BIM技術在軌道交通施工中的應用

摘 要：BIM技術在城市軌道交通領域的應用正在為工程質量控制和施工效率提升帶來革命性變革。文章重點探討了BIM在施工階段的關鍵措施，包括數據一致性與質量驗證、施工材料追溯和監控，以及數據采集和分析。這些措施不僅有助于提高工程的質量和可持續性，還在施工過程中降低了風險并節省了成本。通過BIM技術，城市軌道交通工程正在實現更加精確、可視化和智能化的管理，為未來城市交通的發展奠定了堅實基礎。

關鍵詞：BIM；軌道交通施工；應用文章編號：2095-4085（2024）08-0082-03

0 引言

BIM技術作為一項顛覆性的數字化工具，已經在城市軌道交通領域嶄露頭角。其應用不僅僅是一次技術革新，更是城市軌道交通領域質量管理和效率提升的巨大飛躍。在這個數字化時代，BIM技術為城市軌道交通工程提供了前所未有的機會，從方案設計到施工管理，都能夠實現更高水平的精確性、可視化和實時監控，為城市軌道交通的可持續發展和成功實施開辟了新的道路。

1 BIM技術在城市軌道交通的應用價值

1.1 提升工程質量與安全

城市軌道交通工程的施工復雜而龐大，涉及眾多要素和專業，因此提高工程質量和確保施工安全是至關重要的目標。在這方面，BIM技術的應用顯然發揮著關鍵作用。

BIM技術通過三維模擬為城市軌道交通施工團隊提供了強大的工具。它能夠將整個工程以高度精確的三維模型形式展現，包括建筑結構、管線、設備等各個方面的細節。這使得施工人員能夠在模型中進行實際的可視化演練，更好地理解整個工程的構造，識別潛在問題，預測施工挑戰。通過這種模擬，施工團隊可以在實際動工之前，識別和糾正設計和施工中的缺陷，從而大大降低工程風險。其次，碰撞檢查是BIM技術的重要應用之一。城市軌道交通工程常常涉及眾多專業的交叉，例如電力工程、水利工程、管線工程等。BIM技術能夠在模型中自動進行碰撞檢查，檢測出可能的空間和沖突，特別是軟碰撞和硬碰撞。這有助于避免在施工中出現重大的問題，減少返工和修復所需的時間和資源。

1.2 提高施工效益與管理

BIM技術在城市軌道交通工程中的應用，通過優化施工流程以及精確的方案比選等方式，提高了施工效益和管理的效率。這些因素共同推動了城市軌道交通工程的高效實施，有助于項目的順利完成和成本的控制。

BIM技術首先優化了施工流程。它通過將整個工程以數字化的方式建模，為施工團隊提供了一個全面的參考。這使得項目管理更加透明，各個階段的任務和進展都可以清晰可見。施工團隊可以在實際工程動工之前，在虛擬模型中進行模擬，識別潛在的問題，并制定優化的施工策略。這不僅有助于避免后期的問題和延誤，還提高了施工的整體效率。同時，可視化模型和數據整合是BIM技術的另一個重要方面，有助于精確的方案比選，避免返工，節省時間和成本。在城市軌道交通工程中，設計方案需要綜合考慮眾多因素，包括地下管線、交通流量、建筑范圍等等。BIM技術可以將這些信息整合到一個模型中，以三維模型的形式清晰展現。這使得設計人員能夠更好地理解整個工程環境，從而制定更合理的施工方案。這有助于避免在施工中因設計問題而產生的重復工作和額外成本。

2 BIM技術在城市軌道交通施工階段的核心步驟

2.1 方案比選與數字沙盤建立

在城市軌道交通工程的施工階段，方案比選與數字沙盤的建立是BIM技術應用的首要步驟，扮演著智慧選擇的關鍵角色。這一過程不僅在項目的早期階段提供了極大的幫助，還為整個項目的成功提供了堅實的基礎。

首先，數字沙盤是BIM技術的杰作，將城市環境以三維模型的形式呈現，為設計人員提供了全景的視野。這種全景視野超越了傳統的平面圖紙，使設計人員能夠更好地理解項目所在的真實環境。借助數字沙盤，設計人員可以虛擬漫游整個項目區域，詳細了解地下管道、交通流量、建筑物、自然地形等重要因素。這種可視化幫助設計團隊更好地規劃施工，避免在實際施工中遇到障礙和問題。接下來，數字沙盤的建立與方案比選相結合，使設計人員能夠比較和驗證多種施工方案。BIM技術允許輕松創建不同方案的虛擬模型，并在虛擬環境中模擬它們的效果。這意味著設計團隊可以通過比較不同方案的可行性和影響，找到最佳解決方案。這有助于提前發現并解決潛在問題，從而降低工程風險。最重要的是，這一過程的智慧選擇將為整個項目的成功打下堅實基礎。通過數字沙盤和方案比選，項目的設計和施工階段將更為高效，減少了返工和修改的需要［1］。

