BIM 技術在土木工程施工管理中的應用研究

戶元辰

（商丘工學院，河南 商丘 476000）

BIM 技術是最早起源于美國的一項三維數學建模技術，它是基于建模軟件，計算機技術和土木工程技術集合一體的一個現代化工程管理系統，該系統的優點就是融入了智能化和數字化的管理理念，將各項建設工程的數據通過最直觀的三維形式表達出來，為建設工程的設計和后續的施工提供了可靠的管理參考材料。通過該模型可以推動一個建設工程在各階段信息的橫向和豎向傳播，各種數據和資源的有效對接，有利于整個土木工程建設工程質量和進度的控制效果。本文主要針對目前國內BIM 技術應用于土木工程管理中的質量保障作用。

1 BIM 技術在建設行業的應用

BIM 技術作為一個新時代的產物，其本身在應用的土木工程管理中可以打破傳統管理模式下的一些局限性，最突出的一點就是通過BIM 技術能夠全方位地展示出整個項目控制過程中的這項數據信息和設計要求，畫面信息的一個集成，并將整個建設工程以三維模型的形式展現出來[1]。整個項目的各參與單位都可以基于三維模型對整個項目的設計和實施過程有一個全方位的了解，同時還可以基于 BIM 數據共享技術實現各種信息的及時上傳了解，為項目的增管理增值提供基礎。基于BIM 技術在土木工程的施工中更是發揮著非常直接的作用。比如基于三維模型可以對一些施工流程進行細化分解，尤其是裝配式建筑結構，施工管理中可以對整個建設工程的構配件組裝過程和流程進行建模分析，從而制定出最優的吊裝和安裝方案，保障施工的效率，盡可能地減少因設計不合理對整個項目質量和進度造成的影響，從而達到優化項目管理的效果[2]。

在信息化時代市場也出現了很多應用于土木工程施工管理的3D 建模軟件，與其他的一些軟件相比，BIM 技術還是存在著明顯的獨特之處的。因為從技術特征上來看，BIM技術可以展現出項目的整個施工流程。在整個3D 模型中可以包含所有的設計和施工所需要的各項數據信息，可以將整個建筑結構按照設計和施工的需求進行分解[3]。同樣與傳統的3D 軟件所建立的視覺效果也存在著差異，BIM 技術框架下所建立的3D 的圖像中都包含著相應的結構信息和數據，設計和施工人員可以結合3D 模型并根據業主的要求做出相應的調整和改進。而且在設計階段設計人員還可以基于3D 模型對內部的一些建筑構件設計合理性和管線的設計合理性進行分析，避免出現管線的重合和碰撞。盡可能地減少后期施工過程中的施工變更，減少建設過程中的各種資金和生產材料浪費，提高項目管理的效率，優化資源管理的目標[4]。

2 BIM 技術應用到土木工程施工管理中的優勢分析

2.1 具有可視化的優點

數據可視化是BIM 技術應用到建設工程行業發展中一個最主要的推進力量，尤其對于施工階段而言通過可視化的BIM 模型可以對施工方案的落實成果進行提前的觀看，有助于管理人員對施工方案設計的合理性進行評估，并結合具體的立體模型進行合理的改進和優化，來滿足現場項目管理和施工的具體需要，避免在施工方案落實或者落實完成之后再進行的變更。而隨著我國建設行業的快速發展，建筑的設計和施工變得越發復雜，公共管理的一些細節問題也變得越發重要，傳統模式下的方案設計效率過低，求高品質建設工程的同時，也對一些細節控制的效果有了更高的要求。傳統模式下因管理人員個人主觀失誤而導致的各種問題，會給整個建設工程留下較為突出的質量隱患。主觀經驗的管理模式已經無法滿足工程質量管理的需要，因此可視化也是BIM 技術在建設行業能夠進一步發展的一個重要優勢[5]。

