基于BIM技術的城市軌道交通工程精細化施工管理研究

蘇 勇 王英森 張國福

中鐵二十二局集團第五工程有限公司 重慶 400700

隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的不斷推進，城市軌道交通作為重大城市公共服務體系重要組成部分，也得到了迅速的發(fā)展。由于工程項目具有一定的風險性，所以，對施工項目的安全生產有著更為清晰的要求，不僅要保證施工人員的安全性，還要保證城市軌道交通的正常的投入運行后，要保證公眾的行駛安全。所以，有關的工作人員要利用BIM技術通過模擬各種信息，使建筑管理者度建筑信息進行精細化管理，制定出一套合理的對策；因此，提高了建設工程的整體管理水平。

1 BIM技術簡介

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是利用數(shù)據(jù)模型對項目進行設計、施工、運維的一個流程。BIM模型包含了工程項目幾何、物理、性能和質量等有關的信息，項目中的不同的參與方可以在項目的各個階段，以相同的模型為基礎，利用和保持這些數(shù)據(jù)，開展協(xié)同工作，并對項目展開相應的分析和仿真。利用BIM技術，可以使項目在設計、施工、運維的全過程中，實現(xiàn)了信息的共享與高質量的傳輸，從而提升了建筑項目的施工的效率與成效，節(jié)省了項目的成本費用，從而提升了決策與管理的水平[1]。

2 城市軌道交通工程施工項目安全生產精細化管理的重要性

2.1 城市軌道交通工程施工高風險特征的必然要求

大部分的城市軌道交通項目都是以地下施工為主，具有投資大，工期長，項目多、施工技術、復雜的自然條件、不可預測的潛在危險和對環(huán)境的損害大等特點，是屬于一項具有危險性的建設工程。粗放式的安全生產管理方式，導致了在城市軌道交通工程中，出現(xiàn)了大量的安全事件。這是由于參建人員的安全意識不夠強烈，安全生產技能，不能滿足安全生產的要求等，從導致了這些事件的發(fā)生。由于安全監(jiān)管存在的不足和項目本身的風險累積等一系列問題，使得建設項目的安全監(jiān)管變得更加困難。所以，提升城市軌道交通工程項目建設項目的安全管理的精細化程度，就是其建設過程中的一個重要環(huán)節(jié)。

2.2 企業(yè)高質量發(fā)展的客觀要求

在進行項目建設施工公司高質量發(fā)展中，安全生產工作必須體現(xiàn)在建設現(xiàn)場的安全管理工作上。制定和執(zhí)行有關的有關的法律法規(guī)和標準，都需要做好安全工作。建筑工地的安全工作要做到精細化。在提高建設工程項目中，對整體的安全工作進行精細化管理，可以提高企業(yè)的安全管理水平，提高參與著的安全意識和技能，降低風險，減少生產制造安全隱患，抵制安全生產事件，減輕安全生產事件所造成的公司財產損失和名譽虧損，為企業(yè)發(fā)展提供高質量的支撐。

2.3 符合施工項目總體目標的要求

城市軌道交通工程項目的目標是達到“安全，質量，進度，成本”全面受控的整體目標，這些目標之間都是有聯(lián)系的，構成了整個工程管理的整體。安全生產的目標是在建筑項目管理的基礎上形成的，而安全施工監(jiān)督屬于工程項目管理中的一個關鍵方面。管理者根據(jù)工程項目管理規(guī)劃，對每個因素、每個步驟進行精細化管理的安全管理，能夠對預防風險、除隱患、遏安全事故，為建筑項目總體目標的完成奠定基礎[2]。

3 應用特點

BIM具有優(yōu)越性，數(shù)據(jù)可視化，模擬性，靈活性，多維性和可出圖性六大特點。在現(xiàn)階段，市場上開發(fā)的BIM軟件種類很多，它涵蓋了工程造價管理、機電剖析、運營管理及規(guī)劃方案設計等各個領域，BIM把項目設計、施工、管理方法及運營融為一體，對軌道交通全過程中成本費、進度和安全質量等進行有效的監(jiān)督，從而達到對軌道交通項目工程的全方位周期管理。

3.1 三維立體模型

在BIM模型中，可以以3D的形式展示出對軌道交通工程項目的設計，在設計屏幕中展示出3D的結構，增強了設計工程圖紙的可視化（圖1）。在城市軌道交通建設的基礎上，通過BIM的3D立體技術，可以將軌道交通等的總體布局展現(xiàn)出來，以便于施工人員對軌道交通建設中的各個重要參數(shù)有一個更為清晰的認識。利用BIM的3D立體技術，可以方便有關人員對工程的各個方面都有全面的把握，從而讓施工運營人員對軌道交通工程項目的設計方案中的有關數(shù)據(jù)信息有一個更為深入的認識。轉化為一個能提高整個設計工作的進度的方案。

