BIM技术在土木工程施工领域的应用进展

盛 丹 广西理工职业技术学校副教授，工程师

BIM 是以三维数字技术为基础，集成建筑工程项目各种相关信息的数据模型，BIM 是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM 技术在整个使用过程中具有各种优势，通过搭建工程施工信息化平台，使工程施工管理更加便捷高效。在现阶段，BIM 技术已经得到广泛应用，解决了无数工程施工难题，为众多企业带来了巨大的经济效益。

1 BIM 技术在土木工程施工领域应用的意义

BIM 技术是一种建筑信息模型，起源于美国，由美国国家行业标准定义。BIM 是对建筑物理和功能性特征的数字表示。现阶段，BIM 技术已经在一些发达国家的工程施工中得到普及。许多西方国家对BIM 技术的发展进行了专门的科学研究。我国改革开放后，建筑业取得了快速发展。BIM 技术在我国也已基本使用。现阶段，我国BIM 技术集中在复杂工程建筑应用、古典建筑应用、珍贵文物工程建筑修复等方面。BIM 的关键技术将提升施工过程的准确率。对于项目的每个参与方而言，减少不准确度对于降低项目成本具有非常重要的影响， 施工企业也会因此缩短项目的施工时间，从而提高工程施工的效率[1]。

在使用BIM 技术之前，土木工程施工的实际操作步骤都是通过相关工作人员进行网络规划的方式进行的。然随着土木工程施工的快速发展，传统网络规划暴露出越来越多的不足，如很多突发情况无法提前预知，难以识别工程施工的关键因素等。因此，BIM 技术应运而生，并应用于土木工程施工。BIM 技术应用可以有效处理土木工程施工过程的时间和空间变化，并以数据系统的形式呈现。借助BIM 技术，施工团队可以实时掌握新的数据，兼顾整体项目施工目标的变化规律，进而随时随地对数据库系统进行调整，使相关管理人员能够有效了解整个项目施工的重点[2]。因此，工程施工能够准确、顺利地进行，工程施工的精度和效率得到了很大的提高。

2 BIM 技术的应用特点

2.1 模型的可视化

实体模型的交互作用主要表现在可以按照与工程项目类似的实体模型显示具体的施工项目。我国部分土木工程施工项目还按照传统工程图纸进行施工，但是传统的工程图纸有很大的局限性。实体模型的交互主要是在具体的土木工程施工工作中通过搭建类似模型模拟工程施工效果。工程师可以根据建筑模型进行开发设计，制作软件，创建三维图形。当施工过程中出现潜在问题时，还可以进行专业分析[3]。

2.2 设计的协同化

目前，我国土木工程的工程建设、施工和设计企业之间的工作相互独立。由于信息受阻，缺乏沟通交流，出现了数字鸿沟，导致监理企业在项目监理工作中遇到困难。在具体建筑施工过程中，企业之间的信息不对称比较严重，极有可能影响下一步工作的开展，造成项目施工的延误。BIM 技术的应用可以在系统中展示与项目相关的重要信息。即使某个阶段出现问题，也能第一时间发现，然后反馈信息，促进多方人力资源协同发展。

2.3 技术的模拟性

技术模拟是通过BIM 技术表现模拟土木工程施工的重要环节。应用BIM 技术，可以根据方案设计，对仍在施工过程中的具体内容进行仿真模拟，进而预判是否会出现问题。传统的土木工程施工中，即使设计人员选择了最佳的施工决策，也无法提前预测设计的效果。难以预防设计方案在中后期遇到问题的多次变更，影响工程进度。BIM 技术可以创建基于全方位模拟的三维实体模型，呈现各种可能发生的状况，甚至可以进行4D、5D 模拟。

2.4 可出图性

将BIM 技术融入到土木工程的施工流程中，施工团队可以快速获取常用的工程施工方案或图纸。借助BIM 技术，未来的工程图纸也可以得到有效的改进，使各土木工程的素质和效率逐步提高。

