BIM技術(shù)在地鐵車站土建施工中的應(yīng)用

袁慶利 高玉娟

摘? 要：地鐵施工建設(shè)存在耗資巨大，建設(shè)時間緊，工程問題多與難點(diǎn)多等問題，隨著我國地鐵建設(shè)的發(fā)展，如何利用現(xiàn)代技術(shù)手段解決地鐵車站施工難題已經(jīng)成為城市建設(shè)面臨的重要課題?；诖耍疚暮喴治隽薆IM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上結(jié)合地鐵車站土建施工特點(diǎn)分析其在地鐵車站建設(shè)中的應(yīng)用，以期實(shí)現(xiàn)地鐵車站建設(shè)的智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM;地鐵車站;土建施工;應(yīng)用;分析

中圖分類號：U231.3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：2096-6903（2020）12-0000-00

1 地鐵車站土建施工項(xiàng)目的重難點(diǎn)

1.1 工程類別多

地鐵車站施工工程包括車站、區(qū)間的土建工程、降水工程及站前廣場工程等內(nèi)容，項(xiàng)目整體的工程量大，作業(yè)面較廣，所涉及的工法工藝多。

1.2 管理難度大

工程施工時間較長，覆蓋范圍廣，所涉及的工種多，專業(yè)分工細(xì)，調(diào)用大量不同工種進(jìn)行長期施工，在無形中增加了施工管理的難度。

1.3 三多一小

地鐵車站施工過程中面臨作業(yè)面多、質(zhì)量控制點(diǎn)多、危險源多等問題，同時在施工區(qū)域內(nèi)可以利用的施工空間小。

1.4 施工質(zhì)量要求高

作為安全文明標(biāo)準(zhǔn)工地的一部分，地鐵車站工程往往在質(zhì)量等級以及分項(xiàng)工程驗(yàn)收合格率方面要求較高。

2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

BIM技術(shù)的最大特點(diǎn)在于可視化，其可視化的基礎(chǔ)在于項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信息化。另外，隨著項(xiàng)目推進(jìn)的不斷深入，BIM數(shù)據(jù)庫不斷豐富完善，而且其能貫穿項(xiàng)目的整個生命周期。通過建立完善的虛擬建筑工程三維模型，可以提取并整理出所有工程要素的關(guān)鍵信息，并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。該數(shù)據(jù)庫可根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)度情況進(jìn)行實(shí)時動態(tài)更新，從數(shù)據(jù)模型中不僅可以瀏覽所有工程構(gòu)件的幾何信息和專業(yè)屬性，而且還可以對非構(gòu)件信息的空間狀態(tài)和運(yùn)動情況進(jìn)行模擬仿真。借助這個包含建筑工程信息的三維模型輔助工程施工，大大提高了工程的信息集成化程度，從而為項(xiàng)目各方提供一個工程信息交換服務(wù)平臺[1-2]。

在傳統(tǒng)車站施工圖紙?jiān)O(shè)計階段，所依賴的制圖工具大多是基于二維CAD設(shè)計軟件繪制的，由于展示信息有限，設(shè)計和施工人員很難從平面圖紙中發(fā)現(xiàn)復(fù)雜空間的隱蔽問題。而BIM技術(shù)具有更加透明化的模型，其不僅能完整展示三維信息，而且能夠在較短時間完成碰撞檢查測試，便于設(shè)計人員對車站結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)施動態(tài)調(diào)整，達(dá)到快速優(yōu)化的目的，且具有更高的效率和精確度。在實(shí)際施工過程中，三維模型仿真對于盾構(gòu)施工等相對成熟的工序意義并不大[3]。其關(guān)鍵在于對不同類型的盾構(gòu)形式所存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行展示和表達(dá)。

3 BIM技術(shù)在地鐵車站土建施工中的應(yīng)用

3.1 工程效果設(shè)計

BIM技術(shù)具有可視化的特點(diǎn)，并且能夠清晰呈現(xiàn)出整體和局部細(xì)節(jié)的設(shè)計效果。在招投標(biāo)中應(yīng)用BIM技術(shù)軟件創(chuàng)建地鐵車站模型，進(jìn)行色彩渲染和制作動畫，可以很直觀地顯示地鐵車站的設(shè)計效果。在項(xiàng)目概念階段將可能出現(xiàn)的設(shè)計效果模擬出來，并提出解決辦法。在地鐵建設(shè)中，這一技術(shù)正在逐步被引入，從建設(shè)中的單點(diǎn)應(yīng)用，擴(kuò)展到建設(shè)中的全線全流程運(yùn)用，大大減少誤差，提高施工效率。此外，BIM技術(shù)的運(yùn)用避免了在實(shí)際施工后又返工造成的資源浪費(fèi)。

3.2 綜合管線設(shè)計和安裝碰撞檢查

傳統(tǒng)的地鐵建設(shè)中，碰撞檢查需要在各專業(yè)設(shè)計圖紙匯總后才能實(shí)施，因此其耗時耗力，又影響工程進(jìn)度。通過BIM技術(shù)來完成管線和相關(guān)設(shè)備BIM模型的碰撞檢測，在進(jìn)行碰撞檢查之后，根據(jù)檢測結(jié)果來進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可消除碰撞。通過三維模型將二維圖紙可視化，大大提高了相關(guān)人員的讀圖、識圖能力，提高了基于圖紙的溝通效率。此外，在三維模型建立過程中，工程師能夠及時發(fā)現(xiàn)圖紙存在的不合理及碰撞等問題，在建模時與相關(guān)方溝通并解決問題，避免二次施工。即三維建模的過程是一次圖紙審查的過程，其能夠有效節(jié)省工期、節(jié)約成本。例如：通過BIM技術(shù)將各種單個零件族組裝建立綜合支吊架模型嵌套族，在拼裝過程中依據(jù)廠家深化后的綜合管線圖紙中的剖面圖，并根據(jù)廠家提供的配件清單即可很容易的完成拼裝工作。在綜合支吊架模型定位完成后，利用剖面視圖即可進(jìn)行碰撞檢測;如檢測支吊架與結(jié)構(gòu)碰撞、支吊架與管線碰撞以及綜合支吊架排布是否合理等。

