地鐵車輛段施工管理中的BIM技術(shù)應(yīng)用和監(jiān)理工作

侯壯

摘 要：以BIM技術(shù)在某地鐵項(xiàng)目車輛段工程中的應(yīng)用情況為例，地鐵車輛段能夠通過使用BIM技術(shù)完成管線碰撞檢查、模擬施工方案、施工進(jìn)度管理、施工場(chǎng)地布置以及構(gòu)建三維模型等全過程管理工作，實(shí)現(xiàn)信息集成管理，使地鐵車輛段施工管理過程中的常見問題得到高效處理，為后續(xù)的實(shí)際施工做好充分的準(zhǔn)備工作，確保整個(gè)工程項(xiàng)目能夠在規(guī)定的時(shí)間之內(nèi)保質(zhì)、保量地完成。

關(guān)鍵詞：BIM? 地鐵車輛段? 施工管理? 技術(shù)應(yīng)用

1 施工管理中BIM技術(shù)的作用

1.1 三維渲染

使用BIM技術(shù)構(gòu)建三維建筑信息模型以后，地鐵工程項(xiàng)目的施工計(jì)劃和設(shè)計(jì)圖樣就會(huì)真實(shí)地展現(xiàn)在面前，讓人有身臨其境的感覺，它使施工場(chǎng)地和施工機(jī)械設(shè)備的布置情況變得更加形象、具體，可詳細(xì)分析復(fù)雜的施工環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)施工設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化和升級(jí)。創(chuàng)建BIM模型以后，工程量計(jì)算變得更加準(zhǔn)確，構(gòu)件的精度提高。渲染好的BIM模型有較好的展示作用，使施工單位的中標(biāo)概率更大。

1.2 快速算量

構(gòu)建BIM建筑信息模型，在建筑生命周期的構(gòu)建屬性和性能方面發(fā)揮出重要作用。在處理和應(yīng)用大量的數(shù)據(jù)信息時(shí)，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。BIM的數(shù)據(jù)信息已經(jīng)達(dá)到了構(gòu)建級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，在創(chuàng)建BIM數(shù)據(jù)庫以后，施工階段的管理工作得以快速實(shí)現(xiàn)，使整個(gè)工程的施工效率上升到一個(gè)新的高度。比如：在BIM模型中，能夠?qū)φ麄€(gè)建筑工程的工程量進(jìn)行準(zhǔn)確的提取，掌握整個(gè)工程項(xiàng)目的施工范圍;在工程項(xiàng)目施工材料用量得以準(zhǔn)確提取以后，能夠合理管控施工成本，為工程項(xiàng)目的造價(jià)管理和投標(biāo)工作做好充分準(zhǔn)備。

1.3 精確計(jì)劃

施工企業(yè)在發(fā)展過程中，雖然積累了大量的工程數(shù)據(jù)信息，但在接觸全新的工程項(xiàng)目時(shí)，依然會(huì)覺得無從下手，主要原因是施工企業(yè)積累的所有數(shù)據(jù)信息沒有開展任何的加工和處理工作，這些數(shù)據(jù)信息只是一種散碎的資料而已。使用BIM技術(shù)以后，施工企業(yè)在獲得工程項(xiàng)目基礎(chǔ)信息以后，經(jīng)過一系列的加工和處理，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的機(jī)械設(shè)備、施工材料和施工人員等資源規(guī)劃出詳細(xì)的計(jì)劃，使施工企業(yè)精細(xì)化管理的目標(biāo)得以最大程度的滿足。

1.4 虛擬施工

BIM三維可視化功能為虛擬施工提供了可靠的信息支撐，結(jié)合時(shí)間維度的進(jìn)度安排，真實(shí)模擬了整個(gè)施工過程。以往在開展施工管理工作時(shí)，參與建設(shè)的責(zé)任主體比較多，各參與方之間缺少必要的交流和溝通，給項(xiàng)目進(jìn)度管理造成了很多不必要的麻煩。在使用BIM技術(shù)以后，整個(gè)施工過程實(shí)現(xiàn)了虛擬化管理，能夠真實(shí)感受到實(shí)際施工進(jìn)度與施工進(jìn)度計(jì)劃之間的差別，做好施工進(jìn)度調(diào)整工作，使那些因施工進(jìn)度延誤而造成的各項(xiàng)損失得以避免。