2.2 施工的模擬

基于BIM 技術可以對所有的施工方案的落實情況進行分析和模擬，通過特定的運算規律和參數設置，可以快速地模擬出不同的施工方案會對整個建設工程項目落實中對于進度、成本和質量的管理影響。比如可以基于模擬方案分析出在施工方案落實過程中可能會出現一些質量瑕疵的地方，針對施工過程中可能會出現的一些問題和出現的原因進行精準的預測，在現場管理中針對問題出現的位置和原因落實相應的控制方案，從而進一步保障質量[6]。分析施工過程中可能會導致成本分析和措施費增加的原因，并提前落實相應的措施被控制的策略，從而達到現場進度和成本控制的目的。尤其對于一些相對復雜的現場問題，可以針對后期出現的各種問題進行精準的預測，來確保施工方案的合理性和可行性，最大限度地避免后期項目質量問題。

2.3 有利于施工的協調

建設工程的建設過程本身就是一個相對復雜的過程，其中要涉及多個施工程序，幾十個勞務班組之間的相互配合，而且在施工過程中還要用到大量的施工材料和施工機械。建設工程的復雜的施工流程也在一定程度上延長了建設周期，尤其是隨著現階段施工周期的不斷加長，在施工管理中所需要面臨的問題越來越多，現場的管理難度越發增加，在施工現場管理中不乏存在著耗費大量的人力物力的情況。基于BIM 技術可以對整個施工現場的流程進行模擬，對下一步施工中所用到的各種資源、設備和人力提前都規劃好。通過優化項目管理措施，盡可能地減少施工現場的人工和機械的浪費，從而達到在規定內快速完成相應的施工。

3 土木工程施工管理中的BIM 技術應用分析

3.1 建設工程信息化模型的建設

將BIM 技術運用到建設工程現場管理的第1 步就是根據建設工程的相關數據信息進行三維模型的建設。在建筑三維模型中，要盡可能地包含所有應有的信息，包括整個建筑主體結構的設計，電氣設備的設計和內外裝飾系統，管道系統的設計等，為后期建設工程項目管理及施工管理提供必要的參考資料。基于BIM 技術框架下的三維模型，并不是一個純粹簡單意義上的三維模型，其中要包含著大量的結構數據信息以及與建筑結構相對應的信息數據庫。

完善BIM 后臺數據庫的時候，不同的部門要根據自己的專業分類來建立不同的數據集，從而作為儲存本專業力的相關數據。一般會使用不同的顏色和符號來標注不同專業的工作集，方便在后來項目管理中及時根據管理需要調出對應的工作集數據，項目管理人員也可以根據管理的需要對不同的工作集進行命名。同樣為了確保BIM 所建立的三維模型各項數據的準確性，對應專業的人還要定期地對數據內容進行更新，當出現施工變更或設計變更時要及時地對模型進行更新，更改數據之后要及時地對模型進行刷新，也可以根據項目的實際管理需要定期地對模型進行刷新。基于BIM 技術建立的建筑三維模型可以根據需要進行縮放或放大，準確詳細地標識出不同的建筑構件的數量和尺寸，為不同部門之間的設計和后期的施工管理提供了很大的方便。

3.2 用于設計內容的碰撞模擬檢查

在傳統模式下，設計階段的碰撞檢查需要設計人員進行大量的圖紙會審工作，針對可能出現碰撞的地方進行分析。但人工會審過程中有些數據和信息的記錄并不是很全面，因此不可避免地會遇到沒分析出來的地方，導致后來在施工中需要結合施工現場臨時更改施工方案，導致施工成本的增加，也不利于質量的管理。而基于BIM 代替設計人員進行人工圖紙會審，并通過虛擬圖的形式更直觀地去進行碰撞模擬檢查。在基于BIM 技術進行現場碰撞檢查的時候，可以將需要關聯的場景和位置數據進行模擬數據對比，并且可以形成虛擬的現場工程視頻，而且還可以基于內部的運算程序直接標注出可能會出現碰撞的點，快速精確地定位所有的碰撞位置和臨界碰撞位置，便于施工人員更快地發現問題并做出調整。

