基于BIM的施工階段城軌車站協同管理模型研究

基金項目：柳州鐵道職業技術學院2022年教學創新團隊“建筑工程技術專業教學創新團隊”（編號：2022-JXCX003）；柳州鐵道職業技術學院2021 年重點教材“《建筑施工技術》立體式活頁式教材”（編號：2021-JC008）

作者簡介：韋子娥（1984—），副教授，主要從事工程施工、結構工程研究工作。

摘要：針對城軌車站傳統施工管理存儲難、施工偏差大、協同合作難、可視化程度低等問題，文章將BIM技術引入城軌車站施工階段協同管理中，總結了BIM技術在城軌車站施工階段協同管理的七大應用點，并基于協同管理的實施流程建立了城軌車站施工協同管理平臺，詳細描述了該平臺六大管理模塊的具體管理流程。研究表明：引入BIM技術的協同管理可有效提高各模塊的管理水平，方便施工階段各參建單位的交流溝通，提高了施工效率，可為類似工程的管理方式更新提供參考。

關鍵詞：BIM；城軌車站；施工；協同管理

中圖分類號：U491.4

0 引言

我國城市化程度不斷加深，城市人口急劇增加，城市交通系統的設計也日趨復雜，城市軌道交通的建設進入了高速增長期。而城市軌道交通建設的管理方式卻少有更新，傳統方式已無法滿足現今城軌車站建設施工管理的要求。因此，如何提高城軌車站施工管理水平和效率是目前亟須解決的難題。

通過引入BIM技術來更新傳統施工管理方式是目前研究的一大熱點，大量學者對其在基礎設施施工管理中的可行性進行研究。白宇等^[1]根據BIM技術的結構化、可視化和可計算等特點，結合公路施工的進度管理特點，建立了相應的BIM模型與數據結構，實現了對公路工程施工進度的精細化管控。王正等^[2]針對高速公路建設管理過于粗放這一問題，通過文獻研究和半結構化訪談，認為通過引入BIM技術，構建數據驅動的數字化管理建設平臺可有效提升高速公路建設的精細化、信息化程度。李書濤^[3]等針對建筑工程日益復雜化的發展趨勢，探討了引入BIM技術優化建筑施工進度的可行性。齊成龍^[4]依托鄭濟高鐵的某黃河特大橋，結合BIM技術、GIS技術以及軟件開發技術，研發了可進行施工仿真的一體化管理平臺。王飛球等^[5]基于BIM技術開展了高鐵連續梁橋施工可視化管理研究，結合三維模型模擬布置施工現場，研究了施工進度管理方式，有效提高了施工現場管理的精細化程度。閔世平等^[6]針對隧道施工項目存在的問題，利用BIM技術和空間大數據技術，提出了高效的信息化管理措施，設計了基于云平臺管理框架，并對其可行性進行驗證。目前引入BIM技術更新城軌車站施工管理方式的研究較少，本文總結了城軌車站的施工特點、分析了傳統管理方式不足和BIM技術在城軌車站施工管理中的可行性，并對基于BIM的城軌車站施工協同管理系統框架及平臺架構進行研究。

1 傳統管理及BIM協同管理

城軌車站作為城市內常見的大型綜合性建筑，其施工特點如圖1所示。由圖可知，城軌車站施工受諸多因素影響，局限性大、溝通困難、技術要求高、建設難度大。

在城軌車站傳統施工管理中，項目施工全過程主要依賴紙質資料進行，但紙質資料版本更迭、整理困難、存儲不易等特點極易導致施工過程發生偏差；各專業之間的割裂感強烈、相互之間的聯系較少，增加了協同合作的難度；參建單位對相關圖紙信息的理解不一致問題則極易導致錯誤施工；二維圖紙可視化程度低，需要較強的專業能力，施工難度不斷提升。而隨著城軌車站現代化、智能化、信息化的發展趨勢，傳統施工管理方式已相對落后，無法滿足城軌車站的建設要求。將BIM技術引入城軌車站施工階段的協同管理中，可有效解決目前各專業間的溝通難題，加強車站施工的整體管理水平，從而達到在保障安全與質量的基礎上，進一步提高工作效率、節約建設成本的效果。城軌車站建設從傳統管理演化至基于BIM的施工協同管理過程如下頁圖2所示。