2.2 可視化設計與虛擬效果圖

BIM技術的可視化設計功能以及虛擬效果圖的應用，為城市軌道交通工程帶來了一種前所未有的視覺魅力。這些工具不僅提升了設計人員的創造力，還大幅減少了施工中的錯誤和不必要的麻煩。

可視化設計是BIM技術的杰出特點之一，它為設計人員提供了一種更好地理解工程環境的方式。與傳統的平面圖紙相比，可視化設計以三維模型的形式呈現，使設計人員能夠更深入地探索項目區域。這種沉浸式體驗有助于設計團隊更好地規劃和協調施工，因為他們可以直觀地看到建筑物、管道、道路等元素如何相互交匯。這減少了設計錯誤的機會，因為問題可以在施工之前輕松識別和解決。另一方面，虛擬效果圖在工程規劃和預測中發揮著巨大的作用。它們通過立體建模和場景渲染，為相關人員提供了對施工的生動展示。設計人員可以使用3D建模軟件預先模擬施工方案，然后通過計算機生成的圖像和動畫呈現出來。這讓人們可以從多個角度、不同環境中觀察項目的虛擬化展示，更好地理解設計意圖。例如，在軌道交通工程中，虛擬效果圖可以展示站點布局、軌道走向、列車運行情況等方面的細節，使決策者和利益相關者更容易理解工程計劃。

2.3 碰撞檢查與問題解決

在城市軌道交通工程中，BIM技術充當著精準守護者的角色，通過碰撞檢查功能，有力地降低了施工風險并提升了最終質量。這項技術不僅識別了設計中的空間沖突和問題，還讓工程團隊能夠及時有效地解決這些問題。

BIM技術支持碰撞檢查，允許工程團隊在項目的早期階段發現潛在的軟碰撞和硬碰撞問題。軟碰撞通常是指設計中的空間不足或不合理布局，而硬碰撞是不同專業之間的空間交叉或沖突。BIM的三維模型和數據整合功能使這些問題變得明顯可見，而不需要等到施工現場才發現，從而降低了事后解決問題的成本和時間。同時，BIM技術提供了一種高效的問題解決方法。一旦發現碰撞問題，工程團隊可以立即采取行動，通過修改設計或重新規劃工程來解決問題。這種及時的反應不僅可以降低施工風險，還有助于避免延誤工程進度和增加額外成本。此外BIM技術還提供了實時協作和通信的平臺，使不同專業的團隊成員能夠有效地合作解決問題，提高了問題解決的效率和準確性［2］。

2.4 工程量統計與自動出圖

在城市軌道交通工程中，BIM技術不僅是設計和施工的利器，還是工程量統計和自動出圖的效率之源。它通過從模型中自動提取數據，實現工程量的精確統計，同時允許自動生成圖紙和文檔，從而提高了設計效率，減少了錯誤。

BIM技術的工程量統計功能為工程項目提供了高度準確的數量數據。通過建模過程中對各種材料的數據獲取和自動報表功能，BIM能夠確保數據的一致性和準確性。這對于編制工程量清單和成本估算至關重要，有助于工程項目的有效管理和預算控制。工程團隊可以輕松地獲得各種工程量信息，包括土建、電氣、機械等各個專業領域的數據，提高了項目管理的精度和可靠性。而且BIM技術還支持自動出圖和文檔生成。設計人員可以根據模型自動生成平面圖、立面圖、剖面圖等各種圖紙，同時自動生成技術規范、施工文件等文檔。這消除了手工制圖和文檔編寫的繁瑣過程，大大提高了設計效率。而且自動生成的圖紙和文檔具有一致性，減少了錯誤和不一致性，有助于提高設計的準確性和質量［3］。

2.5 實時監測與全過程質量控制

BIM技術在城市軌道交通工程中的實時監測和全過程質量控制方面具有無可比擬的價值。它通過動態模擬和數據整合，為工程團隊提供了強大的工具，以實時監測施工進度和質量，確保施工按計劃進行，提高了管理效率和工程質量。

BIM技術的實時監測功能允許工程團隊隨時了解施工進度。通過建模過程中的動態模擬，BIM可以生成實時的工程進度計劃，顯示每個施工階段的完成情況。這使得項目經理和團隊成員可以在任何時候追蹤工程進度，識別潛在的延誤或問題，并及時采取糾正措施，確保項目按計劃進行。這有助于避免項目的延誤和額外成本，提高了施工效率和時間管理。并且BIM技術也支持全過程質量控制，幫助工程團隊識別并解決施工中的問題。通過數據整合和模型比對，BIM可以檢查施工現場的實際情況與設計模型之間的一致性。這有助于識別可能的偏差或錯誤，并及時采取糾正措施。例如，工程團隊可以使用BIM來檢查結構的垂直度、管線的正確安裝以及材料的符合性等方面的問題。這不僅提高了工程的質量，還降低了施工風險和維修成本。

