探究BIM技术在土木工程施工中的应用

2023-01-07吴馨怡

居业 2022年7期

吴馨怡

(福州大学至诚学院，福建福州 350100)

BIM技术是一种以三维数字技术作为基础，通过集成工程项目建设各项信息所形成的现代化工程数据模型技术，是我国建筑行业在信息化发展过程中出现的重要技术成果。一个与工程项目完全对应的信息模型能够将不同施工阶段的数据、过程、资源进行有效连接，从而形成对工程施工过程的完整描述，能够帮助参与工程建设的各方及时调用与使用相关的数据资源，使工程施工建设中的进度和质量都能够得到相应的保障。本文通过研究分析土木工程施工中BIM技术的具体应用领域以及相关保障措施，为今后国内土木工程施工中的BIM技术应用提供参考。

1 BIM技术概述

1.1 内涵

作为信息化背景下建筑行业出现的全新技术产物，BIM技术能够对建筑工程设计的各个细节以及信息进行全面的展示[1]。BIM技术在土木工程施工中的应用能够将工程建设相关的设计要求、信息、性能指标以及施工管理等多方面信息进行集成处理，从而形成一个有关工程建设信息管理的三维模型。参与工程建设的施工单位、设计单位、监理部门都可以凭借工程三维立体模型，对工程从设计到施工的全过程进行了解，确保施工过程中的各项信息能够及时进行上传并共享，对于各环节施工人员和单位的沟通交流提供了相应的便利。BIM技术在土木工程施工中的应用能够在提高工程施工建设效率的同时，降低各项工程建设中施工质量问题的发生概率，实现节约工程建设成本和提高施工企业经济效益水平的双重目标。

1.2 运作形式

与信息化时代背景下出现的其他3D软件相比，BIM技术的运作形式存在着明显区别。BIM技术在土木工程施工中的应用主要是以最为真实的施工流程为基础，在全方位搜集相关数据信息的前提下，将工程划分为地基、圆柱、横梁、门窗等多个部分，并且对象类型方面的差异也会带来3D视觉效果方面的不同，土木工程构件的各项数据信息也得以囊括其中。因为系统化的工程建筑模型已经包括了各个部分的详细数据，设计人员可以结合业主方的具体要求，对内部的装饰设计进行合理的调整以及改进[2]。在正式进入工程施工阶段之前，设计人员可以结合工程工作区域的地理环境和空间配置等方面信息，对建筑内部设计的楼梯高度、管线堵塞等问题进行检测，提前解决工程设计过程中出现的各种不足，有效降低施工过程中的人员以及其他资源的浪费。

2 土木工程施工中的BIM技术应用优势分析

2.1 可视化优势

BIM技术在工程模型可视化方面的优势是土木工程持续发展的重要推动力。在施工阶段，BIM技术的应用能够帮助相关人员结合已有的工程模型对后续施工效果形成直观的感知，在正式开始施工之前，设计人员也能够凭借模拟施工对工程设计方案不合理的位置及时进行变更。随着国内现代化城市的快速发展，土木工程在数量和规模方面发展十分迅速，施工内容和细节数量有所增加，并且人们对于建筑工程的高质量要求也同样反映在精细程度方面[3]。在传统技术支持下的土木工程施工工作和质量管理工作，会因为人员的主观失误以及经验积累不足出现各种各样的问题，主观经验类型的管理工作模式无法预测在工程实施阶段有可能会出现的各种问题，以此影响到工程的施工进度以及总体质量。

2.2 工程模拟优势

BIM技术作为一种由综合三维数字技术、网络技术和计算机技术形成的综合技术产物，能够建立有关土木工程完善的三维立体模型，这也是BIM技术模拟性的优势所在。设计人员可以凭借计算机后台以及相关软件模拟土木工程施工建设过程中出现的各种问题，配合施工过程中的定时检查，对于后续施工有可能会出现的各种问题进行精准的预测，从而生成有针对性的解决方案。与传统的工程施工管理技术相比，BIM技术突破了时空限制，可以利用技术原有的可视化和模拟性优势，通过工程模型的模拟施工避免后续施工过程中的各种质量和进度问题。

2.3 施工协调性优势

随着我国建筑行业的现代化、智能化发展，土木工程施工的复杂性也在明显提高，土木工程规模的扩张使得建设所需要的时间周期逐渐延长，技术人员预测施工过程中有可能会出现相关问题，工作难度也会明显增加。BIM技术的应用能够凭借土木工程三维信息化模型的建立，对后续的施工规划进行协调，最大程度的降低各个施工节点产生问题的可能性，保障各施工部门能够顺利施工，在规定的施工周期内完成工程的建设工作。

3 土木工程施工建设中的BIM技术应用领域分析

3.1 工程建设信息化模型的建设

BIM技术在土木工程施工建设中的首要应用环节便是相关工程模型的建设，并且可以将包括主体结构、机电设备、内外装饰工程等材料的各专业模型分别建立，为后续的各施工环节施工以及总体分析提供可靠的数据和信息支持。以BIM技术为基础形成的土木工程三维模型并非是一种纯粹的工程三维模型，其中也包括了构件对象和非构件对象的相关数据信息，最终能够形成与工程实际设计意图完全一致的工程数据信息库[4]。在使用BIM技术建设土木工程三维立体模型的过程中，相关人员需要优先划分不同专业模型的工作集，为后续的数据处理提供相应支持，并且使用不同颜色进行工作集的标注。出于相关人员都能够及时调用各项工作集数据的考虑，需要设计人员针对不同专业的工程模型进行针对性的命名。模型精度则需要结合工程设计质量和数据精度方面的要求，根据目前标准的相关级别进行设定。考虑到BIM数据信息在长时间工程建设过程中的精准性要求，需要相关人员落实三维工程模型方面的更新和维护工作。工程设计变更或者是其他形式需要进行的工程信息修改，需要相关人员在5天之内进行模型更新，对于工程中需要进行重大修改的部分则需即刻实现工程模型信息更新。通常而言，BIM技术下的工程一体化模型需要每60天进行一次更新。

