BIM技術在地鐵車站施工中的應用實踐

摘要：隨著城市化進程的加快，各城市的保有量迅速增加，導致城市道路日益擁堵，為了緩解城市交通擁堵，改善空氣質量，許多城市開始發展城市軌道交通。在城市軌道交通的建設中，地鐵車站施工是非常重要的一個環節，明挖法施工在此得到了廣泛的應用。傳統的施工方法是通過二維CAD圖紙指導現場施工，但近年來BIM技術在地鐵施工中的應用已逐漸興起。本文對BIM技術在地鐵車站施工中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：BIM技術;地鐵車站;施工應用

引言

建筑信息模型（BIM）技術是在20世紀末由美國科學家提出的一種基于計算機的建筑模擬系統。21世紀時該技術被應用到建筑行業中，為建筑行業的技術性變革提供了強有力的技術支撐。

1項目概況

軌道交通十號線土建10107標段工程位于渝北區內，起止里程為K31+935.64—K36+419.649，標段全長4484m，該標段包括：T2航站樓站、渝北廣場站和T3航站樓站—T2航站樓站—渝北廣場站—鹿山站三個區間。T2航站樓站位于重慶市江北國際機場T2航站樓前廣場下方，與既有3號線換乘。該站主體結構為地下暗挖單拱二層島式站臺車站，車站長224m、寬24.40m、高20.01m，底板埋深為45.90m，頂板覆土厚度為25.89m，車站共有17個出地面附屬結構口。車站采用雙側壁導坑法施工，暗挖最大斷面506㎡，共有17個出地面附屬結構口。

2 BIM技術的快速發展

信息化的高速發展和應用推進了整個建筑行業的革新，基于對建筑數字化進一步深入地鉆研和嘗試，建筑施工技術和施工流程都迎來了全新變革。BIM技術近年來在我國建筑行業迅速發展，它被作為改變傳統建筑行業的一項關鍵技術進行推廣。BIM技術在我國被翻譯為建筑信息模型，它的核心思想是通過計算機信息技術打造和應用BIM模型，在工程中完成數字化工程信息的實時更新和共享，提高建筑行業的施工質量和效率。隨著國內建筑行業BIM技術的迅速發展，我國政府部門也出臺多項專項政策進行扶持，BIM技術的研究與應用開始大范圍推廣落地。

3 BIM正向設計方法

3.1協同設計

為實現協同設計的目標，應保證地鐵車站各專業模型的一致性和同步性，因此需要建立各專業設計人員共同使用的協同設計平臺。Revit軟件是由Autodesk公司設計研發的一款BIM建模軟件，可以針對建筑、結構、機電、暖通、給排水等專業進行三維模型構建，支持CAD圖紙導入、創建構件明細表、創建體量模型、創建參數化構件、渲染、漫游及各類能耗分析等功能，并實現各專業設計人員的協同設計。利用Revit軟件進行協同設計主要有2種方式：①文件鏈接方式，即在Revit軟件里建立一個中心文件夾，土建專業設計人員將其構建的BIM模型放入其中，機電專業人員在建模時鏈接土建模型，以此類推，從而實現各專業間的模型共享，此方式適用于不同專業間的協同設計;②工作集方式，即對中心文件進行設計任務和權限的劃分，各設計人員針對屬于自己的任務進行設計，其設計內容可及時在本地文件與中心文件間進行同步，各設計人員之間可相互借用屬于對方構件圖元的權限進行交叉設計，從而實現信息的實時共享和溝通，此方式適用于各專業內部的分工和協同設計。

3.2模型搭建

由于地鐵車站通風空調系統的構件種類繁多，包括冷水機組、風機、水泵、空調器、風閥等，因此搭建通風空調系統BIM模型所需的族文件數量眾多，需要根據通風空調系統涉及的族類型對項目樣板里的族庫文件進行全面完善和補充，以避免花費大量時間臨時制作某個族文件，從而提高BIM模型的搭建效率。地鐵車站通風空調系統BIM模型搭建完成后，可以利用該模型和項目樣板里的提資模板，完成對電力、BAS、FAS等相關專業的互提資料，以保證通風空調設備、閥門的正常運行;可將影響車站裝修設計的通風空調設備、風口等三維模型資料提交給建筑裝修專業設計人員，供其在設計時參考;還可將該模型提交給車站綜合管線設計人員，便于其開展管線調整、碰撞檢查等工作。此外，施工單位可以利用相關BIM模型在施工前快速、全面、準確地檢查出設計圖紙中的錯誤、遺漏及各專業管線間的碰撞等問題，并據此對相關施工方案進行修改，從而有效地減少返工和控制成本。

4基于BIM的一體化協同模式

4.1內容一體化協同

基于三維對象的參數化建模BIM作為各種建筑信息數據參數化集合的平臺，設計師在建模之前可以植入相關的建筑規范或者規則。例如，在自動生成建筑構件時，新生成的構件大小尺寸不合理，系統會實時報警并改正，保證構件的準確性。2）不同應用程序間的交互性在實施地鐵車站建筑工程項目時，不同軟件的程序互通和文件交互格式成為主要問題。當前BIM數據模型主要以IFC標準為基礎，各參與方為了更好地進行數據交換，必須采用統一的數據格式。IFC標準中明確了地鐵車站建筑項目中建筑物的所有組成部分，描述了建筑模型中的所有具體和抽象元素，為項目各參與者之間信息的共享和交換提供了基礎。