3 BIM技術在城市軌道交通施工階段的質量控制措施

3.1 數據一致性與質量驗證

BIM技術在城市軌道交通施工階段通過數據一致性的確保和質量驗證，提高了工程質量。它通過實時比對、數據記錄和問題的提前發現，為工程團隊提供了強大的工具，確保施工符合設計要求，最終實現高質量的交付。

（1）BIM技術允許將設計模型與實際施工數據進行實時比對。這意味著在施工過程中，可以持續監測建筑結構、管線和設備的準確位置和尺寸，以驗證它們是否與設計要求一致。如果出現不一致，系統會立即發出警報，工程團隊可以及時采取糾正措施。這種自動驗證過程消除了人為錯誤的可能性，確保了數據的一致性。

（2）BIM技術提供了全面的數據記錄和文檔管理功能。每一步施工過程都可以得到準確的記錄，包括材料使用、工程進度和質量檢查等。這種數據的詳實記錄使得問題的溯源和解決變得更加高效，同時也有助于審查和驗收。數據的完整性和準確性是保障工程質量的關鍵，BIM技術通過數字化管理確保了數據的高質量［4］。

3.2 施工材料追溯和監控

BIM技術在城市軌道交通施工階段的另一個關鍵質量控制措施是施工材料的追溯和監控。通過與供應鏈數據的集成，BIM技術可以實現對材料來源、質量和使用的全面管理，從而提高工程質量并減少維修和替換成本。

（1）BIM技術允許對施工材料的來源進行追蹤。通過與供應商的信息系統集成，工程團隊可以實時監控材料的采購來源和供應鏈。這有助于確保所有材料都來自合規的供應商，并符合相關的質量標準和規定。如果出現供應商或材料方面的問題，系統可以及時發出警報，以便采取糾正措施，防止次品材料進入工程流程。

（2）BIM技術能夠跟蹤材料的質量。每一批材料都可以在BIM系統中進行標記和記錄，包括材料的規格、檢驗報告和質量證書等信息。這些數據可以隨時被檢查和核實，以確保所使用的材料符合設計要求。如果發現任何質量問題，可以追溯到材料的具體來源，并采取適當的措施，以防止類似問題再次發生。

3.3 數據采集和分析

BIM技術在城市軌道交通施工階段的另一個關鍵質量控制措施是數據采集和分析。通過在施工現場的設備上安裝傳感器，監測環境因素如溫度、濕度、振動等，結合建模信息，可以有效監測結構和設備的狀態，確保施工的質量和安全。

（1）實時數據采集可以提供對施工環境的持續監測。傳感器可以實時測量溫度、濕度和其他環境參數，這對于某些特定工程非常關鍵。例如，在地鐵隧道施工中，溫度和濕度的變化可能對混凝土的固化速度產生影響。通過監測這些參數，工程團隊可以及時調整施工計劃，以確保混凝土的質量和強度不受影響。

（2）傳感器還可以用于監測設備和結構的狀態。在城市軌道交通工程中，大量的機械設備和結構需要保持正常運行。傳感器可以檢測到設備的振動、溫度升高或其他異常情況，從而幫助工程團隊預測可能的故障并采取預防措施。這有助于減少設備損壞和維修時間，提高了工程的效率和質量。

4 結語

總之，BIM技術在城市軌道交通施工階段的應用為工程質量控制提供了強大的工具和方法。從方案比選到實時數據采集，它為項目管理和執行提供了更高的效率和精度。通過數字化建模、碰撞檢查、自動工程量統計等措施，BIM技術不僅降低了風險，提高了最終質量，還節省了時間和成本。這些創新性的應用為城市軌道交通工程的可持續發展和成功交付提供了堅實的基礎，將繼續在未來的項目中發揮關鍵作用。

參考文獻：

［1］王惠晨.BIM技術在城市軌道交通施工階段的應用研究［J］.黑龍江交通科技，2022，45（10）：156-158.

［2］卞晨杰，李小戌，王書明，等.BIM技術在軌道交通施工中的應用［J］.綠色科技，2019（12）：216-217，221.

［3］吳冰，邱運軍，曾曉超，等.BIM技術在城市軌道交通工程施工中的應用和研究［J］.現代城市軌道交通，2021（S1）：126-129.

［4］王朋霞，李祿為.BIM技術在城市軌道交通施工階段的應用研究［J］.科技創新與應用，2021，11（17）：142-144.

作者簡介：施陳誠（1986—），男，漢族， 福建，交通工程系助理實驗師，本科。研究方向：交通工程類。