BIM技術(shù)在地鐵設(shè)備安裝施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

李烜東

摘 要 地鐵工程相較于普通房建工程，有著施工工藝復(fù)雜、參建單位眾多、施工周期長、工期緊張、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法過于依靠經(jīng)驗(yàn)，難以滿足地鐵工程日趨提高的質(zhì)量要求。而BIM技術(shù)參數(shù)化、可視化、可模擬、協(xié)同性強(qiáng)等優(yōu)勢能夠有效解決地鐵工程面臨的常見問題，為地鐵施工中的質(zhì)量科學(xué)管理和決策提供高效、可視的智慧、信息化平臺，極大提高地鐵工程設(shè)計(jì)、施工的效率。

關(guān)鍵詞 IM技術(shù);地鐵施工;質(zhì)量管理

引言

近些年伴隨經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，全國各大城市紛紛投入大量資源開始建設(shè)地鐵工程，每年都有大量的新建的地鐵線路投入運(yùn)營，在如此大體量的地鐵建設(shè)情況下，如何保證地鐵工程質(zhì)量成為巨大的挑戰(zhàn)[1]。地鐵工程相較于普通房建工程，有著設(shè)計(jì)維度多、建設(shè)周期較長、專業(yè)多樣、施工場地小、工作面各專業(yè)交叉作業(yè)多、設(shè)備安裝工程時(shí)間短、社會關(guān)注度高等特點(diǎn)，而BIM技術(shù)參數(shù)化、可視化、可模擬、協(xié)同性強(qiáng)等優(yōu)勢[2]能夠有效解決地鐵工程面臨的常見問題，極大提高地鐵工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的效率。如何將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程中，以滿足建筑工程信息化和工程精細(xì)化管理的要求，形成適合于地鐵工程的質(zhì)量管理新方法成為重中之重。

1BIM技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 可視化特點(diǎn)

BIM技術(shù)能夠?qū)⒁酝O(shè)計(jì)圖上線條式建筑物以3D的形象予以展現(xiàn)，最大限度的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)理念，通過3D漫游功能能夠全方位展示建筑模型。在設(shè)計(jì)檢查階段，BIM技術(shù)能夠?qū)υO(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行檢查，從而發(fā)現(xiàn)如管線碰撞等一系列問題，以直觀的形式展示設(shè)計(jì)圖紙中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在施工階段也可以利用BIM技術(shù)對施工中關(guān)鍵質(zhì)量節(jié)點(diǎn)，如梁板柱結(jié)合處等進(jìn)行3D全方位展示，從而明確質(zhì)量管控要點(diǎn)[3]。

1.2 模擬性特點(diǎn)

在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)人員對客流預(yù)測、緊急疏散等進(jìn)行直觀的模擬，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性;在施工階段，BIM技術(shù)能夠在施工前對施工方案、施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬施工，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制的要點(diǎn)、難點(diǎn)，確保方案合理、有操作性，同時(shí)也可以采用模擬的方式進(jìn)行可視化交底，達(dá)到指導(dǎo)現(xiàn)場施工的目的。

1.3 參數(shù)化特點(diǎn)

BIM模型能夠?qū)⒔ㄖ镏忻恳惶帢?gòu)件以參數(shù)化的形式進(jìn)行模擬，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析計(jì)算，通過對參數(shù)的調(diào)整，能夠使構(gòu)件的尺寸、大小、形狀、材料等進(jìn)行實(shí)時(shí)改變，確保模型與參數(shù)聯(lián)動(dòng)，達(dá)到一處修改處處更新的要求，有利于設(shè)計(jì)效率的提高。同時(shí)各參建單位也可以在建設(shè)過程中不斷將相關(guān)參數(shù)在模型擴(kuò)充，最終達(dá)到完整的建筑模型[4]。

1.4 協(xié)同性特點(diǎn)

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工管理中，信息的傳遞難免在不同階段和不同專業(yè)中存在延時(shí)，BIM技術(shù)能夠提供一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺，使得參建各方能夠在同一個(gè)平臺中采用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對工程進(jìn)行管理，確保信息交流無障礙，達(dá)到各單位對工程協(xié)同管理的目的[5]。