BIM全稱為建筑信息模型，覆蓋了建筑項目全生命周期的信息，可為每個階段提供相應的數據信息，以提高工作效率和決策精準度。BIM技術的主要特點如圖3所示：可通過三維模型展示城軌車站的具體構造，實現可視化；可對施工全過程進行模擬，提前選出最合適的施工工序；協調各專業的數據信息，避免各專業因信息不互通導致安排失當和工期延長；各專業可根據相關要求，及時修改、優化其設計參數，分析其可行性；可出具建筑相關檢查報告，以便及時發現問題，協調各方進行修改。

BIM技術在城軌車站施工階段協同管理的應用主要有七個方面：（1）施工全過程模擬，基于BIM可視化和模擬性的特點，提前模擬各種可能的施工工序，以便及時調整施工方案；（2）施工進度管理，及時跟進現場實際施工情況，針對現場進度落后的問題提出相應的優化措施；（3）工程質量管理，檢查相應構件質量，并及時記錄信息以便后續進行復查和處理；（4）現場安全管理，記錄現場監測數據，根據監測數據實施預測預警等措施，及時發現并處理現場安全隱患；（5）建設成本管理，統計施工工程量，合理配置資源、安排工期，從而達到控制成本的效果；（6）信息變更管理，BIM模型可實現信息互通，各專業利用這一特點及時變更信息，有效減少與施工單位的交涉時間，提高工程的建設效率；（7）材料設備管理，利用BIM模型構建相應的材料設備庫，及時錄入所需材料性能、規格、尺寸等信息，全方位監測材料的動向和使用情況，在保障需求的基礎上盡可能節約材料，控制成本。

綜上可知，相對于傳統的城軌車站施工管理，引入BIM技術的城軌車站施工協同管理，可視化程度更高；同步協調各專業，實時更新相關設計信息，增強信息交流能力；有效安排施工進度，增強施工各階段的關聯性等優勢，可使得施工全過程更加高效、有序。

2 城軌車站施工協同管理模型

2.1 協同管理實施流程

基于BIM的城軌車站施工協同管理實施的完整流程如圖4所示：（1）根據項目具體情況，制定施工階段的各項目標與計劃，匯集各參建單位的基本信息，將各自的任務具體化、指標化；（2）根據各參建單位的工作性質及內容，設定其對協同管理平臺的使用權限，并制定各自輸入、輸出信息的標準化模板；（3）確定各參建單位的具體負責人和系統所需的軟硬件設備；（4）各參建單位負責人根據各自任務要求制定施工方案，并在平臺完成標準化信息的錄入；（5）各參建單位針對相關信息提出意見與建議，進行交涉溝通，及時調整方案；（6）根據驗收標準進行驗收；（7）分析總結系統的協同管理效果，以便為后續系統開發與升級提供借鑒。

2.2 協同管理系統

基于BIM的城軌車站施工協同管理系統架構主要可分為基于時間的協同管理、基于空間的協同管理和協同管理應用點。基于時間的協同管理，可按施工的時間階段劃分為施工準備、施工實施以及竣工驗收三部分，根據各階段的特性，將BIM技術在城軌車站施工管理的具體應用點安插于其中，如施工模擬、材料設備管理等主要應用于施工準備階段；基于空間的協同管理，主要指相關參建單位利用上述協同管理平臺進行信息交互和資源共享，其主要任務如表1所示。

2.3 協同管理平臺

根據各參建單位的具體任務，結合先進的計算機技術可建立基于BIM的城軌車站施工協同管理平臺，其基本架構如圖5所示。如圖所示，數據層是整個平臺架構的基礎，主要包括BIM數據和施工數據。其中，BIM數據是指BIM軟件所建立的模型以及以IFC標準為基礎的建模數據；施工數據是指材料、設備參數等靜態數據，以及項目工程變更信息等動態數據。應用層主要為六大管理模塊，可實現與數據層、用戶層的交互功能，以便實現數據的動態實時變更。用戶層有PC端、移動端、Web端等多種操作終端，可通過設置不同管理權限實現各參建單位的協作交流和協同管理。

