BIM技術在地鐵車站施工中的應用與研究

王 凱 楊宮印 昝永奇

(1.陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 714000； 2.中鐵一局廣州公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

隨著國民經濟的快速發展，國民之間的政治、經濟、文化交流日益頻繁，國內現有的基礎設施現狀已難滿足社會需求，成為制約國民經濟發展和國民生活水平提高的瓶頸[1]。相對于建筑行業，中國軌道交通行業的BIM應用還處于起步階段。軌道交通行業呈現涉及專業多、建設周期長等特點。建筑工程一般包含建筑、結構、設備、暖通等專業，而一個典型的鐵路建設工程需要站前站后的線路、地質、橋涵、站場、牽引供電、給排水和暖通等20多個專業相互配合才能完成。而各個專業的相互配合是以大量的信息交換為基礎的，由于軌道交通行業所涉及的專業太多，以傳統的二維圖形來表達和傳遞信息，已經不能滿足目前的行業發展需求，阻礙行業發展的最大屏障就是溝通不暢，各專業之間的信息傳遞不及時，最終導致行業的效率低下。

BIM技術(Building Information Modeling)是以三維數字信息技術為基礎，集成了工程項目各工程數據信息模型[2]。基于這種數字化模型搭建BIM5D施工管理平臺，為項目在策劃、實施、運營各階段提供工程信息，實現工程信息互通，徹底消除信息孤島的目的，確保了工程建設的高效性、準確性，達到項目增值最大化的目的[3]。該種數字信息化技術，就是將其施工全周期的所有信息建成可參數化數字模型，通過施工方案模擬優化、施工管理過程系統協調等一系列功能，改善在傳統項目管理過程無法實現的這些弊端，使各參建單位、參建者均能高效地協同溝通，為高速鐵路建設實現“高標準、高質量、高效率、零誤差”的目標，提供了新的數字化管理模式。

1 項目概況

重慶軌道交通十號線10107標段工程位于渝北區內，起訖里程為K31+935.64～K36+419.649，標段全長4 484.009 m。工程包括“兩站三區間”，其中T3航站樓站—T2航站樓站區間及T2航站樓站位于重慶江北機場管理范圍內。T2航站樓站和渝北廣場站均為地下暗挖單拱二層島式站臺車站，開挖斷面分別為T2航站樓站標準斷面456.14 m2，加深斷面509.4 m2；渝北廣場站為447.6 m2，均屬于大斷面暗挖隧道，采用雙側壁導坑法施工；車站長224 m，標準段寬24.40 m，車站外包標準段總高20.01 m，總建筑面積20 782 m2。

2 BIM技術應用成果

2.1 創建信息化模型

項目BIM模型的建立是利用魯班軟件與Revit2014軟件，將設計圖紙中用平面表達的建筑信息在電腦中按照1∶1比例建立成三維立體模型，見圖1。它包含了建設項目的人、機、材、價等各方面內容。形成一個多專業、多維度的數據模型。具有以下特點[4]。

這種信息模型具有這些特點[5-7]：

1)可視化：現場施工過程、施工工藝可視化，是提高工程質量及工程進程的有效途徑之一;

2)模擬性：三維模型不僅只是模擬設計施工模型，同時也是對施工錯誤環節的檢查；

3)協調性：BIM技術利用信息模型數據庫，實時信息共享，將單位與單位、專業與專業有機的結合起來，從而進行協同管理，突破了傳統管理過程中存在滯后、有死角的管理弊端；

4)可出圖性：根據實際需要，BIM技術將三維信息模型轉化為二維圖紙，相對傳統方式，可為技術人員提供質量更高、更全面的二維圖紙；

5)優化性：BIM模型創建過程即對建設項目的物理信息、幾何信息、物價信息進行整合，可以導出各類分析報表，為建設者提供可靠的數據參考，從而優化設計方案。

2.2 圖紙審定

為了確保地鐵項目施工的準確、精細，BIM技術采用嚴格、細致的設計管理體系，從方案確立、初步設計、施工圖紙到現場施工等各方面進行技術把關，消滅人為因素造成的施工質量差異，預先減少施工階段可能出現的各種返工和錯誤損失，確保各施工圖紙、參數精確，徹底杜絕因設計錯誤或人為因素造成的返工浪費問題。本次BIM技術應用發現設計圖紙問題21處，通過及時溝通、糾偏，有效杜絕了施工時的返工及浪費。