1.5 碰撞檢查

地鐵管線排布具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，在施工準(zhǔn)備階段，技術(shù)人員利用BIM技術(shù)軟件創(chuàng)建三維模型，疊加需要檢測(cè)的所有專業(yè)模型，優(yōu)化升級(jí)工程設(shè)計(jì)理念，使最終確定的管線布置方案變得更加科學(xué)、合理^[1]。在詳細(xì)分析施工管理過程中使用BIM技術(shù)后的情況發(fā)現(xiàn)，隨著國家對(duì)BIM技術(shù)相關(guān)政策的推出，相關(guān)建設(shè)主管部門也對(duì)其給予了高度重視，施工企業(yè)在今后發(fā)展的過程中，要緊緊地抓住這一契機(jī)，做好發(fā)展戰(zhàn)略的整合工作，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

2 項(xiàng)目概況

地鐵項(xiàng)目車輛段工程全長(zhǎng)1 300 m，施工方向?yàn)闁|西方向，寬度設(shè)置為320 m，總建筑面積達(dá)到520，000 m²。整個(gè)工程項(xiàng)目包含的施工內(nèi)容有出入段和車輛段的房建工程、橋涵、路基、道路以及附屬工程等。

車輛段采取上蓋物業(yè)的形式，工程量非常大，施工工期緊。各區(qū)域施工以平行流水施工模式為主，因此會(huì)出現(xiàn)工序交叉、資源浪費(fèi)和流水節(jié)拍延長(zhǎng)的情況，各區(qū)域間可支配的自由時(shí)間較少。在詳細(xì)分析車輛段施工組織形式后，使用平行流水的施工組織模式，能夠取得最佳的施工效果。為了使工序交叉減少到最低、實(shí)現(xiàn)資源的共享，車輛段施工項(xiàng)目引入了BIM技術(shù)。在創(chuàng)建三維模型以后，使得各項(xiàng)目的施工任務(wù)得以有序開展，為整個(gè)工程的順利施工奠定了基礎(chǔ)。

3 基于BIM的施工管理技術(shù)應(yīng)用

地鐵項(xiàng)目車輛段在施工階段引入BIM技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化、碰撞檢查、棧橋和節(jié)點(diǎn)模擬、現(xiàn)場(chǎng)道路設(shè)計(jì)規(guī)劃、塔吊點(diǎn)位規(guī)劃、鋼筋場(chǎng)地布設(shè)規(guī)劃以及臨建工程規(guī)劃等全過程管理，充分體現(xiàn)出BIM技術(shù)高效同步和信息集成的優(yōu)勢(shì)^[2-3]，對(duì)地鐵車輛段施工管理工作做出了突出的貢獻(xiàn)。

3.1 構(gòu)建三維模型

二維施工平面圖的直觀性和形象性要比三維施工平面差一些，二維施工平面圖不能將復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)表達(dá)清晰，施工人員對(duì)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖理解產(chǎn)生偏差以后，容易導(dǎo)致返工的情況發(fā)生。將BIM技術(shù)引入到地鐵車輛段施工過程中以后，以設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)圖樣為依據(jù)，創(chuàng)建三維立體模型^[4]，在模型中完成劃分和歸類工作，以施工過程的精度標(biāo)準(zhǔn)為核心，創(chuàng)建裝修、土建和機(jī)電三維模型。在施工時(shí)，施工人員將三維模型與二維模型結(jié)合起來，顯著提升識(shí)圖效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的不足之處，將返工問題控制到最少。

3.2 布置施工場(chǎng)地

要想使施工活動(dòng)順利進(jìn)行，就要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行合理化布置，特別是在地鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)多數(shù)都在市內(nèi)繁華區(qū)域，場(chǎng)地狹窄。在開展施工項(xiàng)目前，要科學(xué)布設(shè)施工場(chǎng)地，事先將臨時(shí)用電用水、運(yùn)輸?shù)缆?、垂直運(yùn)輸路線和施工材料堆放區(qū)域等位置規(guī)劃好，為后續(xù)的順利施工做好充分的準(zhǔn)備工作。在使用BIM技術(shù)以后，施工單位依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的布置要求和實(shí)際施工情況，對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行模擬，使施工現(xiàn)場(chǎng)的布局變得更加合理、緊湊，確保后續(xù)施工能夠順利進(jìn)行。

