復雜土木工程施工BIM技術(shù)優(yōu)勢分析

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摘要：為進一步體現(xiàn)BIM技術(shù)在復雜土木工程施工中的優(yōu)勢，現(xiàn)擬對既有文獻資料及相關(guān)案例進行梳理，從而明確其在科學化和數(shù)字化管理方面的突出價值。通過研究表明，bim技術(shù)以工程信息大數(shù)據(jù)以及信息化模型作為基礎(chǔ)，它可在施工前以及施工過程之中，利用BIM技術(shù)對詳細施工情況進行模擬，并達到信息的集成和共享效果，無論是公路橋梁設(shè)計，還是地下工程建設(shè)，以及與之相對應(yīng)的造價管理、檢測安裝等，均有明顯的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；復雜土木工程；施工優(yōu)勢

近年來土木工程施工中三維可視化模型應(yīng)用成為熱點，繼CAD技術(shù)之后，BIM技術(shù)正因其突出優(yōu)勢受到廣泛歡迎。同CAD技術(shù)比較起來，BIM技術(shù)在圖形制作方面與表達能力方面，都有顯著的進步，而且該項技術(shù)的完善，對土木工程建設(shè)尤其是復雜土木工程建設(shè)的適應(yīng)性將更強。

1BIM技術(shù)在復雜土木工程施工中的優(yōu)勢特征

我國規(guī)范對BIM的定義是，BIM技術(shù)意為在建設(shè)工程和設(shè)施的整個生命期內(nèi)，利用數(shù)字化表達形式對建筑施工物理與功能特性加以表達，并以此為基礎(chǔ)完成設(shè)計、施工和運營活動[1]。BIM技術(shù)可以基于其強大的新型信息處理技術(shù)，盡最大可能避免復雜土木工程施工過程中的重復作業(yè)問題、資源浪費等問題，以此滿足施工進度提升、生產(chǎn)效率提高的要求，給復雜土木工程以革命性影響，BIM技術(shù)對于復雜土木工程的優(yōu)勢特征主要包括系統(tǒng)化，可集成，可共享三大方面。BIM技術(shù)可以在規(guī)范化的視角影響工程施工中的各個細節(jié)，讓不同專業(yè)、各個環(huán)節(jié)的工作者均可以明確施工問題所在，開展與之對應(yīng)的跨部門（業(yè)主，設(shè)計，施工，結(jié)構(gòu)，設(shè)備，運營維護等）協(xié)同化作業(yè)，各類種施工信息能夠被集成，有序發(fā)展，使問題得到及時解決[2]。最大的特色是多方信息資源集成后，均可在BIM技術(shù)保障下進行實時無障礙共享，這將極大地提升工程信息的利用效率[3]。

2BIM技術(shù)在復雜土木工程施工中的應(yīng)用

復雜土木工程施工，可以利用BIM技術(shù)達到項目模型構(gòu)建的合理化應(yīng)用效果，正是此類模型的支持，將讓工作人員在查詢施工信息等方面獲益，促進項目施工管理效率的提升，此外，BIM技術(shù)還可以起到施工時不同問題的分別與全面檢測作用，給施工結(jié)構(gòu)的分析提供幫助，有助于施工風險降低，確保復雜施工高效。在具體的施工應(yīng)用方面，BIM技術(shù)可以有3D建模和模擬施工兩個領(lǐng)域的強大作用。在3D建模方面，BIM技術(shù)將集中體現(xiàn)于復雜土木工程的施工模型建立方面，利用BIM技術(shù)，讓工程模型能夠在最大可能范圍內(nèi)與真實構(gòu)件相接近。利用BIM技術(shù)3D建模的圖元組件應(yīng)用范圍非常廣，構(gòu)件可以自由的形式繪制建模。在具體操作過程中，可以根據(jù)模型構(gòu)件的具體大小、數(shù)量、材質(zhì)，以及多種可能的排列組合形式等創(chuàng)建。近幾年，一些現(xiàn)代土木工程建筑往往趨于復雜化，新穎的造型，讓形式、形狀的多變性超強，這無疑使工程施工難度變大，以BIM技術(shù)完成建模工作，可以更形象地顯現(xiàn)出建筑外形及格局特點，給后續(xù)的具體施工操作提供有價值參考，比如南京青奧體育公園項目屬于典型復雜工程，工程總建筑面積逾115700m2，建筑高度43m，地上和地下建筑都非常復雜，其中看臺座位數(shù)超20000個，該工程在設(shè)計工序方面也極為復雜，如下圖一。主體大部分由HRB335，HRB400級鋼筋構(gòu)成，鋼筋連接方式涉及到搭接、焊接、機械連接等多種類型，再加之體育館上部結(jié)構(gòu)的梁、板、柱應(yīng)用特點，外裝飾拉索幕墻的形式，都無疑增加了建筑施工的難度。在工程項目期間，青奧項目以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，從工程初始的規(guī)劃階段便進行了信息錄入BIM有關(guān)軟件工作，形成科學化信息管理系統(tǒng)，在很大程度上對節(jié)約成本做出了貢獻。其次，在模擬施工方面，因其側(cè)重于強調(diào)應(yīng)用BIM技術(shù)達到3D建模要求，以多種參數(shù)對工程進行設(shè)置，讓3D模型擁有可視化與動態(tài)化表達效果，這使工程施工具有前瞻性（詳如下圖二所示），此時，相關(guān)人員便能夠借助BIM技術(shù)之中特定軟件體系，包括Revit和MVC等，從3D模型向4D應(yīng)用方面的轉(zhuǎn)化，保證BIM技術(shù)在復雜土木工程施工中的持續(xù)性優(yōu)勢。比如，在某工程本桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)，全部型鋼柱均出現(xiàn)了變截面，其中一軸處節(jié)點截面由原來直徑2000mm圓形截面改變成矩形截面（1000×1850mm直徑），截面突然變更，重新考慮結(jié)構(gòu)受力，鋼筋重新配筋，問題和難度同時增加，針對這種情況，可以利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，在三維立體空間內(nèi)進行BIM模擬鋼筋排布施工，同時做碰撞檢查，避免新構(gòu)件與原模型構(gòu)件發(fā)生沖突。[4]再以南京青奧體育館為例，該工程建設(shè)周期比較長，不確定性因素多，僅在異形柱施工方案設(shè)計方面，便包括8根鋼筋混凝土異形柱，且分成A、B兩類，全部柱均為異形截面構(gòu)造，下窄上寬，靠場外部位有一出矩形槽，尺寸是250mm×250mm，柱頂標高是24.6m與22.82m（圖三），由于該構(gòu)建具有復雜性和危險性，因此一定要有專項施工方案，此時便可以把異形柱構(gòu)建的幾何與物理屬性等置于BIM有關(guān)軟件之中，再對整體結(jié)構(gòu)做出建模，繼而在特定軟件內(nèi)完成安全性與可行性分析。