3 当前我国土木工程施工中存在的诸多问题

3.1 防渗漏技术不过关

目前，许多土木工程中渗漏现象比较明显，防渗漏技术不过关的问题比较突出。房屋渗漏除了影响内部空间美观性外，还会对工程质量造成严重影响。防渗漏施工是土木工程施工中的重要内容，但是在实际施工过程中，存在施工技术不科学、施工过程不合理的问题，且部分施工单位为了节省成本，采用劣质的防渗材料，甚至没有采取防渗措施。建筑渗水严重影响建筑的整体美观性，同时对工程的使用年限造成严重影响[4]。

3.2 技术不规范

土木工程施工工作本身具有流动性、多样性和时间长的特点。 土木工程施工综合性强、技术复杂，在施工过程中需要按照设计图纸选用优良的施工工艺。在具体的施工过程中，施工队伍通常缺乏科学、规范的施工技术，技术标准有待提升。部分企业为了谋求经济发展效益，以次充好，甚至选择质量不佳的工程材料。

3.3 施工管理体系不完善

土木工程施工管理对工程质量影响重大，当前很多土木工程施工单位重视施工技术的提升，易忽视施工管理，导致发生施工安全事故。因此，完善的施工管理体系是施工质量的根本保障。施工管理，包含施工技术管理、施工材料管理、施工人员管理等。国家对施工管理提出了一些新的要求，很多施工单位也更加重视施工管理体系的完善，但现在依然存在一定的问题，还需要相关人员对问题进行分析和解决，不断完善施工管理体系，从而达到安全施工的目的[5]。

4 BIM 技术的应用进展

4.1 建立三维建筑模型

技术人员可将施工设计方案中的全部数据输入BIM 数据库，进行3D 建筑模型制作。根据实物模型，可以将建筑的全貌呈现出来，并在此基础上进行进一步的改进。在3D 建筑模型制作过程中，每个部件的规格、材料、特性都可以进行改变，不需要像传统建筑方案那样“牵一发而动全身”。在现场工程施工过程中，施工团队还可以参照3D 建筑模型进行实际操作，提高沟通协作效率和协同工作能力。

4.2 进行模拟施工测试

BIM 技术中，数据库若足够健全，就可以对施工过程进行模拟测试，科学安排施工进度和施工步骤。每个施工步骤都可能存在安全隐患，需要提前根据全方位的模拟试验发现并排除安全隐患。用模拟试错代替现场试错，既能保证施工安全，又能节省施工成本，提高施工效率。针对施工过程中会出现的各种特殊情况，如超低温、雨雪、地震等，也可以自行进行检测，尽量避免自然灾害造成的安全生产事故和财产损失。

4.3 分析施工成本

在传统的土木工程施工行业中，成本管理一直是建筑施工面临的关键难点。由于传统工程施工存在诸多不确定性和不可控因素，现场施工团队通常需要不断改变项目的施工组成和操作步骤，导致工程施工成本不断增加。BIM 技术可以在模拟和测试的基础上，找到最有效的项目施工方案，减少运营过程中的不确定因素，进而更准确地计算出工程中需要的材料和人工成本。同时，BIM 技术的成本计算更便捷、更智能，还可以整合工程施工成本，选择更完善的工程施工方案，完成真实有效的成本管理[6]。

4.4 加强现场管理和沟通

BIM 实体模型与传统建筑方案相比，更具形象化和可视化，可以为现场工作人员提供实际操作参考，增加施工团队对施工项目的了解，提高管理人员和现场施工队之间的沟通效率。工作人员在施工过程中发现施工方案的不足或理解有障碍，也可以第一时间反馈给管理人员，防止多级报告造成信息内容的偏差。

