BIM技术在高速铁路施工中的应用与探索

杨宫印 王军 王龙

摘 要：高速铁路是铁路交通实现现代化的重要标志。近年来，我国高速铁路建设也在迅猛发展。本文通过对BIM技术研究，建立了高速铁路信息化施工模型，深入探讨BIM技术在施工过程中的应用效果，为企业项目实现精细化管理提供了新途径。

关键词：高速铁路；BIM技术；信息化模型；精细化管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.083

0 引言

近几年，我国国民经济快速发展，国民日常生活、工作、学习各方面的节奏也日益加快，国内现有的基础设施现状已难满足社会需求，成为制约国民经济发展和国民生活水平提高的瓶颈[1]。高速铁路的发展成为改善这一现状的唯一突破口，其具有安全、快速、高效、低能耗的特点。目前，国内正在加强高速铁路建设，成为一项利国利民的百年大计工程。但是，在建设过程中怎么样才能实现项目精细化管理成为业界一直研究的重点课题。

BIM技术（Building Information Modeling）是以三维数字信息技术为基础，集成了工程项目各工程数据信息模型[2]。基于这种数字化模型搭建BIM5D施工管理平台，为项目在策划、实施、运营各阶段提供工程信息，实现工程信息互通，彻底消除信息孤岛的目的，确保了工程建设的高效性、准确性，达到项目增值最大化的目的 [3]。

在高速铁路建设中采用该种数字信息化技术，就是将其施工全周期的所有信息建成可参数化数字模型，通过施工方案模拟优化、施工管理过程系统协调等一系列功能，改善在传统项目管理过程无法实现的这些弊端，使各参建单位、参建者均能高效地协同沟通， 为高速铁路建设实现“高标准、高质量、高效率、零误差”的目标，提供了新的数字化管理模式。

1 创建BIM信息化模型

创建BIM信息化模型是指将项目建设的各类信息集成于三维模型中，它是BIM技术应用的基础。施工过程中的BIM技术应用是将高铁建设项目的二维图纸及项目管理信息全部转化为三维实体模型，它包含了建设项目的人、机、材、价等各方面内容。形成一个多专业、多维度的数据模型。具有以下特点[5]：

（1）可视化：利用BIM技术将施工现场、施工工艺、施工管理等内容可视化，有效的解决了识图难、交底难的问题，大大提高了工程施工进度和施工质量。

同时，BIM信息模型可根据现场施工需求实时提供各类工程数据及施工资料，在高速铁路连续梁架设、轨道板铺设等重、难点作业环节，通过三维交底方式，可为从业人员直观剖析各类施工相关的工艺工法，使其充分掌握设计要点。避免了人為因素可能造成的工程质量问题，保证了工程质量。

（2）模拟性：主要包含两个方面：其一，在三维模型创建的过程中，其实是预先对二维图纸进行会审，在转化成三维模型过程中和通过对全模型的碰撞检查，预先发现设计缺陷，杜绝工程翻工问题；其二，是对各类施工组织、施工工艺进行4D模拟，从而进行施工方案比选、优化，有效的掌控施工进度，并进行现场施工指导。

（3）优化性：BIM模型创建过程即对建设项目的物理信息、几何信息、物价信息进行整合，可以导出各类分析报表，为建设者提供可靠的数据参考，从而优化设计方案 。比如：在高铁线路选择时，可对全程施工量进行统计；在施工过程中，可对各工序、各生产资料进行统计管理。

（4）协调性：BIM技术利用信息模型数据库，实时信息共享，将单位与单位、专业与专业有机的结合起来，从而进行协同管理。与传统管理中遇到问题、协同处理、解决问题相比，该模式具有预先性、高效性，也是实现项目信息化、精细化管理的重要手段之一。

（5）可出图性：在通常铁路施工过程中，技术人员所持有的设计院，按照出图规范所设计的施工图纸。这些图纸除设计上难以避免的设计误差以外，还难以满足对重、难点施工工艺的全方位展示。如果稍有考虑不周，都可能造成工程质量问题。然而，BIM技术可实现将预先审定后的三维模型转化为二维图纸，最大限度保证了图纸的准确性，同时，还可根据施工需求，实时导出各类施工节点的平、剖面图。

2 BIM 5D施工管理平台

完善的BIM协同管理平台是BIM技术应用成功的关键之一。它是决定BIM信息化模型数据库利用率高低和项目信息管理水平高低的关键环节。它应具备支持国际市场上主流BIM软件创建的模型数据文件模块和确保模型属性不会丢失的基本条件。BIM 5D施工协同管理平台为铁路建设项目实现全生命周期信息化管理提供了最佳解决方案。BIM协同管理平台拓宽了BIM模型的应用空间及应用价值 [6]。

2.1 工程项目信息管理

BIM平台整合了项目所有的文档和视频资料，通过系统设置可全方位展示工程项目概况。相关人员可以实时查阅各类工程概况、参建企业文化及特色工艺等信息。同时，包含工程项目的组织机构、制度管理等，并对项目实施过程中的人、机、材进行动态查询。

