探究BIM技術在土木工程施工中的應用

吳馨怡

(福州大學至誠學院，福建 福州 350100)

BIM技術是一種以三維數字技術作為基礎，通過集成工程項目建設各項信息所形成的現代化工程數據模型技術，是我國建筑行業在信息化發展過程中出現的重要技術成果。一個與工程項目完全對應的信息模型能夠將不同施工階段的數據、過程、資源進行有效連接，從而形成對工程施工過程的完整描述，能夠幫助參與工程建設的各方及時調用與使用相關的數據資源，使工程施工建設中的進度和質量都能夠得到相應的保障。本文通過研究分析土木工程施工中BIM技術的具體應用領域以及相關保障措施，為今后國內土木工程施工中的BIM技術應用提供參考。

1 BIM技術概述

1.1 內涵

作為信息化背景下建筑行業出現的全新技術產物，BIM技術能夠對建筑工程設計的各個細節以及信息進行全面的展示[1]。BIM技術在土木工程施工中的應用能夠將工程建設相關的設計要求、信息、性能指標以及施工管理等多方面信息進行集成處理，從而形成一個有關工程建設信息管理的三維模型。參與工程建設的施工單位、設計單位、監理部門都可以憑借工程三維立體模型，對工程從設計到施工的全過程進行了解，確保施工過程中的各項信息能夠及時進行上傳并共享，對于各環節施工人員和單位的溝通交流提供了相應的便利。BIM技術在土木工程施工中的應用能夠在提高工程施工建設效率的同時，降低各項工程建設中施工質量問題的發生概率，實現節約工程建設成本和提高施工企業經濟效益水平的雙重目標。

1.2 運作形式

與信息化時代背景下出現的其他3D軟件相比，BIM技術的運作形式存在著明顯區別。BIM技術在土木工程施工中的應用主要是以最為真實的施工流程為基礎，在全方位搜集相關數據信息的前提下，將工程劃分為地基、圓柱、橫梁、門窗等多個部分，并且對象類型方面的差異也會帶來3D視覺效果方面的不同，土木工程構件的各項數據信息也得以囊括其中。因為系統化的工程建筑模型已經包括了各個部分的詳細數據，設計人員可以結合業主方的具體要求，對內部的裝飾設計進行合理的調整以及改進[2]。在正式進入工程施工階段之前，設計人員可以結合工程工作區域的地理環境和空間配置等方面信息，對建筑內部設計的樓梯高度、管線堵塞等問題進行檢測，提前解決工程設計過程中出現的各種不足，有效降低施工過程中的人員以及其他資源的浪費。

2 土木工程施工中的BIM技術應用優勢分析

2.1 可視化優勢

BIM技術在工程模型可視化方面的優勢是土木工程持續發展的重要推動力。在施工階段，BIM技術的應用能夠幫助相關人員結合已有的工程模型對后續施工效果形成直觀的感知，在正式開始施工之前，設計人員也能夠憑借模擬施工對工程設計方案不合理的位置及時進行變更。隨著國內現代化城市的快速發展，土木工程在數量和規模方面發展十分迅速，施工內容和細節數量有所增加，并且人們對于建筑工程的高質量要求也同樣反映在精細程度方面[3]。在傳統技術支持下的土木工程施工工作和質量管理工作，會因為人員的主觀失誤以及經驗積累不足出現各種各樣的問題，主觀經驗類型的管理工作模式無法預測在工程實施階段有可能會出現的各種問題，以此影響到工程的施工進度以及總體質量。

2.2 工程模擬優勢

BIM技術作為一種由綜合三維數字技術、網絡技術和計算機技術形成的綜合技術產物，能夠建立有關土木工程完善的三維立體模型，這也是BIM技術模擬性的優勢所在。設計人員可以憑借計算機后臺以及相關軟件模擬土木工程施工建設過程中出現的各種問題，配合施工過程中的定時檢查，對于后續施工有可能會出現的各種問題進行精準的預測，從而生成有針對性的解決方案。與傳統的工程施工管理技術相比，BIM技術突破了時空限制，可以利用技術原有的可視化和模擬性優勢，通過工程模型的模擬施工避免后續施工過程中的各種質量和進度問題。

2.3 施工協調性優勢

隨著我國建筑行業的現代化、智能化發展，土木工程施工的復雜性也在明顯提高，土木工程規模的擴張使得建設所需要的時間周期逐漸延長，技術人員預測施工過程中有可能會出現相關問題，工作難度也會明顯增加。BIM技術的應用能夠憑借土木工程三維信息化模型的建立，對后續的施工規劃進行協調，最大程度的降低各個施工節點產生問題的可能性，保障各施工部門能夠順利施工，在規定的施工周期內完成工程的建設工作。

3 土木工程施工建設中的BIM技術應用領域分析

3.1 工程建設信息化模型的建設

BIM技術在土木工程施工建設中的首要應用環節便是相關工程模型的建設，并且可以將包括主體結構、機電設備、內外裝飾工程等材料的各專業模型分別建立，為后續的各施工環節施工以及總體分析提供可靠的數據和信息支持。以BIM技術為基礎形成的土木工程三維模型并非是一種純粹的工程三維模型，其中也包括了構件對象和非構件對象的相關數據信息，最終能夠形成與工程實際設計意圖完全一致的工程數據信息庫[4]。在使用BIM技術建設土木工程三維立體模型的過程中，相關人員需要優先劃分不同專業模型的工作集，為后續的數據處理提供相應支持，并且使用不同顏色進行工作集的標注。出于相關人員都能夠及時調用各項工作集數據的考慮，需要設計人員針對不同專業的工程模型進行針對性的命名。模型精度則需要結合工程設計質量和數據精度方面的要求，根據目前標準的相關級別進行設定?？紤]到BIM數據信息在長時間工程建設過程中的精準性要求，需要相關人員落實三維工程模型方面的更新和維護工作。工程設計變更或者是其他形式需要進行的工程信息修改，需要相關人員在5天之內進行模型更新，對于工程中需要進行重大修改的部分則需即刻實現工程模型信息更新。通常而言，BIM技術下的工程一體化模型需要每60天進行一次更新。