3BIM技術(shù)在復雜土木工程施工中的管理

除了施工技術(shù)方面的要點以外，施工管理中BIM技術(shù)的作用同樣值得重視。關(guān)于施工規(guī)劃問題，BIM技術(shù)的應(yīng)用一方面可以達到工程施工宏觀控制的良好效果，另一方面還可以針對具體操作環(huán)節(jié)，如部分施工節(jié)點加以精細化模擬，以此達到從宏觀到微觀的理想施工規(guī)劃的狀態(tài)。用戶可在此契機之下做全面而深入的幾何參數(shù)、時間參數(shù)測量與了解，并通過BIM技術(shù)模型來實現(xiàn)。舉例來講，當面對某項復雜程度較高的土木工程時，用戶可建立基于BIM技術(shù)的4D－GCPSU系統(tǒng)，使系統(tǒng)利用參數(shù)達到現(xiàn)場碰撞分析等作用發(fā)揮出來，從而達到施工進度規(guī)劃與施工材料管理相統(tǒng)一的理想效果。關(guān)于造價管理，用戶在BIM技術(shù)的支持下，進行造價估算或者成本核算等活動，將最大限度地滿足科學造價管理的要求，其中可能涉及到的核算方法有幾種，如以API接口連接成本核算軟件同BIM技術(shù)的連接，以開放式數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)BIM模型，或者在BIM技術(shù)平臺上，直接提取出有價值施工信息，再將這些信息導出應(yīng)用等，這些做法均將給復雜土木工程管理造價管理提供支持，最終促成工程的合理推進[5]。另外，在造價管理中，BIM技術(shù)的連接還具有天然的投資回報率優(yōu)勢，比如其本身對于節(jié)約成本的作用，包括出圖等方面的直接成本節(jié)約，以及工期、質(zhì)量等方面的間接成本節(jié)約等。關(guān)于施工現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控，BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓施工質(zhì)量現(xiàn)場管理利用移動端來解決，以便更好地達到現(xiàn)場質(zhì)量、進度、安全、監(jiān)理檢查等問題的解決效果，可使之在三維模型集成的幫助下，使相關(guān)質(zhì)量監(jiān)控人員能夠在PC端隨時同步查看施工質(zhì)量情況[6]。當現(xiàn)場實拍圖上傳于BIM模型之中以后，其他管理者便能夠點擊相對應(yīng)的位置，根據(jù)提示進行現(xiàn)場圖片查看，而相應(yīng)的責任人員也就可以據(jù)此就采取質(zhì)量問題的有效應(yīng)對措施，做到及時發(fā)現(xiàn)問題、定位問題、解決問題。同理，如果各方能夠把施工管理、運營維護、項目竣工等所需要的資料、檔案，如大量的驗收單、檢驗報告、合格證、設(shè)計變更單等及時列入于BIM技術(shù)支持下的模型之中，便可以做到項目資料的統(tǒng)一管理，此時的施工現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控也將更加有據(jù)可依，可以給整個施工運維調(diào)用提供強大的數(shù)據(jù)庫支持。

4總結(jié)

BIM技術(shù)具有系統(tǒng)化、集成化與共享化特點，這些特點將在土木工程特別是復雜土木工程中發(fā)揮出較大優(yōu)勢，因此BIM技術(shù)不但可以用3D的形式把工程建筑外形展示出來，而且還可以準確模擬復雜土木工程在施工過程中的整體和細節(jié)，起到幫助設(shè)計者與施工者熟悉環(huán)境、完善控制的作用，從而節(jié)約人力、財力、物力。

參考文獻

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[6]張愷韜.基于BIM技術(shù)的隧道參數(shù)化建模與應(yīng)用研究[D].西南交通大學，2018，5.

作者：范曉琴 單位：閩南理工學院