随着信息技术的快速发展,建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)技术逐渐在土木工程领域被广泛应用。该技术利用计算机软件来对土木工程进行三维仿真建模,可对工程项目设计、施工和运营等全过程信息进行集成管理,促使传统项目管理方式发生变革,推动工程项目的管理工作更加高效、高质。BIM技术在土木工程项目管理中的运用有着重要意义,利用BIM技术来优化、改善土木工程项目管理质量,提高土木工程的社会、经济等综合效益。
一般土木工程的设计与施工都是参考二维模型,设计师大多在脑中构建工程项目的三维立体结构,但这种方式很容易出现遗漏,模型数据信息的精确性也相对较低。而BIM作为一种数字技术,具有可协调性、模拟性及覆盖性等优势,能够精确、细致地构建出土木工程项目的三维立体模型,以可视化形式展示出来,并模拟工程项目的施工过程、地震火灾等突发事件,便于工作人员更好地完成设计、施工,以及造价、安全运维等管理工作,推动土木工程建设项目顺利安全地开展。具体来看,BIM技术在木木工程项目管理中主要在设计、施工和运营维护等阶段加以应用。
第一,设计阶段的应用。设计是土木工程项目开展的关键环节,一个优秀的设计方案直接影响工程建设效果与质量,还能显著提高工程项目安全性,并降低施工成本。在设计初期,设计师可以利用BIM技术来对土木工程的各类参数进行调整,如建筑物占地面积、高度、宽度等,并快速生成多个备选设计方案。BIM软件能帮助设计师进行多个方案的对比,可通过对比每一方案的经济性、可行性等指标,给出反馈图表或报告,便于设计师了解每一方案的优劣,从而对方案进行优化,做出最佳选择。借助BIM技术构建的模型是三维可视化的,能够直观展示工程的空间布局和结构细节,便于设计师、客户及施工人员理解方案;同时该软件生成施工图纸、材料清单等详细资料,为后续采购、施工提供便利;BIM技术还能辅助设计师完成早期碰撞检测工作,帮助其及时发现工程项目中管道、线路等结构之间的设计冲突问题并进行调整,从而有效避免后续施工中可能出现的返工问题。
第二,施工准备阶段的应用。施工阶段直接决定土木工程项目能否顺利实施与交付。这一阶段,BIM技术可被用于实时更新工程进度、监控成本和时间计划等工作当中,确保项目能够按期完成。如在工程进度管理中,工作人员可采用BIM技术构建4D施工模型,该模型引入了时间维度,能生成进度条、时间线等可视化报告,便于工作人员实时查看并更新施工进度,及时调整施工计划,避免项目延期。在成本与时间计划管理中,工作人员可利用BIM模型与平台及时监控材料、人工等各项成本的支出,并生成预算与实际对比报告,帮助管理人员及时监督成本超支情况,确保预算控制合理,同时管理人员还可利用BIM技术生成施工时间计划,该计划可具体规划所有的环节顺序,以及每一道工序的开始与结束时间,有助于合理安排工序,提高施工效率,减少施工周期。另外智能手机和平板等移动端设备支持BIM软件的使用,这使得现场管理人员之间的信息沟通更加便捷,项目推进更加顺利。
第三,运维阶段的应用。运维阶段是土木工程项目的重要环节,科学合理的运维管理能够大大延长工程寿命与使用效率。工程竣工后,运维管理人员能够将BIM技术应用于资产管理和维修记录等工作当中,如在设备资产管理中,通过构建可视化BIM模型,可对建筑体内部所有设备的详细信息进行记录,包括设备安装位置、设备型号与规格、设备维修日期与内容等,便于管理人员对设备进行日常维护或升级更换,还可辅助维修人员快速发现设备故障与潜在问题,方便及时预防各种突发事件,如此可有效提高工程项目中所有设备的使用寿命与可靠性。另外,人们还可将BIM模型应用于工程能耗分析与预测中,土木工程一般涉及多个建筑体,这些建筑物的水、电力、燃气等能耗分布与变化各不相同,但BIM模型可集成全部能耗数据,只需通过模型分析,管理及运维人员便可了解建筑物的具体能耗情况,从而采取合理措施,优化设备运行,避免能耗异常与能源浪费。管理及运维人员也可通过模拟分析来预测不同使用条件下建筑物的能耗情况,并根据预测结果重新调整设备运行模式,制定更为科学、合理的节能策略,以提高土木工程的能源利用率。
显而易见,BIM技术在土木工程领域的应用中有着突出优势,依托于BIM技术,土木工程项目的资源配置将更加合理,不仅会有效降低成本,现场施工错误与返工情况也大大减少,尤其采用BIM技术构建模型可提供实时数据和详细的可视化报告,项目透明度大幅提升,有助于项目管理者全面掌握工程进展情况,做出更加明智的决策。现今,BIM技术能够支持多专业团队协同工作,设计师、工程团队和业主等主体可同时参与平台工作,大大减少了信息孤岛现象,有助于优化流程减少重复劳动,真正实现了各方的高效沟通。
尽管BIM技术的推广与应用需要投入大量资金,对行业政策与技术标准及工程技术人员的专业技能水平也要求较高,但BIM技术切实为土木工程项目管理模式与方法带来了革命性变化,不仅提升了项目的整体管理水平,还促进了工程质量和安全性能的提升。未来,随着大数据、人工智能等信息技术的水平的不断进步,政府及行业协会对相关政策与标准的完善与普及,BIM技术在土木工程领域的应用范围与功能将更加完善,为推动我国构建智慧城市贡献更突出的力量。(作者张秀青系广西城市职业大学建筑工程学院高级工程师)
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