2.2 安全质量管理

“质量是企业的生命，安全是生产的保障”[7]。传统工程质量问题的“面对面”处理、解决、检查方式具有一定的滞后性，容易出现管理漏洞。BIM协同平台通过与手机、ipad、物联网等移动设备无线对接，大大提高了现场安全隐患监控、工程问题反馈、解决、反查的效率，系统设置的“闭环”管理模式，从理论上能高效解决各类安全质量问题。

2.3 施工过程管理

现场施工管理包含施工资料管理和施工技术管理两个方面，是项目管理的核心部分。BIM协同管理可以根据预先审定的施工进度计划，对整个项目进行组织、控制，达到项目管理目标。主要内容有：施工方案优化、进度管理、工程信息提取、三维技术交底、人机协同调配、电子施工日志记录及施工现场监控监测等。这是高速铁路项目实现精细化管理的关键。

2.4 施工成本管理

项目成本管理包括成本核算、成本控制、成本计划三个部分。目前，我国高铁项目投资运营多受质疑。BIM技术的引入，给项目资金运营管理提供了可靠的数据支撑，也为项目成本管控提供了解决方案。精确的BIM模型可获得准确的工程量信息，预算项目总体费用。同时，对高铁建设过程中各施工环节的各项资金进行计算，通过施工模拟，优化总体运营规划，统计出大量的工程数据，为项目作成本管理方案决策提供支撑。

2.5 BIM协同管理

BIM协同管理是指对整个高速铁路项目业务、信息、资源等进行管理，充分发挥建设团队的“战斗力”。这种管理模式能有效的避免项目管理过程中出现“应用孤岛”、“信息孤岛”、“资源孤岛”等问题。协同管理模式可大幅度提升项目运营、施工的管理效率，是项目实现协调分配、统一管理目标的有效手段。

3 BIM应用存在的问题

目前，BIM技术在铁路行业应用目前还处于初步探索阶段，国内外软件开发、研究人员及从事铁路工作者都对其大量的工程实践研究，取得了许多可喜的成果[8]。但仍存在以下问题：

第一，软件应用问题。我国BIM技术起步较晚，主要借鑒发达国家的经验，国内相关标准还不完善，对国外的BIM应用系列软件的掌握还有待提高。同时，要让国外的软件设计架构满足国内设计规范和技术要求，就需要我们对这些软件进行二次开发，但对项目级的BIM技术应用来讲，其开发能力较弱，使BIM技术应用效果达不到最佳。

第二，软件整合问题。其一，目前我国各建设行业没有统一的BIM技术应用标准，项目采用什么样的BIM技术路线往往是根据项目特点及相关单位既有的技术条件进行选取，与此同时二次开发的应用插件也各有所长；其二，我国还没有搭建一个统一的BIM技术应用协同管理平台，由于多样的BIM技术路线，导致各种格式的信息化数据很难用一个平台来读取，即使可以通过辅助软件进行转化，但也存在过程复杂，还有可能导致原始属性丢失。这种现象阻碍了BIM技术的发展。

第三，应用模式问题。 BIM技术应用的初衷是从设计、施工、运维各阶段对项目进行全生命周期管理，是一个系统的过程，但目前大部分BIM技术应用，只是在工程建的某一环节或局部工程上采用，各参建方都还没有完全的参与进来，各类技术人员对BIM技术理解程度与应用水平也都参差不齐，这是阻碍BIM技术推广的主要原因之一。

4 结语

高速铁路建设是我国基础建设的标杆，倍受社会各界关注。要求在施工过程进行细精细化管理是必然趋势。BIM技术的应用也成为了业界研究的重点课题之一。BIM技术应用成果也不断涌现，逐渐实现从局部到总体的四维、五维的现场施工动态模拟，初步实现了可视化、精细化的现代化管理模式。这种变革性的现代管理模式给高速铁路施工项目实现精细化管理提供了新的契机。

参考文献：

[1]李云贵，邱奎宇，王永义.我国BIM技术研究与应用[J].铁路技术创新，2014（02）：36-37.

[2]刘爽.建筑信息模型BIM技术的应用[J].建筑学报，2008（02）： 100-101.

[3]赵灵敏.基于BIM的建设工程全寿命周期项目管理研究[D].山东建筑大学，2014（06）：1-2.

[4]刘晴，王建平.基于BI M技术的建设工程生命周期管理研究[J]. 土木建筑工程信息技术，2010，9（03）：41-45.

[5]曾大林，赵灵敏.济南西客站站前广场地下工程BIM应用[J].土木建筑工程信息技术，2012，4（02）：71-77.

[6]畅永奇，赵晓娜，曹少卫.BIM技术在工程管理中的应用与探索[J].施工技术，2014（10）：68-71.

[7]王卫，刘海燕.浅谈我市食品质量安全控制的措施[J].中国保健营养，2014（03）：1792-1794.

[8]徐骏，李安洪等.BIM在铁路行业的应用及其风险分析[J].铁道工程学报，2014（03）：186-191.

作者简介：杨宫印（1987-），男，陕西西安人，硕士，讲师，研究方向：BIM技术应用。