通過對根據(jù)施工圖創(chuàng)建的模型進(jìn)行碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)錯誤和碰撞點(diǎn)并提出深化設(shè)計方案。例如主梁和次梁的標(biāo)高問題、底板回填和柱墩標(biāo)高問題、鋼筋間距和直徑問題等一般性錯誤均可通過檢測識別出來。

3.3 虛擬施工方案

對于地鐵車站施工而言，其一般存在于城市鬧區(qū)，施工現(xiàn)場臨時用地有限，因此對施工標(biāo)準(zhǔn)化管理提出較高要求。研究發(fā)現(xiàn)利用BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維施工場地布置及立體施工規(guī)劃，合理布置物料堆放位置，物料吊裝位置，吊車擺放位置，臨時辦公室位置等，因此可有效利用施工現(xiàn)場空間，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。此外，BIM技術(shù)可以將時間維度加入三維空間模型，進(jìn)行4D模擬施工，這有利于施工工期的優(yōu)化。BIM技術(shù)還可進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如吊車、盾構(gòu)機(jī)等重型設(shè)備如何進(jìn)駐工地，材料如何科學(xué)放置等都可預(yù)先模擬。

地鐵車站在施工過程中容易出現(xiàn)盾構(gòu)隧道施工與圍巖地質(zhì)條件相差過大的情況，此時通過基于BIM技術(shù)勘測信息建立的三維地質(zhì)模型和隧道主體模型，可方便掌控子面周邊范圍的圍巖地質(zhì)條件和埋深情況，進(jìn)而為施工方案提供可靠的技術(shù)依據(jù)，同時增加了施工的安全性和未知因素的可控性。有助于完成地鐵施工對周邊建筑物、管線或者周邊交通運(yùn)行可能產(chǎn)生影響的量化評估。

3.4 工程量及成本分析統(tǒng)計

在傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理中，材料成本管理主要有兩大弊端：一方面，材料成本控制主要依靠限額領(lǐng)料來實(shí)現(xiàn)，但額度的制定如果沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，就無法衡量材料用量的合理性與精確性;另一方面，材料物資的消耗主要靠人工統(tǒng)計，工作量大，容易存在人為誤差，且難以與項(xiàng)目實(shí)施同步。采用BIM技術(shù)進(jìn)行管理可規(guī)避上述問題。每天及時錄入各種材料的實(shí)際用量，即可按構(gòu)件同步生成實(shí)際用量和理論用量的對比表，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目部對材料消耗的實(shí)時分析，便于找出超過正常損耗量的施工部位和相應(yīng)構(gòu)件，分析材料損耗原因，為制定節(jié)材對策提供數(shù)據(jù)支持。此外，在后續(xù)的施工過程中，還可以避免發(fā)生同樣的超額材料損耗問題，優(yōu)化工程成本管理工作模式，為后期項(xiàng)目施工提供經(jīng)驗(yàn)。

3.5 項(xiàng)目協(xié)同管理

通過統(tǒng)一的平臺數(shù)據(jù)，可完成施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理、進(jìn)度管理和安全管理等工作。技術(shù)安全人員，在施工現(xiàn)場巡查時可以即時傳輸現(xiàn)場的質(zhì)量安全問題照片，并及時提醒生產(chǎn)區(qū)的其他人員，因此這可促進(jìn)項(xiàng)目問題的及時整改。此外，通過數(shù)據(jù)共享和集中分析，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場施工安全問題跟蹤管理。各工區(qū)質(zhì)量安全負(fù)責(zé)人均可通過web端口的數(shù)據(jù)導(dǎo)出進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，因此大大節(jié)約了素材準(zhǔn)備時間。在項(xiàng)目進(jìn)度管控方面，通過BIM技術(shù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)工區(qū)現(xiàn)場人員可以將現(xiàn)場進(jìn)度情況通過手機(jī)端進(jìn)行錄入反饋，為非現(xiàn)場人員制作施工進(jìn)度周匯報，從而為實(shí)際進(jìn)度錄入情況提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，達(dá)到一次錄入多次輸出使用的目的。

4 總結(jié)

BIM技術(shù)作為建筑業(yè)信息化的主要手段和發(fā)展趨勢，其發(fā)展已經(jīng)較為成熟，且隨著其他各種創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，其在工程施工應(yīng)用方面不斷的涌現(xiàn)出更多創(chuàng)新內(nèi)容。相信在未來，BIM技術(shù)將作為一種重要的技術(shù)手段更好地促進(jìn)我國地鐵建設(shè)事業(yè)持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王海濤.BIM技術(shù)在地鐵車站建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].建筑與文化，2017（9）：136-137.

[2] 沈艷.地鐵運(yùn)營管理中的信息化建設(shè)探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（29）：3589.

[3] 蘇藝，汪國鋒，趙雪峰.BIM技術(shù)在北京某地鐵站建設(shè)中應(yīng)用研究[C]//高水平地建設(shè)城市軌道交通——2013中國城市軌道交通關(guān)鍵技術(shù)論壇暨第二十三界地鐵學(xué)術(shù)交流會，2013.

收稿日期：2020-11-08

作者簡介：袁慶利（1979—），男，江蘇徐州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向?yàn)椋旱叵陆Y(jié)構(gòu)。