以BIM技術為基礎形成的土木工程模型能夠直觀體現工程設計的基本形狀和空間分布，同時土木工程各個施工部分可以隨意進行放大和縮小。相關人員可以結合具體需求將不同部件的數量、尺寸、材料等信息進行調用，為后續工程施工提供了極大的便利。

3.2 工程的模擬施工及碰撞檢查

以BIM技術為基礎落實的土木工程施工工作，可以通過虛擬施工圖以及動態視頻動畫等技術的引入，將工程建設的具體過程進行模擬，確保相關人員能夠在提前發現施工環節問題的前提下，對后續的施工操作進行優化。技術人員可以借助施工進度模擬軟件，對土木工程建設過程中任意場景和場地中的模型進行關聯處理，BIM技術也能夠與原定的工程施工進度計劃進行連接，最終形成動態化的工程虛擬施工視頻，為后續的施工進度管理進行優化。

在土木工程施工建設管理工作中，4DBIM模型的引入能夠將各個過程的施工環節進行動態化展示，借助不同施工專業之間的碰撞檢測，在分解不同施工結構的前提下，對通過審核的施工方案進行調整，避免后期因為施工返工帶來的資源浪費現象。工作人員也可以通過利用工程虛擬模型中的進度以及計量數據，對后續的施工工序進行安排和協調，達成既定的工期目標。

可視化作為BIM技術的基本特征，能夠有效的解決二維平面圖紙設計觀察過程中的各種不足，通過碰撞檢查以及優化能夠在施工之前發現存在于各個施工專業之間的沖突。以目前土木工程施工的碰撞檢查看來，通常是需要結合軟件檢查和人工檢查兩種方式，在全施工專業碰撞檢查工作的過程中，BIM模型的應用可以對不同專業的數據信息進行檢測，結合檢測報告形成優化后的管線分布方案，并實時進行管線標高數據方面的調整。

3.3 施工階段的工程造價及質量管理

在工程施工管理工作階段中，技術人員可以借助BIM技術進行施工環節信息的收集，為后續施工需要解決的造價管理和控制問題提供完善的數據支持。但需要注意的是，技術人員需要借助API接口完成成本、費用計費軟件和BIM技術平臺之間的連接，隨后需要使用開放性質的ODBC數據與BIM技術模型進行連接，優化各項造價管理工作[5]。為了進一步提高后續造價管理工作的效果以及穩定性，相關人員需要掌握有關Excel文件的各種使用技巧，確保BIM技術計算得出的各項數據計算結果能夠完整導出。

3.4 工程內部空間的虛擬再現

以BIM技術為基礎所形成的土木工程建設模型，同樣可以為參與工程建設的各個單位提供信息共享和交流平臺。BIM技術可以和VR技術聯合使用，進一步提高土木工程模型的可視性，將建筑工程內部的構造進行全面展示。BIM技術和AR技術的聯合應用可以通過漫游、模擬、渲染為人們帶來視覺上進入建筑物空間內部游覽的錯覺。相關人員在佩戴VR眼鏡之后，施工和管理人員能夠將不同部分的構件信息進行查看，進一步落實可視化的技術交底以及方案論證，工作效率和質量能夠明顯提高。在進入工程施工階段之后，現場視頻監控系統和BIM技術的聯合應用能夠將施工現場的各項信息進行快速獲取和上傳，實現施工工序和相關資源的合理安排，最大程度的降低工程建設中的時間和資金投入[6]。

4 保障土木工程施工中BIM技術應用效果的措施

4.1 完善的信息化工程管理平臺建設

BIM技術在工程施工建設中的應用要求相關企業建立包括各主體在內的完善信息化管理平臺。施工企業需要優先從硬件設備入手，在思想層面重視BIM技術引入的重要價值，拿出對應資金采購與BIM技術應用相關的傳感器、視頻監控器以及計算機、服務器等各項硬件。有關BIM方面的軟件應用，企業除了可以使用通用的BIM軟件之外，也可以和知名軟件開發企業合作，結合施工企業真實的工程項目需求開發針對性的BIM軟件，從軟件和硬件兩個方面入手建設現代化的工程信息化管理平臺，為后續技術的應用以及工程施工提供現代化基礎設施。

4.2 專業人員素質水平的提升

在BIM技術加持下的土木工程施工工作對施工人員技術管理的信息化水平提出了更高的要求。施工企業可以通過工作環境和薪資條件方面的改善，從外界吸納在BIM技術方面有著工作經驗優勢的專業人員進入到施工企業的管理和施工隊伍之中，憑借以點帶面的工作形式，逐步提高施工企業原有工作隊伍的專業素質。施工企業也可以定期組織一線施工和管理人員參與有關BIM技術方面的培訓工作，將BIM技術加持下的土木工程模型建設、信息調用、設計方案優化等各方面的知識逐一進行傳授，確保相關人員能夠憑借自身不斷豐富的理論知識，合理應用BIM技術，以此完成工程建設。

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。