BIM技術在城市軌道交通施工階段的應用

阮丁

（中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司，湖北武漢 430000）

0 引言

城市軌道交通工程與城市普通基礎性建設工程以及其他商業建筑工程相比，其具有施工周期長、經濟投資大、專業涉及廣、施工風險大、不可控事物多的特點。如果城市軌道交通工程一直采用傳統的施工方式進行施工，在一定程度上會直接影響城市軌道交通的建設以及后期運營。因此，對于城市軌道交通工程的施工，相關建設單位應該積極改革創新施工方式，進一步提高城市軌道交通工程的施工質量和施工效率。而BIM 技術的科學應用，對完善城市軌道交通工程各施工階段的工作、提升城市軌道交通工程的質量，有重要意義。

1 BIM 技術概述

BIM 技術是建筑信息模型技術的簡稱，其是一種基于設施物理以及功能特性數字表達的全新建筑技術。BIM 技術具有數字信息可視化、建筑模型直觀化、施工工作環節模擬化的特點。從實際應用情況來分析，BIM 技術是建筑行業施工技術方面的一項重大變革，其對提升整體工程質量、把控重點施工環節、嚴格控制工程預算等有重要作用[1]。在城市軌道交通行業中科學應用BIM 技術，以及將BIM 技術與其他相關技術融合應用，使我國的城市軌道交通行業得到了飛速發展。

2 BIM 技術在城市軌道交通工程中的應用

BIM 技術在我國城市軌道交通行業施工階段擁有廣泛的應用，其在城市軌道交通工程施工階段中的工程設計、施工場地科學規劃、城市軌道交通工程施工模擬、工程施工進度把控、施工工程造價把控以及施工安全控制等方面發揮著極為重要的作用。

2.1 BIM 技術在城市軌道交通工程設計工作中的應用

在城市軌道交通工程中科學應用BIM 技術，不僅可以有效提高設計工作的效率，同時可以整體提高工程設計中的數據可視性、圖紙出圖效率、設計成本控制等方面工作的質量和效率。其作用主要體現在以下兩個方面。

第一，在城市軌道交通中的道路翻新和管線改遷方面。在城市軌道交通工程實際施工建設的過程中，往往會涉及很多工作細節，其中最突出的就是市政道路管線的更改變遷工作和市政道路的翻新工作。在實際工作中，為了使這兩項重點工作能夠順暢地開展，在工作中需要科學應用BIM 技術，將整體工程附近的道路信息以及建筑信息通過三維立體模型的形式展現出來，如工程周邊的大型建筑信息、整體地形特點、各種交通管線以及交通設施等信息。得到工程周邊具體三維立體信息之后，相關工程建設單位要積極協調各部門工作，共同商討制訂工程施工方案，這樣能有效控制工程施工的銜接性，提高整體施工工程的質量和效率，有效促進市政道路翻新以及相關管線更改變遷工作更快更好地完成。

第二，BIM 技術在管線布局以及碰撞檢測工作的作用體現。在軌道交通工程實際施工建設的過程中，常常會面臨城市市政工程中復雜的機電類工程，此類工程不僅施工環境復雜、施工操作空間狹窄，并且因為年久失修工作人員疏于管理，各種管線的布置極為雜亂無序，這些情況都會為城市軌道交通工程的施工建設帶來極大的困難。為了有效解決這一問題，在實際工作中相關工程建設單位要積極應用BIM 技術，通過對現場施工環境建立三維立體模擬模型，對雜亂無序的各種管線進行科學細致的排查，進而有效避免施工管線與工程施工構件、管線與管線之間發生碰撞。與此同時，合理應用BIM 技術，還能夠對碰撞檢測的結果進行細致科學的分析，并依托BIM 技術強大的數據分析以及數據處理能力，得到相應設備管線的協調數據。得到相應數據之后，實時傳輸給各個相關職能部門，使其在最短的時間內對相關管線進行科學調整與修改[2]。這樣不僅能有效避免施工矛盾的產生，還可以進一步優化城市軌道交通的工程設計方案，減少不必要的工程施工，極大地節約工程施工成本。