3 協同管理平臺管理模塊

3.1 進度管理

基于BIM的城軌車站施工進度計劃可設置進度管理內容如圖6所示。由圖可知，結合BIM技術的進度管理總體可分為三個階段：（1）基礎信息整理部分主要是施工單位收集相應的要求和標準，為進度計劃編制提供依據；（2）施工單位編制結合BIM技術的進度計劃，其可視化程度高、更清晰直觀，便于各單位選擇對比分析施工方案的合理性；（3）各參建單位可通過協同管理平臺實時跟蹤施工進程，及時發現問題，并進行優化調整，避免因施工進程不合理造成返工、延期等問題。

3.2 質量管理

在施工階段的質量管理中，傳統方式一般需要先確定能識別質量問題的關鍵控制點，然后制定相應的實施方案和驗收標準；若施工中發現質量不合格處，則及時制定并實施整改方案；最后將所有資料進行歸檔處理，以便后續出現問題時，有據可依。傳統質量管理方式已使用多年，形成一整套體系，但依然存在一些弊端。如質量關鍵控制點難以確定，多依據各參建單位的經驗實施，易出現缺漏；施工方案的制定不夠直觀，各參建單位工程經驗不一、溝通不暢、矛盾頻發，最終施工方案落地困難；資料版本眾多，歸檔過程中出現相關信息丟失等問題。而結合BIM技術、以施工協同管理平臺為中心的質量管理，則可以實現三維模型展示、各單位同步溝通、質量動態控制、關鍵點查漏補缺、完整數據留存，彌補了傳統管理的不足，提升了質量管理的效率和水平，其具體實施流程如圖7所示。

3.3 安全管理

由于城軌車站的施工環境復雜，施工人員的安全意識不足，以及安全監督管理方式落后等問題，傳統施工中的安全管理是一大難題。將BIM技術引入其中，則有效增強了工程數據的透明度，幫助資金安全；基于施工模擬可有效預測施工過程中存在的安全隱患，及時糾正；利用BIM模型數據對安全事件進行監測評估，其具體實施流程如圖8所示。

3.4 成本管理

傳統的成本管理多為靜態方式，各項支出的透明度不足，資源使用度不夠，極易造成浪費。基于BIM的城軌車站施工建設成本管理，既可以通過模型計算施工工程量，完成工程組價，并將相關數據與工程預算進行聯動，也可以根據具體施工進程制定相應的材料設備數量和入場、放置方案，從而實現施工全生命周期成本的動態管理。

3.5 信息變更管理

施工過程中對信息進行變更是不可避免的，但在傳統施工中，變更信息是一件繁瑣且困難的事，牽一發而動全身，對施工進度、施工效率均有較大影響。而基于BIM的城軌車站施工信息變更管理，則可以實現信息實時更新，方便各參建單位及時處理，提高了同步性，降低了溝通成本，其具體實施流程如下頁圖9所示。

3.6 材料設備管理

傳統施工中，材料和設備的管理較為粗放，資源浪費嚴重。基于BIM的城軌車站施工材料設備管理則可以綜合各參建單位提供的信息，制定相應的進貨標準，使其質量與數量既能滿足城軌車站的施工要求，又不至于造成資源積壓與浪費，其具體流程如圖10所示。

4 結語

本文針對城軌車站傳統施工管理難度高、成本控制難、信息溝通不暢等問題，考慮將BIM技術引入城軌車站施工階段的協同管理，得到如下結論：

（1）根據城軌車站施工特點，分析傳統施工方式的不足之處，創新性地引入BIM技術進行施工階段的管理。簡要介紹了BIM技術的特性，據此總結了該技術在城軌車站施工階段協同管理的主要應用點，認為引入BIM技術進行城軌車站施工階段的協同管理可有效改善傳統施工方式的不足，提高施工階段的效率和秩序。

（2）總結描述了基于BIM的城軌車站施工協同管理的實施流程，對各參建單位的具體管理任務進行詳細分析，分析了基于BIM的城軌車站施工協同管理模型框架的三部分內容，并設計了基于BIM的城軌車站施工協同管理平臺的架構。

（3）對基于BIM的城軌車站施工協同管理平臺應用層的六大管理模塊進行詳細分析描述，確定了各模塊的具體管理流程，認為引入BIM技術的協同管理可有效提高各模塊的管理水平，方便施工階段各參建單位的交流溝通，提高了施工效率。

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