摘 要：随着工程管理和计算机技术的发展，BIM技术也在不断的发展。BIM技术为三维参数化的数字模型，在项目的全生命周期内使用。目前BIM技术已经不是一个孤立的事物，它贯穿于工程建设的全寿命周期，研究BIM技术应用方法具有重要现实意义。本文在全面分析基于BIM技术以及可视化施工理论基础上，又以某地铁站停车场地下围护BIM项目为对象进行了BIM建模和施工仿真分析研究，并针对施工过程进行4D模拟，设计总体施工方案和施工进度，以实现对施工过程进行管控。最后应用VRP平台进行施工管理，对三维模型进行虚拟漫游，将现场资料与VRP平台相关联，以实现对施工过程的管控，提高施工管理效率。
关键词： BIM技术；地铁围护；施工仿真分析；虚拟漫游；VRP
中图分类号： 文献标识码：
The application of BIM Technology in the construction of metro Foundation?Pit?BracingStructure
NAME Name1，NAME Namename2
(1. Department，City City Zip Code， China；2. Department，City City Zip Code，China)
Abstract: With the development of engineering management and computer technology, BIM technology is developing continuously. BIM technology is a three-dimensional parameterized digital model, which is used throughout the whole life cycle of the project. At present, BIM technology is not an isolated thing. It runs through the whole life cycle of engineering construction. It is of great practical significance to study the application of BIM technology. In this paper, Based on the comprehensive analysis of BIM technology and visual construction theory, BIM project of a Metro parking lot is studied form BIM modeling and construction simulation analysis, and the construction process is simulated by 4D, and the overall construction plan and construction schedule are designed to control the construction process. Finally, Construction management is carried out by using VRP platform. The field data is related to the VRP platform to realize the control of the construction process and improve the efficiency of the construction management.
Key words: keyword1; keyword2; keyword3; keyword4
1[作者简介：李国鹏（1982年），男，湖南省衡阳人，高级工程师，（工程硕士），主要从事公路桥梁设计，BIM正向设计的工作及研究
] 综述
随着工程技术的不断发展，目前BIM技术已经不是一个孤立的事物，通过结合大数据，它贯穿于从项目立项到项目运维的整个阶段，从时间和空间上得到了巨大的延伸。
随着BIM技术的不断发展，相关方面的研究也在不断的更新，但目前在国内，由于土木建设行业在这方面起步较晚，BIM技术人员缺乏等原因，导致BIM技术应用仍处于探索阶段，主要还停留在翻模，制作施工动画等应付检查阶段，施工单位为了完成课题任务而应付了事，大量的模型仅仅用于领导视察的展示，完全没有达到BIM技术应有的贡献。