2.2 BIM 技術在施工場地規劃工作中的應用

城市軌道交通工程具有施工場地環境狹窄、周邊建筑影響大、施工關系復雜的特點[3]。在城市軌道交通工程的不同施工階段，經常受到各種管理單位和施工設備限制，尤其是在工程施工后期，現場施工環境規劃的影響更為明顯。為了提高施工質量和效率，優化施工環境規劃，工程建設單位應科學應用BIM 技術對施工場地進行規劃，降低工程風險和成本。BIM 技術在工程施工場地規劃中的作用主要體現在以下兩個方面：

一是對施工場地環境中大型機械設備的規劃。在實際情況中，城市軌道交通工程的施工離不開塔吊、大型鉆機、大型泵車等機械設備，而這些機械設備的高效運用需要進行嚴格的場地測算和施工場地規劃。如果在對這些大型機械設備進行場地測算時，還是按照以往傳統的圖紙測算法或者現場勘測法進行測算，會出現測算結果偏差、測算時間周期長、人力物力投入大等情況，不僅會影響城市軌道交通工程的施工進度，也會大大提高整體工程的施工成本。而BIM技術的科學合理應用就可以有效解決這一問題。以城市軌道交通工程施工必需的大型塔吊設備為例，如果科學應用BIM 技術進行三維立體模型的建立，根據工程實際施工特點進行分析，可以直觀地觀察出整體塔吊的安放位置、調整計劃、實際施工等情況，進而更為精準地規劃出塔吊的安放位置以及后期應用規劃，從根本上解決測算周期長、人力物力投入大的問題，進而有效提高整體施工效率。

二是對人流進行規劃。在城市軌道交通工程設計規劃工作中，人流規劃是施工規劃中的重要工作之一，其對后期軌道交通工程的實際使用有著極為重要的影響。而在人流規劃中，科學引入BIM 技術可以對軌道交通工程中的車站、候車大廳、進站口、出站口等公共空間進行人流流動的真實模擬。在具體工作中，可以以BIM 三維立體模型為核心載體，結合相應的人流分布數據，實現對整個車站公共空間、工程施工場地、工程工作人員辦公區域以及生活區域的人流流動模擬、車輛流動模擬以及緊急情況人流疏散模擬。并且，BIM 技術可以實現軌道交通工程在實際運行中的碰撞模擬，可以更早地發現人流流動與車輛流動是否會發生碰撞的情況，及時發現運輸車輛是否會與工程周邊建筑物、市政道路發生沖突。同時，借助BIM 三維立體模型，可以動態模擬出遇到緊急事件時各種不同類型的施工人員緊急撤離的情況，進而科學規劃出合理的疏散路線和緊急避難路線。

2.3 BIM 技術在城市軌道交通工程施工模擬中的應用

科學應用BIM 技術可以在城市軌道交通工程施工前對整體施工過程以及重點施工階段進行模擬，以此檢查城市軌道交通工程施工方案的科學性和可實施性。

在具體工作中，可以依托BIM 技術3D 立體模型，并深入結合工程施工期間的數據信息，進而形成包含時間元素的4D 模型，從而直觀地查看整體工程不同工作階段的施工進度。

在此基礎之上，將施工進度與工程施工所需的建設資金、建筑材料供應等工作進行科學關聯，從而提前制訂相應的供應計劃，并及時向相關投資單位和建設單位進行反饋，以保證整體工程建設所需物資的充分供給，有效提高整體工程管理工作的可操控性。BIM 技術在整體工程施工模擬中的應用主要體現在以下兩個方面。

一是可建性模擬。在城市軌道交通工程實際施工建設的過程中，不同類型的施工工作，在同一施工地點同一施工時間交錯施工的情況經常出現，這會給不同類型施工作業的組織協調帶來很多困難。而科學應用BIM 技術，可以借助三維立體模型在虛擬的環境空間內對工程施工場地規劃、工作順序梳理、工程安裝設計等工作進行模擬，以最科學的形式確定不同類型施工工作開展的順序，盡量減少各施工工作的交叉碰撞，在保證施工進度不受影響的前提下，盡可能減少整體工程成本的投入。

二是對大型設備安裝路徑的模擬。在城市軌道交通工程傳統的施工過程中，有時會出現設計工作不合理、操作不規范導致的大型設備損壞、大型設備維修的情況。而通過BIM 技術的科學運用，可以對大型設備的安裝路徑進行科學細致的模擬，依托BIM 技術強大的直觀化、可視化技術優勢，有效避免設計不合理的情況，進一步提升大型設備的使用效率[4]。