圖1 三維立體模型

3.2 信息全面具體

BIM模型的功能很多，在模型中包括了各種的設計模塊，并且可以進行數(shù)據(jù)計算。該模型為設計人員提供了很有價值的設計資料。同時，該模型還能對不合理的地方給予提示和警告。改模型具有強大的數(shù)據(jù)庫功能，容納了海量的數(shù)據(jù)和信息，為建設工作階段提供詳細的數(shù)據(jù)和信息服務。該數(shù)據(jù)庫為項目建設項目的施工工期、項目質量以及所使用的施工工藝等方面的資料，為項目建設項目的實施過程中的信息進行了分析。不難發(fā)現(xiàn)，BIM模型可以為整體的軌道交通建設整個設計全流程，為其帶來了大量的數(shù)據(jù)和信息，可以對不符合要求的區(qū)域進行快速的解決，從而提高了在設計工作中的質量[3]。

4 BIM技術在城市軌道交通工程施工管理中的優(yōu)勢分析

4.1 保障施工質量與安全

在城市軌道交通工程項目的建設過程中，安全和質量是一個重要的前提和關鍵。利用BIM技術，可以將工程項目的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鶚嫿ǖ某鞘熊壍澜煌Ｐ椭小Ｍㄟ^對模型的展示，不但可以讓各個承建單位對所有的設計意圖有一個清楚的了解，還可以確定出施工的主要難度。摸清建設風險，制定有針對性的對策，確保在城市軌道交通工程項目的施工質量和安全。

4.2 優(yōu)化施工進度

在依托BIM技術的運用來構建城市軌道交通3D模型的基礎上，將建設進程與BIM模型進行密切聯(lián)系，從而形成多維度的信息化模型。首先，通過對比實際施工進度和模型模擬進度，分析兩者是否存在差別，從而判斷出實際的施工工藝流程和施工進度是否符合科學和規(guī)范，若存在偏差，則可以利用該模型來對項目中的一些施工計劃做出相應的修改，從而實現(xiàn)對施工場地的優(yōu)化配置，確保施工進度符合預期。另外，利用BIM工程項目模型可以對碰撞點的位置進行自動的辨識，進而發(fā)現(xiàn)在建筑圖紙設計環(huán)節(jié)中隱藏的缺陷和設計缺陷，并能夠對設計中存在的碰撞點和它的不合理的設計進行優(yōu)化和改進，避免在后期施工的過程中出現(xiàn)出現(xiàn)返修，從而拖延施進度[4]。

5 城市軌道交通工程施工管理存在的問題

5.1 信息傳遞效率低下

在傳統(tǒng)的建設項目的進度控制中，通常是由建設單位的規(guī)劃或網(wǎng)絡圖來控制，而建設單位的工作人員則是通過建設單位的施工圖來獲取相關的建設資料。但是，項目的信息以平面的形式來傳達，不可避免地會因為自己的理解有了誤差，或者是因為對工程圖紙的表達有了錯誤的認識，從而會導致工程項目的項目信息的傳達變得模糊不清，效率低下，從而會給項目帶來返修和進度的延遲。

5.2 模型的搭建及應用局限

BIM一直以來都在替代當前的設計制造裝備，但因為牽扯到建設，設計施工，工程監(jiān)理，當前的政府機關等生產體系，近期更多的是用于改善建筑的結構形式。在軌道交通的設計環(huán)節(jié)上，要通過內外核實等各種程序，同時還涉及到許多技術專業(yè)，因此不能實現(xiàn)對其進行的設計和制作，目前的三維設計大多只限于將平面圖紙進行三維化。局限在土建和基礎機電設計等。

利用三維地質環(huán)境和傾斜攝影GIS等應用，需要大量的投資和人工，但實際價值卻相對的受到限制。從建管信息化的材料進度計劃、驗收檢驗等應用來看，離散沒有成為體系，而且對當前建設生產流程構成了威脅，兩套系統(tǒng)同時進行了處理；增加的是工作強度，但并沒有顯著的作用[5]。

6 基于BIM技術的城市軌道交通工程精細化施工管理應用對策

6.1 運維階段

BIM在運維階段的技術特征主要體現(xiàn)在設施運維管理和設施的投入兩個方面。為實現(xiàn)對設施資產的高效管理，可以按照BIM模型將項目的設備運維管理和設施資產管理結合到三維可視化平臺上，并與物聯(lián)網(wǎng)進行有效的融合。BIM的智能化管理，詳細地記載了設備的管理人員，安裝位置，型號，規(guī)格，產品名稱，生產日期，供應商及其他相關資料。其次，在該體系中還設有有效的緊急計劃管理，在所運用的裝備到達維修期時，相關體系將會自動報警；請有關部門立即進行清洗，拆卸和更換。