鉴于此，本文通过对BIM技术进行研究，结合某地铁站停车场基坑开挖、围护结构施工实例加以分析，探索出一套BIM技术在工程建设施工阶段应用的完整方法，该研究对施工具有重要的指导意义。
2 BIM基础理论
BIM，即建筑信息模型，是根据工程项目的信息数据建立起的三维模型，工程项目的真实信息依靠仿真技术进行模拟 [7]。
2.1 BIM的特征
BIM 不同于传统的三维建筑模型，是对工程项目的数字化表达，其包含了整个寿命周期内工程项目所有的信息，可以以工程的全寿命周期为角度对项目进行合理的分析，并制定出相应的对策。其特点在于以信息技术提高施工质量，本文总结归纳了出以下特征：
（1）模拟性：BIM技术不仅可以模拟出建筑物三维模型，还可以模拟无法在现实世界中进行实现但需考虑的情况，如：日照模拟等。
（2）优化性：虽然BIM技术与项目管理并没有实质的联系，但其使项目管理优化变得更加容易。
（3）可视化：BIM模型以三维立体图代替传统的二维图，提供了较强的可视化分析思路，同时可利用前期模型进行效果图和动画的绘制和渲染，使建筑模型更为生动，所见即为所得。
（4）协同性：设计协同性是指在设计阶段各专业人员进行数据、文件的沟通与交互等。
（5）可出图性：BIM不仅可以输出常见的二维建筑设计图纸，经协调、优化之后也可生成综合系统线路图、预留孔洞图，构件详图等辅助图纸，以便于技术人员改进方案。
3 BIM施工可视化技术分析
可视化技术是指利用计算机图像处理技术和显示技术，将大量非直观的数据以可视化的图像或者模型的形式展示在电子屏幕上，进行交互处理的技术。目前随着BIM技术的使用，施工可视化程度也来越高，其中施工可视化的应用具体包括三方会审、检查碰撞、施工方案设计、施工进度管理以及现场技术交底应用。
3.1 三方会审
三方会审主要是由设计方、甲主与施工方一同对图纸和模型进行审查，主要目的是让施工单位对图纸加以熟悉，并且能够明白设计师的设计意图，掌握施工过程中的难点，针对项目的技术难题提出相应的解决方案，并在施工之前找出设计缺陷并予以修改。
相比于普通二维CAD图纸的会审，甲方和施工单位能够清楚地了解设计意图，继而可对设计的可施工性进行推测。同时在施工前提前发现可能出现的问题后，通过可视化平台，各专业更容易知道如何配合，很好的避免了图纸会审时“顾此失彼”现象的发生。
3.2 模型碰撞检查
BIM模型由于是精确建模，可以进行完整的三维碰撞检查，设计人员根据碰撞报告对模型中存在碰撞的点进行改正，修改完成后，业主对模型再次进行检查。在三方会审时钢筋及预应力束同样进行碰撞检查，可以提前发现碰撞问题，从而起到了审核的目的。
3.3 施工方案设计
施工方案模拟包含整个施工建造过程和资源消耗情况。通过对方案的反复推演，项目负责人可对施工过程中可能出现的影响因素进行分析，从而选择合适的施工机械和施工工艺，制定合理的施工工序，调整虚拟建造过程，使其满足项目要求。
基于BIM技术的施工方案设计解决了施工管理过程中因上述动态因素带来的困难，它在施工建设之前对工程项目进行排练，其直观地展示了施工工艺与施工流程，使项目负责人可以选择更为有效的施工方案。
3.4 施工进度管理
BIM技术的运用可以提早对施工过程中的进度、成本、场地布置以及施工方案等进行模拟[11]。其主要的施工进度模拟流程如图2所示。
图2 施工进度模拟流程图
其具体步骤如下：
（1）将BIM模型导入到Navisworks Management，再将模型与Microsoft Project的进度计划相关联。
（2）在Navisworks Management软件的TimeLiner功能中对进度任务进行添加，例如：名称、状态、开始时间和结束时间等，同时可根据实际工程的进展而随时变更，如图3所示。
图3 TimeLiner功能
4 地铁停车场围护项目BIM模型及施工可视化管理的应用
本论文的研究主要依托于某地铁停车场围护项目。利用Revit软件建立该项目的BIM模型，将各专业的模型进行后期整合并进行碰撞检查，根据碰撞检查的结果进行修改，最终得到完善的BIM模型。之后，运用NavisWorks软件与Microsoft Project的施工进度计划相结合对施工进度进行模拟；利用3ds max软件进行动画制作提前模拟施工方案。最后利用VRP软件和VRP-SDK三维仿真系统开发包建立基于BIM模型的施工管理平台。其整体思路如图4所示。
图4 项目整体思路
4.1工程概况