以BIM技术为基础形成的土木工程模型能够直观体现工程设计的基本形状和空间分布，同时土木工程各个施工部分可以随意进行放大和缩小。相关人员可以结合具体需求将不同部件的数量、尺寸、材料等信息进行调用，为后续工程施工提供了极大的便利。

3.2 工程的模拟施工及碰撞检查

以BIM技术为基础落实的土木工程施工工作，可以通过虚拟施工图以及动态视频动画等技术的引入，将工程建设的具体过程进行模拟，确保相关人员能够在提前发现施工环节问题的前提下，对后续的施工操作进行优化。技术人员可以借助施工进度模拟软件，对土木工程建设过程中任意场景和场地中的模型进行关联处理，BIM技术也能够与原定的工程施工进度计划进行连接，最终形成动态化的工程虚拟施工视频，为后续的施工进度管理进行优化。

在土木工程施工建设管理工作中，4DBIM模型的引入能够将各个过程的施工环节进行动态化展示，借助不同施工专业之间的碰撞检测，在分解不同施工结构的前提下，对通过审核的施工方案进行调整，避免后期因为施工返工带来的资源浪费现象。工作人员也可以通过利用工程虚拟模型中的进度以及计量数据，对后续的施工工序进行安排和协调，达成既定的工期目标。

可视化作为BIM技术的基本特征，能够有效的解决二维平面图纸设计观察过程中的各种不足，通过碰撞检查以及优化能够在施工之前发现存在于各个施工专业之间的冲突。以目前土木工程施工的碰撞检查看来，通常是需要结合软件检查和人工检查两种方式，在全施工专业碰撞检查工作的过程中，BIM模型的应用可以对不同专业的数据信息进行检测，结合检测报告形成优化后的管线分布方案，并实时进行管线标高数据方面的调整。

3.3 施工阶段的工程造价及质量管理

在工程施工管理工作阶段中，技术人员可以借助BIM技术进行施工环节信息的收集，为后续施工需要解决的造价管理和控制问题提供完善的数据支持。但需要注意的是，技术人员需要借助API接口完成成本、费用计费软件和BIM技术平台之间的连接，随后需要使用开放性质的ODBC数据与BIM技术模型进行连接，优化各项造价管理工作[5]。为了进一步提高后续造价管理工作的效果以及稳定性，相关人员需要掌握有关Excel文件的各种使用技巧，确保BIM技术计算得出的各项数据计算结果能够完整导出。

3.4 工程内部空间的虚拟再现

以BIM技术为基础所形成的土木工程建设模型，同样可以为参与工程建设的各个单位提供信息共享和交流平台。BIM技术可以和VR技术联合使用，进一步提高土木工程模型的可视性，将建筑工程内部的构造进行全面展示。BIM技术和AR技术的联合应用可以通过漫游、模拟、渲染为人们带来视觉上进入建筑物空间内部游览的错觉。相关人员在佩戴VR眼镜之后，施工和管理人员能够将不同部分的构件信息进行查看，进一步落实可视化的技术交底以及方案论证，工作效率和质量能够明显提高。在进入工程施工阶段之后，现场视频监控系统和BIM技术的联合应用能够将施工现场的各项信息进行快速获取和上传，实现施工工序和相关资源的合理安排，最大程度的降低工程建设中的时间和资金投入[6]。

4 保障土木工程施工中BIM技术应用效果的措施

4.1 完善的信息化工程管理平台建设

BIM技术在工程施工建设中的应用要求相关企业建立包括各主体在内的完善信息化管理平台。施工企业需要优先从硬件设备入手，在思想层面重视BIM技术引入的重要价值，拿出对应资金采购与BIM技术应用相关的传感器、视频监控器以及计算机、服务器等各项硬件。有关BIM方面的软件应用，企业除了可以使用通用的BIM软件之外，也可以和知名软件开发企业合作，结合施工企业真实的工程项目需求开发针对性的BIM软件，从软件和硬件两个方面入手建设现代化的工程信息化管理平台，为后续技术的应用以及工程施工提供现代化基础设施。

4.2 专业人员素质水平的提升

在BIM技术加持下的土木工程施工工作对施工人员技术管理的信息化水平提出了更高的要求。施工企业可以通过工作环境和薪资条件方面的改善，从外界吸纳在BIM技术方面有着工作经验优势的专业人员进入到施工企业的管理和施工队伍之中，凭借以点带面的工作形式，逐步提高施工企业原有工作队伍的专业素质。施工企业也可以定期组织一线施工和管理人员参与有关BIM技术方面的培训工作，将BIM技术加持下的土木工程模型建设、信息调用、设计方案优化等各方面的知识逐一进行传授，确保相关人员能够凭借自身不断丰富的理论知识，合理应用BIM技术，以此完成工程建设。

4.3 管理工作制度的健全

管理工作制度的完善是相关人员合理利用BIM技术调整工程施工进度以及各个环节的重要基础条件。施工企业需要结合传统管理模式下的制度体系，综合考虑BIM技术的引入对管理工作流程和内容方面带来的变化，针对技术管理以及一线施工人员的工作职责内容以制度的形式给出明确的规定，配合激励奖惩和绩效考核制度的实施，确保相关人员能够自觉使用BIM技术开展工程设计、施工以及调整等多项工作，全面发挥BIM技术在保障工程施工进度以及质量方面的优势。