2.4 BIM 技術在工程施工進度把控方面的應用

城市軌道交通工程的施工進度把控，一般包括施工進度計劃制訂以及施工進度把控兩個方面的工作。

傳統的工程施工進度把控工作，主要依靠工程施工圖、管線網絡設計圖等，這種施工進度把控方式有時會出現工程施工信息丟失、無法發現施工工作沖突、施工進度跟蹤困難，以及施工數據信息分析錯誤等風險。一旦施工進度把控工作中任何一個環節出現差錯，都會嚴重影響整體工程施工的效率。

科學應用BIM 技術，可以將整體工程施工中的不同環節以三維立體模型的形式展現出來，便于工程進度把控人員更直觀地監督各個施工環節的重點工作以及重點施工信息。并且，將時間元素融入三維立體模型，能形成系統化的4D 工程施工進度模型，可以進一步實現對工程施工進度、工程施工所需物資消耗、成本數據信息的高效管理，進而達到科學合理把控整體工程施工進度的目的。

除此之外，依托BIM 技術對施工工作環節的模擬，可以預先觀察判斷出影響施工進度的各項緊急情況的出現，從而提前制訂相應的解決方案，進一步保證整體工程順利推進。

2.5 BIM 技術在工程施工造價管理方面的應用

在城市軌道交通工程施工階段的造價管理工作中，主要包括工程進度計量、施工工程款支付、投資成本管理等工作。在整體工程造價工作中科學引入BIM 技術，可以有效控制工程施工階段的造價工作。基于BIM 技術強大的3D 展現技術，有效融合時間元素便能形成BIM 4D 工程進度管理模型，而基于BIM 4D 進度管理模型再融入經濟成本數據信息，便能形成能夠有效控制工程施工成本的BIM 5D 工程造價控制模型。

借助BIM 技術強大的可視化、直觀化技術優勢，管理人員可以對施工階段的各個環節進行施工材料的有效控制。一方面，保證足夠施工材料的充足供應，另一方面，根據科學的施工測算，可以有效控制施工材料的消耗，進而達到有效控制施工成本的目的。除此之外，根據BIM 技術實時動態模擬技術的應用，還可以根據整體工程的實際施工特點，及時修改變更工程造價計劃，以實現對工程造價的進一步科學控制，以有效降低整體工程人力物力的投入。此外，利用BIM 技術對整體工程進行實時監控，還能有效杜絕施工材料浪費的情況，進一步優化工程成本管理。

2.6 BIM 技術在施工安全控制方面的應用

在城市軌道交通工程實際施工建設的過程中，施工安全控制是一項極為重要的工作。在傳統的工程施工安全控制工作中，主要是依靠工程施工安全巡視控制人員對工程施工安全進行把控，巡視人員主要依靠相應的工程施工數據檢測設備對施工工作進行科學檢測，在這一過程中有時會出現測量數據不準確的情況，會影響安全控制工作效果。而科學運用BIM 技術，不僅可以依托直觀的數據信息體現，對施工過程中的各個施工環節進行科學細致的把控，還可以及時對不合格的施工工程及時制訂調整計劃，從而降低施工返工情況的出現概率。除此之外，依托BIM 技術強大的可視化功能，可以進一步實現工程安全交底工作。在實際施工工作中，通過BIM 技術建立相應的施工三維立體模型，能夠以直觀的動畫形式生動形象為施工人員展示重點施工工作以及危險施工工作，使施工人員充分了解重點施工工作的要點以及錯誤施工導致的危險。這樣可以使施工人員能夠在施工時更加重視安全施工的重要性，進而在施工時保持精神高度集中。并且，借助BIM 技術進行施工安全模擬，還可以對實際施工時可能出現的緊急狀況進行安全防范以及安全處理演練，及時做好相關安全事故的處理工作，進而有效提高工程施工的安全性，并降低工程施工安全事故發生的概率。相信，通過對BIM 技術的科學應用，可以進一步提高城市軌道交通工程施工質量和施工效率，保證整體施工能夠安全、有序、保質、保量地完成。

3 結語

我國城市軌道交通事業的飛速發展，對整個施工工程的管理和控制提出了更高的要求。在城市軌道交通工程施工過程中科學引入BIM 技術，可以對施工工作的各個環節進行科學的模擬和監控，以保證整體工程能夠保質保量地完成。相信通過廣大軌道交通工程從業者的不斷努力，我國城市軌道交通行業一定能得到快速穩定的發展。