BIM技術(shù)在地鐵車輛段施工管理中的應用研究
——以北京地鐵19號線新宮車輛段為例

朱偉雄，張立，張通

（中鐵電氣化局集團北京建筑工程有限公司）

1 引言

近年來我國大力發(fā)展城市軌道交通，地鐵車輛段在軌道交通系統(tǒng)中占據(jù)主要地位[1]。地鐵車輛段工程通常具有專業(yè)要求高、覆蓋面廣、學科交叉范圍大等特點，無法形成標準化和模塊化的模式，因此地鐵車輛段工程在施工管理中存在較高難度。本文以北京地鐵19號線新宮車輛段一期工程為案例，旨在研究BIM技術(shù)在地鐵車輛段施工管理中的應用價值，探索BIM在地鐵車輛段施工管理中的發(fā)展路徑，為未來相關工程建設提供參考。

2 項目背景

2.1 工程概況

新宮車輛段位于北京市南四環(huán)外，西側(cè)為規(guī)劃槐房新村五號路，東側(cè)為規(guī)劃槐房北路，南側(cè)為規(guī)劃南公路環(huán)，北側(cè)為規(guī)劃通久路，占地面積約30萬㎡。該項目具有建設規(guī)模大、周期長、成本高、周邊環(huán)境復雜的特點，且建設過程中涉及專業(yè)眾多、協(xié)作復雜，施工管理難度大。

2.2 工程重難點

2.2.1 占地面積大單體物多，施工場地環(huán)境復雜

新宮車輛段占地面積約30萬㎡，有咽喉區(qū)、運用庫、聯(lián)檢庫等17個單體，且單體面積分布不均。同時，項目部進場之初，車輛段四周規(guī)劃道路尚未完全建成，場地道路較窄，給施工場地組織提出很高的要求。

2.2.2 多專業(yè)團隊協(xié)同施工，組織協(xié)調(diào)難度大

本工程涉及的專業(yè)團隊較多，施工隊伍工作面相互交叉。人員、材料和機械設備投入量大，外部接口多，需要在時間和空間多維度精準策劃，以滿足各項設計要求及工期要求。

2.2.3 鋼結(jié)構(gòu)工程體量大，節(jié)點工藝繁雜

本項目中鋼結(jié)構(gòu)采用勁型鋼結(jié)構(gòu)，單體構(gòu)件尺寸大，且節(jié)點工藝相對復雜，需要在構(gòu)件深化與制作方面提高管理精度，以保障構(gòu)件能按規(guī)定技術(shù)要求安裝施工。

3 BIM實施規(guī)劃

本項目BIM實施堅持科學規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)安排的原則。在BIM規(guī)劃中充分考慮項目級到企業(yè)級長遠發(fā)展的需要，在實施上根據(jù)實際需要，分步配置、分步實施、逐步擴展，保證BIM實施的完整性和實用性。同時，本項目應業(yè)主單位要求，對各類BIM信息進行統(tǒng)一管理，并與各專業(yè)BIM模型進行對接，實現(xiàn)BIM信息的動態(tài)更新和資源共享，業(yè)主單位實時查詢。根據(jù)項目的具體情況，制定了實施應用流程，見圖1。

圖1 新宮車輛段BIM實施流程與框架

4 BIM技術(shù)在本項目中的應用

4.1 質(zhì)量管理

4.1.1 創(chuàng)建高精度模型數(shù)據(jù)庫

本項目BIM模型的創(chuàng)建嚴格執(zhí)行北京城市軌道數(shù)字交底管理手冊標準，并結(jié)合項目特點，指導現(xiàn)場作業(yè)并為項目工程技術(shù)管理人員提供精準數(shù)據(jù)，大部分模型精度達到LOD500。在模型創(chuàng)建過程中執(zhí)行自檢、互檢、專檢的“三檢制”，確保BIM模型與施工圖紙、項目實體的吻合，最終形成BIM數(shù)據(jù)庫（見圖2）。

圖2 BIM數(shù)據(jù)庫

4.1.2 基于BIM開展圖紙會審

在項目中，采用分布式建模審查的方式，通過建立的高精度BIM模型，及時發(fā)現(xiàn)設計圖紙中“錯、漏、碰、缺”問題，并第一時間反饋給甲方、設計院進行修改，提高多方溝通效率[2]。同時結(jié)合施工組織設計，對設計方案的可建造性進行分析，優(yōu)化設計方案，保證施工質(zhì)量和進度要求。

4.1.3 輔助鋼結(jié)構(gòu)深化設計

由于該項目運用庫鋼結(jié)構(gòu)為勁性框架結(jié)構(gòu)形式，且部分結(jié)構(gòu)跨度較大，針對項目特點，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，對鋼結(jié)構(gòu)部分進行基于BIM的深化設計，深化設計流程見圖3。

圖3 運用庫BIM輔助鋼結(jié)構(gòu)深化流程

4.1.4 三維可視化技術(shù)交底

通過BIM技術(shù)對施工工藝工法進行模擬展示，將復雜的空間關系和繁雜的制安工藝進行合理展示，方便施工作業(yè)人員的理解和應用，解決了管理人員和勞務工人之間因?qū)D紙和規(guī)范理解不同而產(chǎn)生的施工錯誤。

4.1.5 建立數(shù)字化場地模型

本項目周邊地理環(huán)境復雜，施工區(qū)域緊鄰交通要道，材料運輸、周轉(zhuǎn)、堆放與大型機械設備進場管理難度較大。通過BIM技術(shù)，對施工各階段的場地地形、既有建筑設施、周邊環(huán)境、施工區(qū)域、臨時道路等進行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化，實現(xiàn)場地布置科學合理[3]（見圖4）。

圖4 新宮車輛段數(shù)字化場地

4.2 進度管理

根據(jù)本項目計算的工程量，結(jié)合總工期計劃、主要物資總控計劃、季（月）度計劃等，編排物資進場計劃，將BIM模型與施工進度計劃相鏈接，使空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中，隨著現(xiàn)場實際施工進度，更新各項信息，直觀、精確地對工程進度進行管控[4]（見圖5）。

圖5 施工進度模擬

4.3 成本管理

本項目基于BIM技術(shù)，將模型與工程圖紙等詳細工程信息資料有效集成管理，建立基于BIM5D的實際成本數(shù)據(jù)庫，包含了成本、進度、材料、設備等多維度信息，快速準確分析工程量數(shù)據(jù)，并進行消耗量分析。優(yōu)化材料采購計劃、進場計劃、消耗量控制目標計劃等，對材料的計劃、采購、出入庫等進行有效管控[5]。

4.4 安全管理

本項目中首次嘗試了將BIM與安全疏散軟件相結(jié)合的創(chuàng)新應用，根據(jù)規(guī)范進行工人疏散仿真模擬。通過疏散模擬，對施工的安全性進行了科學評價。尤其是在環(huán)境復雜的施工現(xiàn)場，更應注意安全疏散的問題，保證施工過程中施工人員的安全問題（見圖6）。

圖6 運用庫施工人員疏散軌跡云圖和人員出入疏散時間表

5 結(jié)語

本文以北京地鐵19號線新宮車輛段為研究對象，從實際應用和創(chuàng)新實踐出發(fā)，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的車輛段施工管理體系，確定BIM實施應用的價值點，解決實際工程中的相關問題，減少施工中的返工與浪費，提高施工效率，保障了施工質(zhì)量和進度。同時，將BIM與安全管理相結(jié)合，改變了傳統(tǒng)的施工管理分析手段，對施工人員的安全管控提出了創(chuàng)新思路。