基于BIM技術的城市軌道交通建設管理研究

龐曉磊， 馬汝巖

（1.上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司 天津分公司，天津300381；2.天津濱海新區軌道交通運營管理有限公司，天津300381）

隨著建筑信息化的推廣，具有可視化、協調性、模擬性和優化性特點[1]的BIM技術得到廣泛應用。2006年，美國陸軍工程兵團發布了為期15年的BIM發展路線規劃，計劃在其軍事建筑項目使用BIM 技術[2]。我國也大力推行BIM 技術發展，2016 年發布《2016—2020 年建筑業信息化發展綱要》，BIM 成為“十三五”建筑業重點推廣的五大信息技術之首[3]。2017 年，國家和地方加大BIM政策與標準落地。

1 城市軌道交通工程應用BIM必要性

城市軌道交通工程線路長、周期長、工程專業多、復雜節點多[4]，引入先進的信息管理技術非常必要[5]。

在設計階段，利用BIM技術可有效解決圖紙錯漏碰缺，基于相同“數據庫”的協同工作機制可減少各專業間資料互提、溝通配合的時間。

在施工階段，利用BIM技術能提前合理規劃施工場地，優化施工機械方案，節省人力物力，減少施工返工。

軌道交通工程項目數據多、資料雜，傳統方式難以實現資料管控，數據協調困難，運營維護更是難上加難。利用BIM技術，將工程項目中各資料數據集于信息模型中，通過BIM 管理平臺調用工程數據，準確定位風險源，高效運營維護設備。

2 應用實踐

2.1 工程概況

天津濱鐵1 號線云山道站建筑面積為26 502.8 m2，總長度為539.7 m，寬為21.1 m，高為13.8 m；車站主體為12 m 寬地下島式車站，共兩層，地下一層為站廳層，地下二層為站臺層。

2.2 工程重難點分析

1）本站為非標準化車站，空間窄小且狹長，還涉及遠期地塊商業開發。數據信息量大，維護成本高并且車站主體上方存在一條景觀河，施工存在一定隱患。

2）本站位于濱海新區核心地段，外部市政管網和內部配套管線專業多，錯綜復雜，傳統設計施工難以保證工程質量和工期。

2.3 設計階段的應用

2.3.1 三維可視化

為準確表達設計意圖，應用BIM技術體現車站與周邊構筑物的空間關系，展示車站站位、線位、附屬結構等，見圖1-圖3。

圖1 三維軸測

圖2 車站周邊環境

圖3 車站內部漫游

通過BIM模擬，技術人員可以提前以第一視角對車站內部公共區域、設備用房及走廊進行空間合理化布局，利于方案比選，輔助方案合理性優化。

2.3.2 圖紙錯漏碰缺檢查

傳統二維圖紙難以全方面反映設計思路；同時，多專業交叉融合，不可避免圖紙錯漏碰缺，城市軌道交通工程項目亦是如此。利用BIM模型，改變平面上構筑物位置，立面上即可同步更新，保證平立剖面的準確性。在本車站應用BIM技術，共避免設計階段圖紙錯漏碰缺21 處，施工階段場地圖紙錯漏碰缺5 處，節約工期約45 d，大大節省投資成本。

2.3.3 管線綜合設計

在城市軌道交通項目應用BIM技術中，管線綜合設計作用尤為突出。本站管線綜合設計BIM 應用制定一套正向設計工作流程，見圖4。

圖4 管線綜合設計流程

應用BIM 技術可以進行三維空間管線的模擬碰撞檢查，不僅可在設計階段徹底消除硬碰撞且能優化凈空和管線排布方案，達到正向設計出圖的目的。同時，也可以減少設備管線碰撞引起的拆裝、返工和浪費。見圖5和圖6。

圖5 車站管線綜合設計

圖6 BIM正向設計

2.3.4 孔洞預留檢查

傳統二維管線綜合設計普遍存在質量通病就是孔洞遺漏，預埋孔洞不準確問題，造成機電安裝時，再進行鑿墻開洞，不僅浪費時間，還增加成本，嚴重的甚至還會破壞結構，留下質量安全隱患。