该地铁停车场为全地下停车场，位于地下一层。停车场主体埋深约12.9m，全长847.78m，存车段宽约103.4m，出入段线宽约22.3~60m，层高9.5m，面积约63582m2。停车场设A、B出入口，埋深约12.9m，均为地下一层箱型结构，A出入口宽度为9.5m，长约145m，面积约1380m2；B出入口宽度为7.2m，长约124m，面积约896m2，停车场上方主要规划为公园，地铁停车场场地原貌图5所示。本试点项目的方向为通过BIM技术，初步探索施工技术和管理手段的创新。
图5 场地原状图
4.2停车场围护工程核心模型的建立
通过Revit对项目主体模型进行构建，主要是以二维CAD图纸为设计蓝本对主要构件进行模拟。利用“族”的概念建立相应的构件族库以满足建立停车场模型的需要，根据CAD图纸依次建立基坑底部、围护结构支撑结构、施工围蔽、主体结构中各构件详细的参数化族，将这些参数化族载入到项目中心文件中，根据各构件的空间位置和相对位置更改其标高和平面坐标，添加相关属性，最终形成整体模型，如图6所示。
图6 顶部框架梁模型
4.3 模型后期整合
本项目后期整合软件采用的是欧特克（Autodesk）公司的NavisWorks软件。软件可以将所有三维数据进行合并，使其形成一个完整且真实的建筑信息模型，用于对该项目的数据信息进行分析与查看，以及进行精确的碰撞检查和冲突管理，方便设计、施工等各方进行沟通协调处理。
图7整合模型
4.4 模型专业碰撞检查
碰撞检查是建筑工程中重要的一环，是整个工作流程最核心的部分，基于BIM技术的碰撞检查，从根本上提高了施工的质量和速度，节约了成本。本项目采用硬碰撞，产生的碰撞检查报告如图8所示。
图8 碰撞检查报告
4.5 施工方案设计
施工方案模拟过程中，可视化能够较为清晰的找出问题所在，在施工前进行施工过程模拟，提前找到施工过程可能出现的并及时提出修改意见。将施工工作进度关联到BIM模型，对关键点工序进行明确，对方案设计进行优化，提高后续施工现场效率。
图9 施工模拟视频
4.6 施工进度模拟
将地铁停车场BIM模型运用NavisWorks软件与Microsoft Project的施工进度计划相结合，并将时间、空间信息两者整合建立相应的4D（3D+时间）进度模拟模型，进而直观、精确地指导整体项目的施工，4D施工模拟有助于施工人员合理制定施工计划，精确掌握施工进度，优化使用施工资源，使得工期得到缩短、成本能够下降、施工质量得到提升。其施工进度任务和模拟如图11和图12所示。
图11 施工进度模拟
5 基于BIM模型的VRP施工管理平台
VRP虚拟现实平台（Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP），是一款虚拟现实软件，特别是可与3Ds max软件无缝进行材质、贴图、相机、动画等衔接呈现，3Ds max作为欧特克基础动画软件，可将模型来源延伸至Revit、Inventor、CAD等工程三维设计软件。
5.1 本项目基于VRP平台的施工管理
本项目以三维数字漫游展示系统和智能地理信息管理系统为基础，结合三维互联网技术，以及强大的SDK二次开发工具，实现对指定范围区域全方位的智能可视化管理。通过VRP管理平台建立起地铁停车场虚拟仿真系统，该系统共有两种模式，分别为漫游模式和管理模式。
5.2 虚拟漫游
地铁停车场基础围护项目将基于Revit 创建的基础BIM模型导入3Ds max软件并进行真实化材质制作，完成一个数字沙盘方针系统，该仿真系统仍是以自主漫游方式为主，使用者可通过角色漫游对场景进行全方位、多角度观察。在进行角色漫游时，操作主要是通过鼠标或键盘中上、下、左、右四个键完成，其中鼠标和键盘中的上、下键控制控制人物行走的方向，键盘中的左右键和长按鼠标左键控制视角的方向。
图12漫游
5.3 施工管理
施工管理主要是对施工信息的管理，运用VRP软件系统可将场景模型与后台数据库进行有机关联，实现模型信息的实时方便调取。在进行二次开发基础上可挂接海量外置文件级数据，对工程现场产生的照片、视频、文档等所有资料进行合理管控，如图13所示。
图13 管理模式
6 结论
本文在全面分析BIM技术和可视化技术的基础上，以某地铁停车场地下围护工程项目为例，深入地探讨了BIM技术在大型建设工程设项目管理各个阶段中可能产生的问题，并提出相应的解决方案。本文的主要结论如下：
（1）利用基于BIM技术的施工可视化，提高了地铁围护质量安全管理的实效性，有效地保证文明安全施工。
（2）用VRP软件平台进行施工管理，实现了对现场资料以及施工过程的管控，从而提高了施工管理效率和精准度。
参考文献
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