BIM 技术在土木工程中的具体应用措施探讨

刘华 银克俭 张璞红 范银龙

BIM 即建筑信息模型，在科学技术的快速发展之下，BIM 技术在土木工程施工管理和设计上得到了充分的应用。其主要原理是依靠计算机和网络，构建出全方位工程模型，以便管理人员多角度掌握工程信息。BIM 技术可以通过对工程设计、维护和实际施工的模拟，预测出实际施工中可能出现的问题，并可有针对性地制定出有效的管理方案，以保证土木工程的顺利进行。该技术的应用，对提升土木工程施工效率、质量、进度以及企业经济效益具有重要意义。

1.BIM 技术概述

应用BIM 技术及结合工程图纸对建筑结构进行的三维建模，能有效实现工程项目的可视化、结构化[1]。（1）利用BIM 技术可以在土木工程开展前就对项目的整体有一个全面了解，利用工程模型，找出工程可能出现的不科学和不合理之处。（2）是通过3D 模型可以观察工程中的每一个细节，以确保企业和承包商之间不会出现意见分歧。（3）通过BIM 技术可以发现土木工程设计中存在的不合理之处，能提前制定措施解决。（4）通过计算机模拟确保正式施工时一切事物都能在掌控之中。

2.BIM 技术在土木工程中应用的意义

由于受到来自多方面因素的影响，当下我国土木工程的工程造价管理、安全管理、进度管理以及质量较为传统，没有实现工程管理的现代化，施工数据得不到连贯，部门之间信息无法得到共享和交流。BIM 这一新模拟技术的投入使用，让建筑工程原先零散的数据变得统一化和整体化，在项目的决策、施工和竣工阶段具有重要的参考价值。

从工程造价管理和进度管理来看，经BIM 技术多角度分析之后，在项目最终决策阶段能够发挥出不错的参考效果。工程设计阶段需要输入信息构建出相应的工程模型，然后通过模型分析，对工程的成本、预算进行估算。项目完成之后，还可利用BIM 技术生成竣工模型，借助于BIM 技术将建筑工程管理动态性呈现[2]，最终达到减少人工成本、提高造价控制水平的效果。

在工程误差方面，借助于BIM 技术组建的6D 关联数据库可实现工程的零误差施工，为提升工程质量、工程造价管理效率提供了极大支持，并可通过BIM 模型快速获取工程材料用量、成本估算以及设备统计，对提升工程整体管理效率有着重大意义。

在资源配置方面，传统土木工程管理模式较为守旧，规模庞大且施工周期长的工程无法在第一时间收集和整理，进而难以实现资源的有效分配，在此情况下经验主义泛滥，对施工整体管理造成了较为不良的影响，施工精细化管理难以实现，而借助于BIM 技术高效的数据管理，能够在短时间内整合工程各个阶段的信息数据[3]，为制定精细化管理方案提供了有力支持，让原本的资源、资金、人力、物力的消耗大大降低，从根本上提升工程整体效益。

3.BIM 技术在土木工程中的具体应用措施

3.1 BIM 技术在工程进度管理中的应用

3.1.1 施工管理的应用

土木工程管理部门要基于BIM 的事前三维模拟建立完善、标准的施工进度管理制度，并在此基础上加大管理力度，明确进度控制人员以及施工人员的职责。对于存在缺陷或者不处在正常工作状态的施工项目，管理人员要及时发现并及时更换，要根据实际情况具有针对性的处理，以全面保证工程进度。要加大施工设备的配置力度，采取先进的施工设备和施工手段，全面提升施工效率。在工程施工前，根据BIM 的4D 虚拟建造技术制作4D 模拟动画，借助可视化设备进行项目虚拟描述，制定明确的施工进度计划，对施工进度以及施工范围做全方位的考虑，在计划期间做好充足的准备，确保土木工程顺利进行。

3.1.2 施工进度信息收集的应用

施工进度信息收集对于借助于BIM进行全方位工程进度掌控有着重要意义。施工进度信息收集内容主要包括工期影响原因、完成程度、已经消耗资源以及工程验收单、变更情况等，借助图像拍摄现场施工情况的图片，利用3D扫描技术得到实际建筑模型，并通过智能移动终端实现对工程的全过程监督、信息存储以及资料上传，全方位确保土木工程的施工进度。

