BIM技术在地铁施工管理中的应用研究

卜 宪 龙

(中铁三局集团第四工程有限公司，北京 102300)

建筑行业包含的内容有铁路施工、桥梁修筑、房屋建造等。近十年来我国的建筑行业发展正处于蒸蒸日上的时期，国家固定资产投资额与建筑工程市场的规模同步增长，全社会固定资产投资的高速增长也进一步推动了中国建筑行业的发展。据不完全数据表示，2016年建筑行业总产值已达到19.07万亿元。中国建筑行业的发展所带来的经济效益占中国GDP的45%，建筑行业的兴起也解决了国民的就业问题。随着科学技术的革新，BIM技术渐渐被引进到建筑行业中为整个行业造成极大的影响。

1 BIM技术的发展进程

BIM技术的中文全称是建筑信息模型，是由国外的一家大型建筑公司Autodesk在2002年提出的。该模型一经提出就受到界内的广泛认同，之后就广泛应用于世界各地的建筑行业中。建筑行业中广泛使用的还有多媒体技术、可视化技术和网络技术等多种信息技术，其中信息技术和BIM技术成为建筑业在21世纪持续发展的命脉。在工程设计行业中，CAD技术的普遍运用已经彻底把工程设计人员从传统的设计计算和绘图中解放出来，这样就可以把更多的精力投入到方案优化和改进上，极大地提高了设计效率和设计质量并缩短了设计周期。城市建设和规划中利用人工智能技术可以全面地为工程项目的方案提供技术上的修正和决策。自BIM技术的概念出世以来，建筑工程的CAD正朝着智能化、集成化和信息化的BIM方向靠近。BIM技术支撑着工程项目全生命周期的每一个方向和每一个细微的环节。信息处理技术、虚拟现实VR技术和可视化技术都是基于BIM技术的设计原理上的一些分支。可以说没有BIM技术的应用，建筑业的发展可能还处于前十年的发展阶段中。

2 BIM技术的作用

BIM技术是基于计算机辅助设计CAD技术上的一个进阶，CAD只能将设计施工图纸以二维的形式呈现，并且二维图形信息格式容易导致交换过程中大量的非图形信息丢失，这会导致诸如建筑行业的生产效率降低、资源浪费、协同工作进展得缓慢等一系列的障碍。在BIM技术未被引进之前，建筑工程软件之间的信息交换是毫无规律的，只要其中任何一个软件的接口出现错误，所有相连接的软件都需要重新编写程序。因此单纯的二维图像信息已经不能满足建筑设计师的需要。而BIM技术的发展恰好能弥补这些缺陷，因为BIM技术是以三维图形为主的电脑辅助设计。BIM技术的核心内容是将实体的建筑物通过三维的形式展现在设计师面前，使建筑物模型变得灵动、真实起来。采用最新的数字化技术，将所需的建筑物模型完整化并将与设计师所构想的建筑物以信息库的形式存储。该信息库包含了除CAD以外的基本信息外还增添了一些新的内容，如建筑物模型的基本几何信息、空间的状态信息和原材料信息，BIM技术最大的一个优势是其内部的信息库在不断地更新和完善。当建筑设计师采用BIM技术完成一张建筑施工图纸后，BIM技术会自动将二维图像转变为三维图像，并且其内部的信息库会自动开启估算该建筑物的基本资金预算和材料费用的功能，这会大大地减轻施工预算部门的工作负担，也可以大大地缩短建筑工期。

BIM技术贯穿整个建筑施工的协同工作过程，覆盖了工程的全生命周期过程，这能保证不同阶段不同专业间的协同工作。当施工还处于上一阶段，BIM技术便通过数据模型建模整理下一阶段建筑物图纸的信息，通过这样的分阶段化和模块化的工作进程，整体的协同工作可以无缝传递到运营维护阶段再利用人工智能技术实现动态地和虚拟地物业管理。反映到施工结束后来看产品的质量会大幅提升，资源和成本也得到大大地降低。通过集成技术将分散的数据化模型整理规划便能实现信息的互换和共享，工程建筑中普遍存在的一个问题是对海量的工程数据以及不同阶段不同专业数据信息的处理的低效性和滞后性，这会导致数据之间的衔接不当和脱节。而BIM集成技术可以将这些海量数据快速精准地分块整理，当使用者需要查看任意所需的数据信息时，BIM会调动后台的数据信息库系统并将有效的信息呈现给使用者。当然，BIM技术的这些优势可以完全地被地铁施工管理充分应用，在整个地铁施工过程中，存在极大的风险性和危险性。通常整个工期进行得相对缓慢，其目的是保证人员的安全和降低施工风险。当BIM技术应用于地铁施工管理时，只要将一段施工领域内的地形输入到BIM软件中，该软件的一个子软件便可以识别前方未知路段的地形和地况。

3 BIM技术的特征及应用领域

由于BIM是一种智能化的实体建筑模型，可以连接建筑生命周期不同阶段的数据、过程和资源，可以被地铁施工项目各参与方普遍使用，帮助项目团队提升决策的效率与正确性。BIM技术的一大特征是完备性，它除了能将二维信息处理为三维信息图像外，更加重要的是包含了完整的工程信息描述。如在地铁施工中的结构类型、建筑材料、施工工序和地形勘探等。第二大特征是关联性，BIM技术的关联性是指各个相互独立的对象之间是可识别且相互关联的，如果某一对象的数据模型发生更改，与之相关联的其他所有对象都会随着更新。建筑信息模型系统能够对对象的信息进行分析和统计，并能生成对应的图形和文档。第三大特征是一致性，是指在工程生命周期的不同专业不同阶段的信息是一致的，不需要设计者手动整理信息数据，也不用担心某些重要的数据丢失的问题。例如，在地铁施工管理中，地铁的铺设形式是单一中心线，在初步设计阶段的地铁铺设时，这些单一线能够演变成完整的中心线、路缘、路肩和道路红线，而在施工图设计阶段时，反映到BIM技术软件中就会转变成更完整、详细的施工图纸和立体的三维模型。这就便于设计者和施工人员及时地调整施工图纸和施工进展方向，减少资源和人力的无端浪费。

BIM技术还可用于城市的规划建设，城市规划较建筑施工而言所需的时间更长，因为从长远的眼光看是在一定时期内对整个城市或某个区域的经济和社会发展、土地分类、空间布局的计划和管理，而从小的层面看是对建设过程中某个具体项目的综合部署、具体安排和实施管理。BIM对促进未来更智能化的“数字化城市”发展具有极大的价值，将BIM引入到城市规划如交通建设的三维平台中，将可以完全实现目前三维仿真系统无法实现的多维度的应用，有时在像城市规划建设中交通建设施工领域中，这对促进“数字化城市”的进步、提高城市规划管理层次、推动城市地质科学的发展具有重大的战略意义。

4 结语

BIM能够应用于各大施工项目尤其是存在高风险性的地铁施工建设中，它可以分析每一阶段建设项目的可行性和经济性，提高最终的施工管理的准确性和可靠性。在可行性研究分析阶段，施工单位需要确定出建设项目方案在满足类型、质量、功能等要求下是否具有技术与经济可行性，如果为了得到可靠性高的论证结果，就需要花费大量的资金和精力。而BIM技术能自行对项目方案进行分析、模拟，从而对整个项目的建设降低成本和缩短工程周期。