本站在設計階段利用BIM 空間預留孔洞技術，提前對結構樓板上管線預留孔洞進行精確定位，而且還能與土建單位更好地協同作業，減少上述麻煩和隱患。

2.3.5 房間面積明細統計

房間面積指標涉及使用功能及消防驗收，本項目利用建筑施工圖模型，提取車站內站廳、站臺及設備區域各房間面積信息，精確統計各項常用面積指標并且在模型修改過程中，發揮關聯修改作用，實現精確快速統計，輔助進行技術指標測算，優化房間布置方案。

2.4 施工階段的應用

2.4.1 場地布置模擬

根據施工方案部署，利用BIM軟件對不同施工階段的施工場地臨時設施見模，準確合理劃分施工場地生產、生活區域，形象展示九牌一圖等安全文明標識標語；確定行車路線，制作模擬視頻進行施工場地臨時設施布置預演展示；發現各專業工種之間及各工程之間的干擾，輔助調整施工場地臨時設施的位置來優化平面布置方案；除此外，輔助項目前期各專項（征地、拆遷、園林伐移等）溝通交流、促進方案穩定。見圖7。

圖7 場地布置模型

2.4.2 交通導行模擬

根據施工單位的交通導行圖紙搭建BIM模型，分別從現狀、主體結構和附屬結構三個建設階段模擬不同工況下的交通導行方案，以動態模擬演示的方式展現，分析方案的可行性，輔助各方溝通交流、促進方案穩定。見圖8。

圖8 交通導行模擬

2.4.3 市政管線切改模擬

根據相關單位所提供的地下管線切改方案，展示地下管線現狀及各階段切改方案，直觀地查看管線與周圍地形、道路、建筑物的空間關系。針對切改后管線與現有管線的位置關系進行碰撞檢查，輔助各方溝通交流、促進方案穩定。本車站搬遷管線種類共6種，涉及雨水、熱力、通訊、電力、燃氣和輸配水；主要位置在主體結構上方及A、B 出入口上方。利用BIM 技術模擬管線搬遷，輔助施工單位專項匯報，節約實際施工工期約60 d，避免管線碰撞問題42處。見圖9。

圖9 典型示例

2.4.4 安全風險源監控

應用BIM 技術可實現安全風險源監控。本站地理位置特殊，車站南側高樓聳立，建筑邊界到車站主體最近距離32.12 m，風險監控至關重要，共涉及9 種類型監測點，含建筑物豎向位移、地下管線豎向位移、地表沉降、地下水位、支護樁（墻）頂豎向位移、支護樁（墻）頂水平位移、混凝土支撐、鋼支撐軸力和立柱結構豎向位移。利用BIM技術，提前對風險源監測點預埋階段和后續施工階段中帶來的問題進行模擬。在預埋階段前，對車站周邊建筑物、地表及地下管線等豎向位移監測點建立模型；在后續施工過程中，對車站周邊地下水位、支護樁（墻）、混凝土支撐軸力、鋼支撐軸力和立柱結構監測點建立模型，從全方位對車站結構的沉降、傾斜進行監控；最后通過數據協同，將場地實時數據同步至風險源監控平臺，進行安全風險源監控，形象、直觀、便捷。見圖10。

圖10 風險源監測點模型

2.4.5 施工進度模擬

根據施工單位提供的施工組織計劃和車站結構圖，分24個施工段對主體及附屬結構模型進行拆分，將墻、梁、板和柱進行標準化編碼，分區分構件與實際進度相匹配，形成施工進度信息管理模型。通過Navisworks 軟件對其進行4D 進度模擬，展現現場施工任意進度情況，便于建設方對現場施工進度合理管控。

3 結論

本工程利用BIM技術輔助設計和施工，優化設計圖紙，完善施工方案，減少錯漏碰缺現象；從工程進度、質量和安全等多個應用點進行分析，可為其他項目在軌道交通方面的BIM應用實施提供一定參考。□■