3.3.3 分项工程管理中的应用。

按照土木工程施工规范标准进行施工，分部和分项工程监管也是保证整个工程进度的基础，管理人员要将其作为重点控制对象，在按照相关施工图纸和采用合格材料的前提下，将工作重点置于标准和施工规范上，将进度监管贯穿到工程的每个环节。比如在土木工程中，地基支护就是一大分项工程，监管人员要借助BIM 技术实现对施工现场的监管，确保施工人员严格按照施工规范进行，保证施工质量的同时不影响工程进度。最后，要做好关键部位和薄弱环节的监管，土木工程的关键部位和薄弱环节很大程度上是由施工人员的素质和施工内容所决定的。薄弱环节包括两个方面：（1）技术和工艺，这方面的薄弱会导致工程进度无法得到保障，所以需要重点控制。（2）容易影响进度的部位，借助BIM 技术的事前分析，可迅速找出重要或者关键控制点，最终达到事半功倍的效果。

3.2 BIM 在施工阶段中的应用

BIM 技术现阶段在土木施工阶段中的应用广泛，而建筑的整体布局和设计是重要内容。将BIM 技术应用到土木施工中主要表现为：（1）通过分析建筑的总体信息以及建筑施工的完整性，实现建筑各部位之间相互协调。（2）保证施工阶段和控制终端之间能够进行正常的信息交流，保证整个土木施工工序的合理性，并在此基础上找出不合理之处，将其优化。（3）在建筑设计方面需要各个环节之间的相互协作。（4）在施工的控制管理中，建筑材料的进场需在完成技术交底工作之后，严格根据参数进行下单制作，明确重点控制对象，比如一些钢结构和较为复杂的结构设计，这些部件需要在合同签订之前就根据BIM 模式进行模拟设计。（5）BIM 技术在构件的应用方面，需要对土木施工整体进行合理的划分和切割，不仅要满足美观要求，还需要满足现场的施工要求。

3.3 BIM 技术在工程造价管理中的应用

3.3.1 在项目投资中的运用

项目投资成本的预算是施工项目展开的重点，也是造价管理的核心组成。在传统项目投资管理中，其主要手段是通过项目估算，即在原有数据的基础上对项目所需要的整体成本进行全方位估算，这一方法存在较大的不确定性，效率也十分低下，不能有效反映造价指标。通过BIM 及时在造价中的运用，造价管理人员可以直接从BIM 数据库中收集或者提取相应的数据信息，并对其进行综合性分析，再结合建筑信息模型，构建出更加完整的造价指标，不仅极大地保障了数据的真实性、准确性，还能为建筑工程造价提供有效的指标，帮助造价管理人员提升造价管理效率，实现高效的成本控制。

3.3.2 项目设计阶段的应用。

BIM 技术在土木工程设计阶段的应用可以提升工程造价管理的有效性，而BIM 技术的应用，让信息得到了整合，并且让各个部门之间能够有效讨论，最终协同讨论，将土木工程设计进一步完善，避免因为后期设计问题而出现成本的浪费。

3.3.3 施工完成阶段的运用

BIM 技术同样可以有效运用到施工完成阶段，工程在竣工或者结算阶段会暴露出一系列典型问题，如信息不够完善、图纸和建筑存在出入、各项数据出现误差等，这会在极大程度上影响后期阶段和后期维护。因此，工程人员可以借助BIM 的数据建模功能，实现对每一阶段的数据核算，掌控各个环节容易发生的典型问题，确保施工阶段和项目设计阶段的数据不出现误差，既达到节约时间的目的，也能够全方位优化成本控制。

3.4 BIM 技术在运营维护中的有效运用

对土木工程进行及时的后期运营及维护对提升建筑寿命、强化项目的生命周期管理有着重要意义。当前土木工程的后期运维在信息集成和信息交互中存在较大不足，而BIM 作为优秀的信息模型，涵盖了项目的全周期信息。通过BIM 的运用，对土木工程进行全方位监管，对可能发生的自然灾害进行提前防御，可从根本上杜绝危害建筑安全的事故发生。

4.总结

土木工程是城市化建设的主要项目之一，是构成我国城市网络的关键组成，一旦施工中由于人为因素或者自然因素出现施工问题，将给施工企业带来较大的经济损失。所以，利用BIM 模型构建对土木工程进行全方位分析，事前制定可行性方案，对工程容易出现问题的因素进行综合考量，能让管理人员有针对性地采取措施，全面确保工程施工进度、施工质量以及工程效益，让我国的土木工程建设迈上一个新的台阶。