4.2多專業協同設計的流程

在多專業協同設計流程中以BIM模型作為基礎，設計師在統一的標準和平臺下進行設計，各個專業的設計數據實時更新分享，同時BIM平臺還提供文檔的版本控制和交流溝通，模型和設計信息實時同步。在整個流程中實現多專業的無縫對接，打破時間、空間的界限，進行并行的設計，提高了整體的工作效率，減少設計環節的時間周期。在協同實施階段，主要流程是：①各專業分別建立BIM模型，利用可視化特點及模擬分析程序對模型進行深化，形成各專業初步設計模型;②將精確的各專業模型整合在一起，生成全專業模型;③將全專業模型進行碰撞檢測，并對碰撞問題進行處理及優化，生成“零錯誤”的施工模型，指導生產及施工過程。

5 BIM技術在地鐵車站施工中的應用實踐

5.1圖紙審核

地鐵車站施工前需進行圖紙會審，提前發現施工圖設計中的漏洞、錯誤和按照設計圖紙無法完成的工程結構等問題。由于該地鐵車站所處位置外界環境較為復雜，因此施工前進行圖紙會審尤為必要。根據業主方提供的施工圖紙，利用revit建模軟件完成地鐵車站的BIM模型。在完成建模工作的基礎上，利用BIM軟件的碰撞檢查功能，分別預判出了項目中存在的設計漏洞和碰撞點，進而出具圖審報告和預留洞口報告、預埋套管報告，共發現圖紙問題21處，其中主體結構問題6處。

5.2 BIM模型的建立

利用三維建模軟件，根據施工圖紙，建立車站結構的三維BIM模型。地下車站施工模型包括維護結構、支撐體系、土方開挖、主體結構以及相關附屬結構，通過整體建模以達到信息集成的目的。要求在工程項目開展的前中期，對施工中各個環節存在的風險進行模擬，對施工過程中存在的風險和質量問題進行預測，在具體落實過程中著重監控，減少施工過程中存在的安全隱患。車站結構模型見圖1。

5.3工程量提取

通過創建車站建筑和結構模型，采用BIM技術快速算量的功能，能夠按照施工需要快速生成分層、分區、分專業、分系統等部分的工程量清單，為項目材料采購、用料計劃提供了數據支撐。利用LB管理平臺實現施工過程中的材料管理，根據現場實際施工進度，分別對車站主體及內部結構的土建工程量和鋼筋工程量進行了統計，并出具工程量報表。將BIM模型計算出來的車站主體及內部結構鋼筋工程量與項目預算工程量進行對比分析，形成初步經濟效益報告。利用BIM技術對該地鐵車站主體與內部結構工程量進行對比分析，發現項目初期預算與BIM工程量存在一定差距，由此避免清方結算時發生多算少算現象，為項目節約經費的目的。

5.4施工現場重難點工作監控

對于該項目中施工過程的重難點，如地下連續墻的成槽、土石方開挖面積較大、主體結構施工超大跨度結構、地層圍巖穩定性較差以及地下管線的遷改工作，需要重點進行監控。尤其是在BIM建模過程中，對于重難點工作進行著重模擬。另外，在人員、機械、設備入場施工后，重難點工作施工的過程中要及時記錄施工數據，如有異常情況要及時進行反饋，確保工程項目的順利進行。

5.5對施工現場數據和BIM信息比對做出響應

當現場人員將現場數據上傳至BIM信息化平臺之后，管理人員可以通過已經完成的BIM模型信息與現場信息進行比對。如果信息出現偏差，要及時分析BIM信息與施工現場數據存在誤差的原因，找出現場的不可控因素或建模中可能存在的問題，如果現場施工存在問題，可及時調整施工方案，并給出合理的解決方案。若由于特殊原因現場施工方案無法調整，則要對BIM建模信息進行及時更改，確保BIM信息與施工現場信息的統一。

5.6基于BIM技術的施工進度管控

在項目施工之前，相關設計人員可以通過BIM技術對施工項目進行模擬，詳細地對施工項目中的每個細節進行提前模擬，確保施工項目的合理性，對施工進度進行合理的安排。利用BIM技術建立建筑模型，給予相關人員可視化的體驗。還能用模型進行施工碰撞檢查，通過模型進行算量、施工以及運營維護，實現一個模型的多種用途。通過BIM技術可以建立預制構件庫，通過預制構件庫管理預制構件的出入庫，詳細了解每類預制構件的使用情況，可以清晰明了地掌握材料的使用情況，及時跟進每個施工項目的進度，從而更好地協調項目的施工進度。對施工項目進度的控制能力更強，降低了地鐵站施工錯誤率，提高了建筑施工的效率。通過研究發現：本次研究的BIM結構模型提供了地鐵車站從施工設計到后期的運營維護整個施工流程的模擬，便于相關人員對施工進度的控制，保證了施工效率。同時有限元分析方法的使用可以對結構的力學性能進行有效地分析，從而為結構的優化提供依據，提高了地鐵車站整個施工流程的管理效率。

結束語

本項目通過引進BIM技術，實現了施工圖紙三維可視化，可根據施工要求，自動生成任意截面剖面圖，方便各類人員快速了解施工圖，有效地指導現場施工，減少返工造成的損失，同時利用BIM技術對施工模擬進行快速模擬和實時調整，大大提高了施工計劃的可行性和準確性。

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作者簡介：么學春（1988-），男，籍貫：黑龍江省，民族：漢族，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：城市軌道交通車站裝飾裝修工程BIM技術應用研究