2傳統(tǒng)地鐵質(zhì)量管理中存在的問題

（1）傳統(tǒng)二維圖紙存在局限性。傳統(tǒng)二維CAD平面圖紙，難以表達(dá)建筑的全部信息，特別是地鐵車站，本身位于地下，空間較小，各類管線密布，讀圖過程中經(jīng)常會出現(xiàn)施工員對圖紙理解有誤，或由于疏忽導(dǎo)致讀圖錯(cuò)誤等問題。加之在二維平面圖紙中，極易由于設(shè)計(jì)疏忽導(dǎo)致空間上出現(xiàn)管線碰撞情況，導(dǎo)致進(jìn)度延誤和質(zhì)量脫控。

（2）參建各方質(zhì)量管理方法效率低。在施工過程中，參建各方一般采用工作聯(lián)系單、電子郵件、電話等方式進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的方式進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，極易造成信息傳遞不及時(shí)、信息不對稱等問題，特別是地鐵工程，參建單位相對較多，不暢的溝通通道會嚴(yán)重降低質(zhì)量管理的效率。

（3）空間小、單位多、工序交叉大。地鐵工程因在地下施工，工作面及活動(dòng)空間受限，特別是設(shè)備、系統(tǒng)安裝、裝修階段，由于工種復(fù)雜、施工單位多，存在一個(gè)工作面、多個(gè)單位同時(shí)施工的局面。在狹小的空間施工，施工質(zhì)量、配件加工質(zhì)量難以保證，施工組織計(jì)劃很難編制和落實(shí)，在交叉作業(yè)中，經(jīng)常出現(xiàn)各單位相互破壞和干擾，影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。

3BIM技術(shù)在地鐵安裝工程中的應(yīng)用

3.1 可視化3D模型

首先根據(jù)施工圖紙，在BIM軟件中建立完善的構(gòu)件族庫，項(xiàng)目中的每一個(gè)模型均攜帶相應(yīng)的構(gòu)件信息，先局部后整體，每個(gè)模型的構(gòu)建均具有可追溯性，其自身攜帶的信息滿足構(gòu)筑整個(gè)模型的條件，再將這些模型在BIM應(yīng)用軟件Revit中整合，形成整體模型。各類構(gòu)件族庫信息如圖1。

基于BIM技術(shù)的3D可視化模型相較于傳統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的二維圖紙更加直觀和形象，能夠方便管理人員更加清晰、快速的了解設(shè)計(jì)意圖和工程情況，精確制定質(zhì)量控制方案，明確質(zhì)量管理要點(diǎn)。此外，通過3D模型現(xiàn)場漫游、動(dòng)畫演示，模擬施工全過程進(jìn)行可視化交底，能夠使作業(yè)人員直觀領(lǐng)會施工效果和需注意的質(zhì)量控制難點(diǎn)，取代傳統(tǒng)施工中呆板、難以理解的口頭交底，提高質(zhì)量管控能力。

3.2 質(zhì)量問題協(xié)同管理

使用魯班協(xié)同（Luban Cooperation）建立基于3D模型的質(zhì)量管理平臺，參建各方均可以通過電腦或移動(dòng)平臺對車站的質(zhì)量情況進(jìn)行全過程跟蹤。一旦發(fā)生施工矛盾，矛盾各方可以通過質(zhì)量管理平臺將矛盾通知牽頭單位，牽頭單位能夠通過平臺迅速向各方下達(dá)指令，協(xié)調(diào)問題。建設(shè)、監(jiān)理單位在日常巡查中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，可以通過移動(dòng)設(shè)備拍攝照片，并上傳至質(zhì)量管理平臺，要求責(zé)任單位迅速整改并進(jìn)行閉合，提高效率，減少傳統(tǒng)管理方法中公文來往所需的時(shí)間。

3.3 管線碰撞檢測

地鐵車站內(nèi)部管線極其復(fù)雜，風(fēng)水電、綜合監(jiān)控、通信、信號等十余個(gè)專業(yè)的管線交錯(cuò)，利用BIM技術(shù)對管線碰撞進(jìn)行模擬，通過施工動(dòng)畫提前解決碰撞問題，同時(shí)利用BIM軟件的剖切功能，可以直接從模型中提取剖面，且與模型聯(lián)動(dòng)，一處修改，處處更新，有效提高效率，減少圖紙變更。

