BIM技術在地鐵車站土建施工中的應用

袁慶利 高玉娟

摘? 要：地鐵施工建設存在耗資巨大，建設時間緊，工程問題多與難點多等問題，隨著我國地鐵建設的發展，如何利用現代技術手段解決地鐵車站施工難題已經成為城市建設面臨的重要課題。基于此，本文簡要分析了BIM技術的發展現狀，在此基礎上結合地鐵車站土建施工特點分析其在地鐵車站建設中的應用，以期實現地鐵車站建設的智能化發展。

關鍵詞：BIM;地鐵車站;土建施工;應用;分析

中圖分類號：U231.3? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：2096-6903（2020）12-0000-00

1 地鐵車站土建施工項目的重難點

1.1 工程類別多

地鐵車站施工工程包括車站、區間的土建工程、降水工程及站前廣場工程等內容，項目整體的工程量大，作業面較廣，所涉及的工法工藝多。

1.2 管理難度大

工程施工時間較長，覆蓋范圍廣，所涉及的工種多，專業分工細，調用大量不同工種進行長期施工，在無形中增加了施工管理的難度。

1.3 三多一小

地鐵車站施工過程中面臨作業面多、質量控制點多、危險源多等問題，同時在施工區域內可以利用的施工空間小。

1.4 施工質量要求高

作為安全文明標準工地的一部分，地鐵車站工程往往在質量等級以及分項工程驗收合格率方面要求較高。

2 BIM技術特點

BIM技術的最大特點在于可視化，其可視化的基礎在于項目基礎數據的信息化。另外，隨著項目推進的不斷深入，BIM數據庫不斷豐富完善，而且其能貫穿項目的整個生命周期。通過建立完善的虛擬建筑工程三維模型，可以提取并整理出所有工程要素的關鍵信息，并將其存儲在數據庫中。該數據庫可根據工程實際進度情況進行實時動態更新，從數據模型中不僅可以瀏覽所有工程構件的幾何信息和專業屬性，而且還可以對非構件信息的空間狀態和運動情況進行模擬仿真。借助這個包含建筑工程信息的三維模型輔助工程施工，大大提高了工程的信息集成化程度，從而為項目各方提供一個工程信息交換服務平臺[1-2]。

在傳統車站施工圖紙設計階段，所依賴的制圖工具大多是基于二維CAD設計軟件繪制的，由于展示信息有限，設計和施工人員很難從平面圖紙中發現復雜空間的隱蔽問題。而BIM技術具有更加透明化的模型，其不僅能完整展示三維信息，而且能夠在較短時間完成碰撞檢查測試，便于設計人員對車站結構設計實施動態調整，達到快速優化的目的，且具有更高的效率和精確度。在實際施工過程中，三維模型仿真對于盾構施工等相對成熟的工序意義并不大[3]。其關鍵在于對不同類型的盾構形式所存在的技術難點進行展示和表達。

3 BIM技術在地鐵車站土建施工中的應用

3.1 工程效果設計

BIM技術具有可視化的特點，并且能夠清晰呈現出整體和局部細節的設計效果。在招投標中應用BIM技術軟件創建地鐵車站模型，進行色彩渲染和制作動畫，可以很直觀地顯示地鐵車站的設計效果。在項目概念階段將可能出現的設計效果模擬出來，并提出解決辦法。在地鐵建設中，這一技術正在逐步被引入，從建設中的單點應用，擴展到建設中的全線全流程運用，大大減少誤差，提高施工效率。此外，BIM技術的運用避免了在實際施工后又返工造成的資源浪費。

3.2 綜合管線設計和安裝碰撞檢查

傳統的地鐵建設中，碰撞檢查需要在各專業設計圖紙匯總后才能實施，因此其耗時耗力，又影響工程進度。通過BIM技術來完成管線和相關設備BIM模型的碰撞檢測，在進行碰撞檢查之后，根據檢測結果來進行優化調整，可消除碰撞。通過三維模型將二維圖紙可視化，大大提高了相關人員的讀圖、識圖能力，提高了基于圖紙的溝通效率。此外，在三維模型建立過程中，工程師能夠及時發現圖紙存在的不合理及碰撞等問題，在建模時與相關方溝通并解決問題，避免二次施工。即三維建模的過程是一次圖紙審查的過程，其能夠有效節省工期、節約成本。例如：通過BIM技術將各種單個零件族組裝建立綜合支吊架模型嵌套族，在拼裝過程中依據廠家深化后的綜合管線圖紙中的剖面圖，并根據廠家提供的配件清單即可很容易的完成拼裝工作。在綜合支吊架模型定位完成后，利用剖面視圖即可進行碰撞檢測;如檢測支吊架與結構碰撞、支吊架與管線碰撞以及綜合支吊架排布是否合理等。

