。依據實際的施工環境數據，進行施工順序及施工過程的反復模擬，以此對施工順序進行糾偏、不同施工工種的碰撞檢測、施工資源的合理投入、消除安全隱患、改善作業空間不足等問題，提前調整施工方案。通過不斷的模擬施工方案，在施工前最大限度的解決實際施工可能遇到的問題，實現施工方法的不斷優化，在實際施工中實現“零沖突、零返工”[1]。

可以說，BIM技術路線的改革應該是將各階段各部門有機結合，為了更有效地建立基礎BIM，在設計BIM階段考慮下游施工BIM和成本BIM的后期延伸，將真正有效實效項目全生命周期一體化BIM的應用。BIM技術在施工階段的應用障礙分析及解決對策，BIM技術自引入我國建筑業以來，結合我國實際情況遭遇了諸多的應用障礙，具體分析如下：①BIM將成為施工企業下一代主流技術，但應用的大環境還不夠成熟。我國現有的鐵路建設行業體制不統一，缺乏較完善的BIM應用標準，加之業界對于BIM的法律責任界限不明，導致建筑行業推廣BIM應用大環境不夠成熟。②項目全壽命周期統籌管理不足，使BIM技術的價值發揮不足。我國建筑業內對BIM技術的應用有明顯的分段現象，各階段各參與方自成一派建立BIM模型，形成了大量的重復工作的浪費以及模型的不統一性使得全壽命統一管理失去可能。③以設計方為主不足以實現BIM的全面應用。施工單位對BIM技術的使用往往流于表面，為了在投標過程施工單位BIM技術路線照圖建模autoCAD施工圖自動轉換（大部分）不易轉換施工企業商務成本部門魯班，廣聯達等工程算量成本預算深化設計，施工工藝工序計劃進度，安全質量模擬等施工企業土建、安裝、技術部門ArchiCADRevit等，建模價值主要是充門面中標，而后并不會實際運用BIM技術對施工過程進行管控。也有的情況是：施工單位不重視BIM人才的培養和管理，認為這些耽誤時間，純屬虛的，對相關模型的建立和運用BIM進行動態控制的實施因管理理念和人才原因心有余而力不足，實際操作下來效果與期望值相差甚遠。

針對上述應用障礙，結合公司施工專業特點和行業發展現狀提出下列建議：①針對我國現有的建筑行業體制不統一，缺乏較完善的BIM應用標準的情況：政府和行業應整體推進推廣BIM應用工作。BIM是工程項目管理信息化的重要發展方向，實現信息集成與共享，政府應積極提倡并參與制定BIM應用標準，積極完善并統一建筑業行業體制，并實行BIM技術人員注冊制。②針對項目全壽命周期統籌管理不足，使BIM技術的價值發揮不足的現象：加強項目全過程各參與方之間的協同工作，推動BIM應用技術路線的一致性改革，減少重復工作，實現全壽命周期的統一的BIM模型應用，進而實現BIM技術的價值的充分發揮。③針對建筑業產業鏈各參與方對BIM積極性不同的現象，應由政府和行業協會等部門加強BIM技術的應用推廣，效仿西方國家確立相關法律法規或者管理條例，實現科學合理的BIM應用體系建設，進而真正實現建筑業BIM應用的最大效益結語目前BIM技術在國內建筑業的發展還處于起步階段，仍存在著全壽命中后期統一應用不足導致的BIM技術的價值發揮不足的問題，以及各企業BIM技術路線不成熟浪費嚴重等問題[2]。

1針對 BIM技術在施工階段從3D實體到4D施工模擬再到5D成本控制的應用方法和效果，并且對BIM技術在施工階段的應用障礙進行分析并初步探索制定了以下幾點措施：

1.1 提供了全新三維狀態下可視化的設計方法

BIM技術下的建模設計過程是以三維狀態為基礎，不同于CAD的基于二維狀態下的設計。在常規CAD狀態下的設計，繪制四電工程用房、信號、通信、電力供電系統等構件沒有構件屬性，只有由點、線、面構成的封閉圖形。而在BIM技術下繪制的構件本身具有各自的屬性，每一個構件在空間中都通過X、Y、Z坐標各自的獨立屬性。設計過程中設計師構想能夠通過電腦屏幕上虛擬出來三維立體圖形，達到三維可視化下的設計。同時構建的模型具有各自的屬性，如線纜敷設，點擊屬性可知線纜的位置、尺寸、高度、線徑、根數等，這些屬性通過軟件將數據保存為信息模型（階段BIM），也可以由其他專業導入數據，提供了協同設計的基礎[3]。

1.2 提供各個專業協同設計的數據共享平臺

首先，在傳統條件下四電專業間的設計數據不能相互導出和導入，使四電工程和站前橋梁、路基等土建專業缺乏相互的協作，即使設計院內部通過大量的技術把關，也只能解決建筑和結構間的構件尺寸統一問題，對于管道預埋、接觸網支柱底座預制、線纜爬架、線纜管溝等都只能在施工過程中進行修改。因此各專業圖紙間的矛盾眾多，導致施工過程中變更加大，施工單位在施工過程中協調難度增加;設計單位不斷調整設計變更增加工作量，造成工程成本增加，變更后的四電專業出現大量返工，短時間達不到業主要求。

在BIM技術下的設計，即可將數據保存為BIM信息，導入結構工程師、通信、信號、電力供電工程師專業數據，由結構工程師進行承重構件的設計和結構計算，四電專業工程師同時進行各自專業設計。在站前線路和結構專業都完成后，將包含專業數據的BIM信息導入通信、信號、電力供電專業進行優化[4]。在設計過程中就能夠進行各個專業間的有效協調，避免各個專業間的構件矛盾。

1.3 實現設計階段項目參與各方的協同工作

傳統的二維設計條件下，圖紙中圖元本身沒有構件屬性，都是一些點、線、面。項目業主、造價咨詢單位要從各自角度對設計方案進行經濟上的測算和優化，需要造價咨詢單位將二維圖紙重新建模，建立算量模型，花費大量的時間和人力。同時設計方案修改后，造價單位需要重新按照二維圖紙進行模型修改，導致不能及時準確的測算項目成本。

在BIM條件下，設計軟件導出BIM數據，造價單位用BIM條件下的三維算量軟件平臺，按照不同專業導入需要的BIM數據;迅速地實現了建筑模型在算量軟件中的建立，及時準確的計算出工程量，并測算出項目成本;設計方案修改后，重新導入BIM數據，直接得出修改后的測算成本[5]。

2結束語

總之，BIM技術在現代建設施工中有著非常重要的作用，將BIM技術充分融合在施工的設計階段、施工階段以及運營維護階段，可以有效保證建筑工程的質量，提高工程的效率，加強對工程的管理和控制，為企業降低成本，使得企業可以獲得更好的效益。

參考文獻

[1] 寇雪霞.基于BIM技術的工程項目全生命周期造價管理研究[D].哈爾濱：東北林業大學，2016.

[2] 劉春鵬.BIM在大型建筑工程項目全生命周期管理中的應用研究[D].天津：天津大學，2017.

[3] 李玉娟.BIM技術在住宅建筑設計中的應用研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[4] 劉照球，李云貴.建筑信息模型的發展及其在設計中的應用[J].建筑科學，2009，5（1）：96-99.

[5] 豐亮，陸惠民.基于BIM的工程項目管理信息系統設計構想[J].建筑管理現代化，2009（8）：363-364.