3.4 工廠預(yù)制化加工

將BIM三維模型進(jìn)行拆分細(xì)化，形成一個(gè)個(gè)單獨(dú)個(gè)體，并將管道的主要線路路徑進(jìn)行劃分，然后將劃分好配件、管線進(jìn)行編號，BIM系統(tǒng)可根據(jù)模型直接輸出配件、管線的幾何尺寸和長度，形成三維模型，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)和模型交專門廠家進(jìn)行工廠預(yù)制化生產(chǎn)。

相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)場加工，工廠化預(yù)制加工場地固定、人員集中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、流程化生產(chǎn)，有著作業(yè)環(huán)境好，不受場地、環(huán)境條件限制，有利于質(zhì)量的檢測和控制、加工尺寸更加精細(xì)，降低生產(chǎn)成本，減少材料浪費(fèi)等優(yōu)勢。工廠預(yù)制化加工完成后，預(yù)制配件送至施工現(xiàn)場，施工現(xiàn)場根據(jù)BIM模型進(jìn)行拼裝，大大提高了施工效率和工程質(zhì)量[5]。

4BIM技術(shù)的應(yīng)用效果評價(jià)

4.1 管線優(yōu)化排布

通過BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)圖紙的比對，制定了準(zhǔn)確的管線排布方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除碰撞點(diǎn)102處，基本解決了傳統(tǒng)施工中經(jīng)常出現(xiàn)“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問題。

4.2 提高施工質(zhì)量，提高施工效率

從建立BIM模型到優(yōu)化管線布置方案再到工廠化預(yù)制加工，通過一系列精細(xì)化質(zhì)量管理，結(jié)合先進(jìn)的連接工藝，可視化的交底和先進(jìn)的管理手段，有效提高施工效率及一次性通過驗(yàn)收率。

4.3 降低工程成本

基于BIM技術(shù)的信息化、智能化管理，可以做到信息共享，更加有效的實(shí)時(shí)了解工程進(jìn)度;同時(shí)BIM模型可以精準(zhǔn)地統(tǒng)計(jì)材料的分類、需求數(shù)量等信息，為材料的采購、預(yù)制下料等提供方便，真正做到了“多、快、好、省”，有效節(jié)約成本。

4.4 有利質(zhì)量管理

通過BIM平臺參加各方能夠迅速上傳巡查中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，并立即組織責(zé)任方整改，并能夠?qū)|(zhì)量問題多發(fā)部位出臺了專項(xiàng)施工方案，提高了質(zhì)量管理效率。

5結(jié)束語

地鐵工程的特點(diǎn)和面臨的問題與BIM的優(yōu)勢十分契合，有著成為BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域的潛力，BIM技術(shù)通過參數(shù)化的方法將質(zhì)量管理的事前、事中、事后三個(gè)階段進(jìn)行了有機(jī)的統(tǒng)一，利用基于BIM模型的質(zhì)量管理平臺，能夠提高工程效率，提升工程質(zhì)量。

BIM技術(shù)能夠改變傳統(tǒng)粗獷的地鐵施工管理模式，促進(jìn)我國地鐵施工管理模式向精細(xì)化發(fā)展，通過BIM技術(shù)能夠有效提升地鐵工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等全階段的管理效率，通過在地鐵交通工程中的實(shí)踐，BIM 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍進(jìn)進(jìn).城市軌道交通工程質(zhì)量安全協(xié)同控制對策研究[D].安徽：安徽建筑大學(xué)，2017.

[2] 何關(guān)培，李剛.那個(gè)叫“BIM”的東西究竟是什么[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 劉偉.BIM技術(shù)在建設(shè)工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué)，2015.

[4] 何關(guān)培，李剛.那個(gè)叫“BIM”的東西究竟是什么[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5] 陳杰.基于云BIM的建設(shè)工程協(xié)同設(shè)計(jì)與施工協(xié)同機(jī)制[D].北京：清華大學(xué)，2014.