通過對根據施工圖創建的模型進行碰撞檢查，提前發現錯誤和碰撞點并提出深化設計方案。例如主梁和次梁的標高問題、底板回填和柱墩標高問題、鋼筋間距和直徑問題等一般性錯誤均可通過檢測識別出來。

3.3 虛擬施工方案

對于地鐵車站施工而言，其一般存在于城市鬧區，施工現場臨時用地有限，因此對施工標準化管理提出較高要求。研究發現利用BIM技術可實現三維施工場地布置及立體施工規劃，合理布置物料堆放位置，物料吊裝位置，吊車擺放位置，臨時辦公室位置等，因此可有效利用施工現場空間，實現標準化建設。此外，BIM技術可以將時間維度加入三維空間模型，進行4D模擬施工，這有利于施工工期的優化。BIM技術還可進行模擬實驗，如吊車、盾構機等重型設備如何進駐工地，材料如何科學放置等都可預先模擬。

地鐵車站在施工過程中容易出現盾構隧道施工與圍巖地質條件相差過大的情況，此時通過基于BIM技術勘測信息建立的三維地質模型和隧道主體模型，可方便掌控子面周邊范圍的圍巖地質條件和埋深情況，進而為施工方案提供可靠的技術依據，同時增加了施工的安全性和未知因素的可控性。有助于完成地鐵施工對周邊建筑物、管線或者周邊交通運行可能產生影響的量化評估。

3.4 工程量及成本分析統計

在傳統的項目管理中，材料成本管理主要有兩大弊端：一方面，材料成本控制主要依靠限額領料來實現，但額度的制定如果沒有統一標準，就無法衡量材料用量的合理性與精確性;另一方面，材料物資的消耗主要靠人工統計，工作量大，容易存在人為誤差，且難以與項目實施同步。采用BIM技術進行管理可規避上述問題。每天及時錄入各種材料的實際用量，即可按構件同步生成實際用量和理論用量的對比表，實現項目部對材料消耗的實時分析，便于找出超過正常損耗量的施工部位和相應構件，分析材料損耗原因，為制定節材對策提供數據支持。此外，在后續的施工過程中，還可以避免發生同樣的超額材料損耗問題，優化工程成本管理工作模式，為后期項目施工提供經驗。

3.5 項目協同管理

通過統一的平臺數據，可完成施工現場的質量管理、進度管理和安全管理等工作。技術安全人員，在施工現場巡查時可以即時傳輸現場的質量安全問題照片，并及時提醒生產區的其他人員，因此這可促進項目問題的及時整改。此外，通過數據共享和集中分析，可實現現場施工安全問題跟蹤管理。各工區質量安全負責人均可通過web端口的數據導出進行數據整理和分析，因此大大節約了素材準備時間。在項目進度管控方面，通過BIM技術構建的數據庫，生產工區現場人員可以將現場進度情況通過手機端進行錄入反饋，為非現場人員制作施工進度周匯報，從而為實際進度錄入情況提供準確的數據，達到一次錄入多次輸出使用的目的。

4 總結

BIM技術作為建筑業信息化的主要手段和發展趨勢，其發展已經較為成熟，且隨著其他各種創新技術的發展，其在工程施工應用方面不斷的涌現出更多創新內容。相信在未來，BIM技術將作為一種重要的技術手段更好地促進我國地鐵建設事業持續、高質量發展。

參考文獻

[1] 王海濤.BIM技術在地鐵車站建設中的應用研究[J].建筑與文化，2017（9）：136-137.

[2] 沈艷.地鐵運營管理中的信息化建設探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015（29）：3589.

[3] 蘇藝，汪國鋒，趙雪峰.BIM技術在北京某地鐵站建設中應用研究[C]//高水平地建設城市軌道交通——2013中國城市軌道交通關鍵技術論壇暨第二十三界地鐵學術交流會，2013.

收稿日期：2020-11-08

作者簡介：袁慶利（1979—），男，江蘇徐州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向為：地下結構。