4.5 优化造价管理

在基础理论层面，一些专家学者对BIM技术在成本预算中的应用进行了科学研究，强调了BIM技术在施工项目规划中的应用难度。不仅如此，还制定了5DBIM 技术成本估算流程表。关于工程项目的工程造价方法，有研究人员以BIM 技术为基础，深入剖析了工程造价计算的关键基础理论，重点探讨了BIM 技术在工程造价估算中的作用，同时讨论了根据BIM 技术计算工程造价3 种方式：一是依靠API 套接字将BIM 移动软件和成本预算的移动软件连接在一起；二是对外开放的数据库查询与ODBC 连接，可以及时浏览与BIM 实体模型匹配的数据库进行查询；三是依靠BIM 移动软件获取项目性质，然后以表格文件的形式完成对外指导。

在工程项目造价管理中，各类工程造价计算软件已经发展比较完善，应用比较方便。但是到目前为止，还没有办法适用《建筑工程量清单计价规范》，标准也不能系统地对各种工程项目的预制构件及其相关材料进行分类。因此，对BIM 技术在造价管理中的应用必须结合工程项目概念，进行更深层次的创新和思考。

5 BIM 技术在土木工程施工管理中的实际应用

5.1 施工图纸会审指导

将BIM 技术引入土木工程建筑工程图纸预审中，将大大提高图纸质量。根据交互式数学分析模型在BIM 技术中的科学有效应用，可以将建筑工程设计方案展示得更加生动，有效避免了传统纸质工程图纸信息呈现不全面的问题。由于BIM 技术可以将图纸的微小而独特的方面展现出来，因此有利于设计人员及时处理问题。BIM 技术应用先实验后创建功能，可以避免设计缺陷，全面排查土木工程施工过程的风险，且修改后的设计图纸和工程施工方案更加有效，大大提高了图纸分类记录的工作效率。

5.2 施工成本管理

对于土木工程而言，工程施工成本控制是一项非常复杂的工作，其中包括很多成本项目，如人员工资、设备应用成本、材料成本、水电成本等，而成本控制与施工单位的经济效益息息相关。将BIM 技术融入工程施工成本控制中，有利于成本控制，如开展成本分析报告、成本管理等，让管理者完成实时、创新的成本管理。此外，BIM 技术可与施工管理紧密结合，创建人力和机器成本控制的数据库，从中检索到相应的成本明细，进行成本分析，还可以在项目评估的高效清算方面做出重大改进。

5.3 施工进度管理

在土木工程施工的过程中，往往受材料价格、施工技术、天气条件等因素的影响，具体的工程进度与计划存在一定的差异。若不立即加以有效控制，差异会逐渐增大，从而影响方案的实施，甚至还会继续影响工程造价控制和工程质量管理。根据BIM 技术创建相应的管理实体模型，并与标准规范和工程图纸紧密结合，可以使相关信息细化，将工程图纸和实体模型工作面联动起来，从而提高项目进度管理效益。根据3D 实体模型，项目施工经理还可以全面掌控施工团队的工作面，有效分配项目施工任务，使项目在计划的工期内顺利完成。

5.4 施工质量管理

影响施工质量监管的具体要素有人、工业设备、材料、环境和方法。将BIM 的关键技术转移到移动智能终端上，将有助于施工质量管理。项目施工管理人员可以利用BIM 技术在移动智能终端上创建实体模型进行访问和录入，有利于随时随地搜索标准规范，应用分布式系统云服务平台技术根据具体情况改变实体模型项目的条件，客户可第一时间掌握升级内容，进一步提高施工质量管理能力。此外，该类设备还可用于施工现场的质量检测，进行调查取证，有利于施工现场的质量管理。

6 结语

在科技飞速发展的今天，传统建筑工艺存在许多弊端，已无法融入当今社会的发展潮流，而BIM 的技术应用可以有效解决许多相关问题。BIM 技术通过建立BIM 实体模型，利用BIM 技术仿真模拟工程施工的方法，保障土木工程的施工。建筑企业可以根据自身施工项目的特点，结合自身情况，合理选择应用BIM 技术。