還可以基于BIM 技術形成與施工進度相對應的動態視頻，結合具體的施工方案，對下一步施工中可能出現的問題進行提前分析，可以更直觀地看出整個施工方案的合理性和可行性。尤其是針對不同專業的碰撞檢查更加高效，可以在分解建設工程結構和不同專業之間的構配件的位置關系。盡可能地避免因事故方案設計不合理，導致后期出現返工的情況，一旦返工必然會導致一些資源的浪費。在碰撞檢查中不同的專業之間還可以共同探討碰撞之后的優化解決方案，在解決沖突的前提之下，更加節省材料，方便施工方案的落實。避免優化方案的落實難度高或者出現無法落實的問題。對于垂直面上的沖突，還可以通過三維視角合理地調整不同結構件之間的標高數據，達到規避碰撞的目的。

3.3 有助于質量和造價的管理落實

在土木工程施工管理中，技術人員通過 BIM 技術可以有效地收集在不同環節的施工信息，為后期施工中可能出現的問題提前做出相應的解決方案。而且現階段的BIM 軟件與其他的一些成本計算和控制軟件之間，還能實現API 接口的對接，基于ODBC 數據可以直接計算出不同施工方案所需要的時間、材料以及所消耗的成本。以最直觀的形式顯示出來不同施工方案對成本、進度、質量管理所造成的影響，所有的計算結果還可以直接導出為對應的Excel 表格，基于計算表格有助于項目管理人員結合項目具體的管理需要選擇最合適的管理方案。

3.4 工程的虛擬展現

通過BIM 技術和VR 技術的有機結合，進一步提升BIM 系統的可視化特征。業主借助于VR 眼鏡可以對建筑內部的一些結構特性進行瀏覽，方便業主對整個建設工程的內部結構特征和空間分布有一個系統的了解，便于業主根據自己的需要提出相應的改進意見。同樣對于施工階段來說，通過該技術的相融合，可以幫助相關人員對不同的結構教的信息進行查看，方便現場施工管理人員的技術交底和質量控制，對于一些相對復雜的施工結構，可以借助這項技術論證不同的施工方案的可行性，從而進一步提高現場的質量管理效果和效率。無論是從業主的角度來講還是從施工管理的角度來講，該技術的出現都有助于推動整個建設項目的增值。

4 推動BIM 技術在施工管理中有效落實的措施研究

4.1 強化信息化平臺的建設

BIM 技術的有效落實是基于各項數據信息化的基礎之上才能夠實現橫向和縱向的傳播，優化整個項目的管理效率，因此相關部門要先從硬件方面入手，對于BIM 技術落實所需要的各種硬件結構。管理層也要提高對于BIM 技術在建設工程項目管理行業的重視力度，根據發展的需要及時購進一些先進的傳感器、計算機等，同時也要根據實際的需要引進一些符合項目管理要求的BIM 軟件，實現軟件平臺和硬件平臺的同步進步。

4.2 專業的技術人才

目前，建設行業綜合性的BIM 人才整體還是比較欠缺的，為了進一步地提高建設單位的BIM 技術的建設水平，需要積極地引進一些高端性的人才。可以通過校企聯合的方式向高校中指定培養一些具有一定專業能力的BIM 高才生，對企業現有的BIM 技術人員進行培訓，提高其專業的技術水平。同時鼓勵單位現有的技術員，加大對相關專業知識的學習，不斷地提高自己的理論和實踐知識，來滿足行業發展的需求。

4.3 管理工作制度的健全

管理工作制度的完善是相關人員合理利用BIM 技術調整工程施工進度以及各個環節的重要基礎條件。施工企業需要結合傳統管理模式下的制度體系，綜合考慮BIM 技術的引入對管理工作流程和內容方面帶來的變化，針對技術管理以及一線施工人員的工作職責內容以制度的形式給出明確的規定，配合激勵獎懲和績效考核制度的實施，確保相關人員能夠自覺使用BIM 技術開展工程設計、施工以及調整等多項工作，全面發揮BIM 技術在保障工程施工進度以及質量方面的優勢。

5 結語

總而言之，BIM 技術在土木工程建設中的應用可以在工程模型建設、施工模擬、碰撞檢查以及施工階段的造價管理、質量管理等方面發揮明顯的作用。施工企業需要通過軟硬件方面的優化提供相應的基礎設施支持，配合管理制度完善以及相關人員專業素質的提高，深化BIM 技術在土木工程建設中的應用。