6.2 進度動態(tài)管理

工程項目能否按時完成，進度控制是關鍵所在。在該項目中，將施工現(xiàn)場的進度計劃和實體模型構件建立了一個合理的聯(lián)系，在施工的過程中，通過甘特圖、三維動畫等形式，讓項目業(yè)主單位、施工單位、監(jiān)理方等各個參與者可以直觀的了解到項目現(xiàn)場的進度情況。在項目中，在工程建設的過程中，存在著許多比較復雜的施工步驟和施工技術。因此，運用BIM技術，進行一次動態(tài)的仿真，對各種不同的工藝路徑進行數(shù)據(jù)的可視化對比優(yōu)化，進而得出最優(yōu)的工程施工方案。在此基礎上，通過BIM技術對各期的施工地點及資料進行動態(tài)的、理性的調度。將項目中具體的工程進度信息上傳到了一個服務平臺，并對項目的具體進程進行了一個實時的監(jiān)視，將計劃的進程與現(xiàn)實的進程進行了比較，及時地分析出導致的偏差原因以及這些錯誤對整體的工程的影響。實施進度偏差校正，保證工程按時完成（如圖2所示）。

圖2 進度動態(tài)管理

6.3 應用于軌道交通工程的規(guī)劃當中

在進行軌道交通的前期階段，總體策劃師首先要對其進行總體策劃。此時，總體策劃工作人員就可以利用BIM技術，在BIM軟件的內部結構中，建立一個三維立體模型，顯示出各個項目的構件。此時，在三維模型中，可以看到不同的地理位置，可以看到不同的管道，可以建筑物不同的構件。

這樣，在建立模型的基礎上，工程總體計劃工作人員就可以獲得關于工程的建設數(shù)據(jù)，從而對項目的實際狀況有一個清晰的認識，為工程的中后期的開發(fā)，提供更好的數(shù)據(jù)支持。在進行前期項目總體計劃的過程中，為設計師建立一個三維立體的模型虛擬圖，之后，設計師可以在軟件內部結構整體掌握工程建設環(huán)境，例如對軌道工程周邊的地形、軌道交通工程和內部管道等有一定的認識后，就可以知道房屋建筑里面主要工程部件。在此基礎上，結合工程實際，對軌道交通線路進行規(guī)劃。在進行計劃方案的多個方案策劃時，方便了工程項目的投資人選擇最優(yōu)的項目施工計劃，同時，在系統(tǒng)的內部構造中，建立了一個可視化的狀態(tài)。項目建設單位還可以在BIM軟件的內部，根據(jù)實物模型，進行技術的交流，方便了對技術規(guī)劃方案的改進。此時，BIM技術就是利用以信息數(shù)字化的方式，建立了一個信息實體模型。然而，在實際的軌道交通施工中，其具體的工作比較復雜，同時，設計師還必須借助電腦3D制圖工具，繪制出了所有工程項目的工程地圖，并利用畫圖工具來協(xié)助BIM技術建立一個3D的立體圖形。

6.4 基于BIM技術的精細化成本管理

第一，快速校核標的工程量清單。通過BIM模型提供工程量快速計算或者是校核標的工程量，可作為商務標投標標的參考。前期對項目的經費進行控制，加強對項目的后期資金的控制，有利于項目的后期經費運作。

第二，快速提取物資量。使用精細化管理工程施工管理系統(tǒng)，可以快速地獲得工程量，同時還可以對工程分包進行審核，避免繁瑣的計算，從而提升工作的效率。快速根據(jù)建設位置和建設進度，以及進度計劃等條件提取物資物量，并制訂勞動力計劃、物資供應計劃，同時也要協(xié)助工程部進行物資需要計劃、物資部進行采購及進場計劃。

7 結論

綜上所述，BIM技術作為一種新的技術，作為一種用于對城市軌道交通的新技術，得到了廣泛的推廣和應用。在工程中，利用BIM虛擬化、數(shù)量化和數(shù)字化的特征，能夠為快速地進行項目信息化管理提供一個真實、準確、動態(tài)的數(shù)據(jù)支撐，極大地提高了項目管理的協(xié)同性與可預控性，提高了管理效率，達到了一個精細化的管理水平。要更好地將BIM的工程管理方法所產生的工程效能充分地利用起來，并對該領域中生產與管理方式展開全面的變革和創(chuàng)新，與現(xiàn)實的工程運用相結合，從而促進BIM技術在工程建設階段的應用。解決現(xiàn)場建設中遇到的困難，實現(xiàn)了項目的信息共享，多方面協(xié)調工作的精細化管理，提高了項目的經濟效益。