2.3 碰撞檢查及洞口預留

土建與安裝模型輸出碰撞文件，之后上傳至BIM works軟件合并進行軟硬碰撞，BIM技術可以進行預留孔洞的準確定位，有效進行可視化交底，避免二次打洞，破壞結構，提高結構施工質量。本工程標高-100 mm板、5 550 mm板、7 650 mm板、9 450 mm板及10 400 mm板需預留板洞共218處。預留防水套管78個，其中站臺層28個，站廳層40個，夾層10個。

2.4 材料管控

利用準確 BIM模型統計工程量，可為項目估算成本，優化方案提供可靠的數據支撐。同時，可高效的輔助項目進行工程量預算和決算工作。在項目施工過程中，利用BIM技術做到了限額領料，主要包含鋼筋管控、混凝土管控、模板工程管控、零星工程管控、防水套管工程量管控等方面。

2.5 三維可視化交底

通過對系統功能需求分析，將系統功能分為信息管理子模塊、工程可視化仿真模塊、遠程實時控制模塊。其中關鍵的工程可視化仿真模塊利用魯班軟件構建項目管理模型和動態數據信息庫，導入BIMworks軟件，進行4D施工模擬，從而更為直觀和真實的將工程建設與工程進度結合起來,實現BIM技術對整個施工過程的可視化模擬。這種三維技術交底徹底突破傳統模式，項目采用精細化模型、施工工藝仿真、虛擬漫游技術手段，避免因交底不清楚，帶來的窩工、材料浪費、返工及施工質量缺陷。

2.6 安全質量管理

“質量是企業的生命，安全是生產的保障”[8]。傳統工程質量問題的“面對面”處理、解決、檢查方式具有一定的滯后性，容易出現管理漏洞。BIM協同平臺通過與手機、ipad、物聯網等移動設備無線對接，大大提高了現場安全隱患監控、工程問題反饋、解決、反查的效率，系統設置的“閉環”管理模式，從理論上能高效解決各類安全質量問題。

2.7 協同管理

BIM協同管理是指對整個高速鐵路項目業務、信息、資源等進行管理，充分發揮建設團隊的“戰斗力”。這種管理模式能有效的避免項目管理過程中出現“應用孤島”“信息孤島”“資源孤島”等問題。協同管理模式可大幅度提升項目運營、施工的管理效率，是項目實現協調分配、統一管理目標的有效手段。

3 BIM應用存在的問題

目前，BIM技術在基礎建設行業應用目前還處于初步探索階段，國內外軟件開發、研究人員及從業者都對其大量的工程實踐研究取得了許多可喜的成果[9]，但仍存在以下問題：

第一，軟件應用問題。我國BIM技術起步較晚，主要借鑒發達國家的經驗，國內相關標準還不完善，對國外的BIM應用系列軟件的掌握還有待提高。同時，要讓國外的軟件設計架構滿足國內設計規范和技術要求，就需要我們對這些軟件進行二次開發，但對項目級的BIM技術應用來將其開發能力減弱，使BIM技術應用效果達不到最佳。

第二，軟件整合問題。其一，目前我國各建設行業沒有統一的BIM技術應用標準，項目采用什么樣的BIM技術路線往往是根據項目特點及相關單位既有的技術條件進行選取，與此同時二次開發的應用插件也各有所長；其二，我國還沒有搭建一個統一的BIM技術應用協同管理平臺，由于多樣的BIM技術路線，導致各種格式的信息化數據很難用一個平臺來讀取，即使可以通過輔助軟件進行轉化，但也存在過程復雜，還有可能導致原始屬性丟失。這種現象阻礙了BIM技術的發展。

第三，應用模式問題。BIM技術應用的初衷是從設計、施工、運維各階段對項目進行全生命周期管理，是一個系統的過程，但目前大部分BIM技術應用，只是在工程建的某一環節或局部工程上采用，各參建方都還沒有完全的參與進來，各類技術人員對BIM技術理解程度與應用水平也都參差不齊，這是阻礙BIM技術推廣的主要原因之一。

4 結語

城市軌道建設是我國基礎建設的標桿之一，倍受社會各界關注。要求在施工過程進行細精細化管理是必然趨勢。BIM技術的應用也成為了業界研究的重點課題之一。BIM技術應用成果也不斷涌現，逐漸實現從局部到總體的四維、五維的現場施工動態模擬，初步實現了可視化、精細化的現代化管理模式。這種變革性的現代管理模式給高速鐵路施工項目實現精細化管理提供了新的契機。