BIM技術在城市軌道交通施工階段的應用研究

王朋霞，李祿為

（1.天津濱海新區軌道交通投資發展有限公司，天津300450；2.北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京100020）

1 BIM技術在施工階段的應用現狀

相比較于日本、歐美等發達國家，我國的BIM技術起步相對較晚，不管是從理論標準還是到具體工程實踐需逐步完善。像基于BIM的項目信息集成管理、建造過程一體化確定都處于探索階段。BIM在房建領域的應用方式要遠優于其他工程領域。

隨著BIM普及與發展，近些年與之相關的技術開始在地鐵項目中廣泛應用。BIM與AR技術結合應用于工程現場管理，將大量的BIM信息數據與現場的環境進行實時交換，完善設計、施工、運營的信息流轉；也有以空間坐標為定位基準，以時間參數，利用BIM模擬施工，預測地鐵施工過程中各個位置的沉降、傾斜變化，實施周邊建筑加固；基于BIM不僅可以對建造全過程中質量、進度、成本等方面進行動態化管理，還可以延展到前期項目決策及后期維護等建設全壽命周期的應用。這些研究充分體現了BIM技術在工程施工階段中的應用價值和前景。

2 BIM技術在城市軌道交通的應用分析

2.1 地鐵施工特點

作為城市軌道交通設施的重要組成部分，影響地鐵建造的因素很多，像場地、周邊環境等，并且對工程質量要求嚴格，這給施工過程帶來了很大挑戰，主要突出特點有：工程地質復雜、施工機械種類繁多、施工現場風險性大、工程協調難點多。

2.2 BIM在城市軌道交通施工中的應用價值

2.2.1 提高溝通效率

城市軌道交通工程建設涉及多個單位和專業人員之間的相互配合，通過BIM軟件可以將二維的平面圖紙轉化成更加生動直觀的三維立體模型，給人以真實感和直接的視覺沖擊，能有效節省讀圖和匯報時間，便于非工程類專業人員理解設計及匯報意圖，從而便于加強各參建單位之間的溝通質量和效率，更利于施工問題的解決。

2.2.2 設計優化，減少返工

利用BIM的三維可視化功能再加上時間維度，模擬施工過程的重點，將設計圖紙施工過程中存在的問題提前發現，并及時在施工前與相關設計單位進行溝通處理，減少不必要的返工和人員、機械、材料的浪費。

2.2.3 精確計劃，減少浪費

BIM數據庫的數據可以精細化到構件級別，為施工單位快速、準確、全面地獲得工程的基礎數據，為制定更詳盡的人員、機械、設備投入計劃提供了有效支撐，為減少浪費和實現消耗控制提供了技術支撐。

2.2.4 多算對比，有效管控

為了加強對項目成本風險的有效控制，可以通過BIM數據庫實時快速獲取工程基礎信息，分析在建項目的運營盈虧，包括計劃與實際的消耗量、分項單價、分項合價等數據的多算對比，以及消耗量有無超標、進貨分包單價有無失控等問題。

2.2.5 提高施工質量

通過BIM模型的展示，可以使得參建各方更加直觀、清楚地理解設計的意圖，排查施工重難點及風險源，從而協同各方采取針對性措施，同時結合施工方案、施工模擬和現場實時監測，對工程施工的質量、安全及進度進行有效控制。

2.2.6 節省施工成本和工期

利用BIM的三維特點，讓施工方、監理方、不同專業的管理人員，可以隨時隨地、直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，有效降低溝通與管理成本。

3 軌道交通BIM施工管理平臺應用

3.1 項目概況

濱海新區軌道交通B1線一期工程（黃港車輛段至于家堡站段）北起黃港車輛段南至于家堡站，全長約22.465km，設15座車站，全為地下站。線路北端黃港欣嘉園東側設置車輛段與綜合基地一座。設主變電站兩座，分別與Z2線共用海平路站主變，與B7線共用塘沽站主變。本項目依托濱海新區B1線建設工程研發了軌道交通BIM施工管理系統，在安全監測、隱患排查、現場監控、盾構監測、施工協同等多個關鍵環節開展了應用實踐，驗證了平臺應用的可行性和價值，提升了軌道交通管理質量和效率。

3.2 項目應用

3.2.1 安全監測

系統將監測點添加到三維場景，可以直觀地呈現工點與風險源的空間位置。與傳統二維風險監控平臺相比，優化了二維表述的縱向重疊等表述不直觀問題。在設備設施編碼的基礎上將監測點信息與BIM模型聯動，對監測點每日的數據進行監控，通過查看監測數據，分析現場風險源的狀態，對基坑的安全進行實時監控。每一個監測點都能夠反映出基坑的安全狀態，見圖1。

圖1 安全監測

3.2.2 隱患排查

現場巡查人員通過移動端上報隱患，平臺自動識別上報位置并閃爍。平臺通過將隱患信息與BIM模型建立關聯，施工單位可在場景查看隱患詳細信息和位置，24小時內對現場進行整改。整改結束后，監理單位到現場確認整改合格，并在手機APP上進行隱患消除。完成隱患的發現、整改、確認、消除，實現對隱患排查的管理閉合。

3.2.3 視頻監控

將現場視頻攝像頭位置與場景模型建立關聯，與模型建立空間聯系。點擊攝像頭圖標查看現場施工詳情，支持云鏡控制、監控點信息、緊急錄像、抓拍、連續抓拍、放大和對講等功能。監理單位通過對在施工點攝像頭進行定期巡查，實現對現場情況和施工風險的實時監控，見圖2。

圖2

3.2.4 盾構監測

通過點擊盾構機圖標，進入盾構監測詳情界面。主要包括推進系統、土壓、同步注漿系統、螺旋機數據、鉸接油缸、盾尾油脂、氣體檢測、盾尾油脂壓力、盾構姿態數據、水平偏差、垂直偏差、泡沫、膨潤土等參數，見圖3。

圖3

3.2.5 施工協同

平臺實現基于“站點-構件”的業務協同。平臺建立了設備設施編碼體系，將業務數據包括施工安全、施工質量、變更、施工進度、圖紙方案等與從前期-勘察-設計-施工-竣工、周月報等文檔資料與模型相關聯，通過權限管理，實現不同參與單位的區別管理。通過業務協同，提升了施工安全管理水平，實現了建設精細化管理。

4 結束語

本項目將BIM技術應用到軌道交通施工階段管理，在軌道交通安全監測、隱患排查、視頻監控、盾構監測、施工協同等關鍵環節進行了應用實踐。實踐證明在軌道交通施工管理系統引入BIM技術，實現了三維化、信息化、協同化、精細化的施工管理。通過建立施工階段協同工作機制，讓參建單位及不同專業人員，全面掌握建造過程，并形成一致認同，有效地提升了軌道交通工程管理質量和效率。