3.3 管理施工進(jìn)度

地鐵的主要施工區(qū)域?yàn)槌鞘兄行?，在?xiàng)目建設(shè)施工時(shí)，急需解決的主要問題就是將環(huán)境影響降到最低，合理化管控施工進(jìn)度，保證整個(gè)工程項(xiàng)目在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)交工。施工技術(shù)人員使用BIM技術(shù)反復(fù)研究施工方案，使最終確定的施工方案能夠滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，將施工風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和施工成本降到最低，保證整個(gè)工程項(xiàng)目能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成^[5-6]。

3.4 模擬施工方案

模擬施工方案主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即實(shí)時(shí)更新模型參數(shù)，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。使用激光掃描、照相測(cè)量和GPS（Global Positioning System全球定位系統(tǒng)）技術(shù)以后，可清晰采集現(xiàn)場(chǎng)三維坐標(biāo)，同時(shí)準(zhǔn)確獲取建筑規(guī)模的大小，以方案中的模型參數(shù)為依據(jù)，對(duì)采取到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容，并可及時(shí)更新模型數(shù)據(jù)。

3.4.1 模擬臨建項(xiàng)目設(shè)施施工

在施工準(zhǔn)備的過程中，以總平面規(guī)劃設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，創(chuàng)建三維平面模型，做好施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通和臨建項(xiàng)目的建設(shè)施工情況進(jìn)行模擬，顯著提升場(chǎng)地布置方案的整體效果。

3.4.2 模擬施工工序

地鐵車輛段的結(jié)構(gòu)類型以框架為主，基樁、承臺(tái)、柱網(wǎng)與蓋體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式，施工組織難度系數(shù)和工程量都比較大。橋梁工程、建筑工程和路基工程共同構(gòu)成了完整的施工工序，在模擬各個(gè)工程工序在總平面上的功能數(shù)據(jù)時(shí)，BIM技術(shù)發(fā)揮出了巨大作用，可以合理掌控整個(gè)工程的施工進(jìn)度。

3.5 檢查管線碰撞

在地鐵車輛站中使用BIM可視化功能，直接檢查綜合管線碰撞情況，使用BIM技術(shù)三維模擬地鐵車輛段項(xiàng)目管線、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的布置情況，發(fā)現(xiàn)存在的問題，可立即采取措施糾正，確保管線的各項(xiàng)要求滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。使用管線碰撞檢查來合理調(diào)整布局，使管線排布變得更加便捷，可避免各種管線的碰撞問題。

通過上述分析不難發(fā)現(xiàn)，將BIM技術(shù)使用到地鐵車輛站施工后，施工區(qū)域資源配置劃分變得更加合理。通過模擬施工方案，提前獲悉施工工程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題，為地鐵車輛站建設(shè)的高質(zhì)量完成做好充分的準(zhǔn)備工作。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工的安全管理、施工質(zhì)量和施工效率都發(fā)生了巨大的改變。

4 監(jiān)理工作

工程所涉及的內(nèi)容主要是地下工程（地下車站、區(qū)間隧道、旁通道、附屬結(jié)構(gòu)等）、地面環(huán)境保護(hù)、地面交通設(shè)施保護(hù)，文明施工和安全生產(chǎn)要求高。根據(jù)本工程施工的特點(diǎn)，質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于過程控制，質(zhì)量控制的重點(diǎn)是事前、事中的控制。這就要求監(jiān)理工程師能夠在施工前多分析、早預(yù)防;施工過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患和影響質(zhì)量的不良因素，采取相應(yīng)措施予以預(yù)防和處理，確保工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。以工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)為監(jiān)理對(duì)象，做好監(jiān)理工作。

4.1 施工場(chǎng)地布置與道路交通組織的監(jiān)理

（1）采用明挖法施工的車站，在開工前，應(yīng)要求施工單位詳細(xì)調(diào)查路段和周圍的交通現(xiàn)狀，調(diào)查工程所分布的市政管線、建（構(gòu)）筑物的情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定確保行車通暢、周圍居民進(jìn)出順利、市政管線及建構(gòu)物安全的施工期交通組織方案。方案應(yīng)針對(duì)性強(qiáng)、措施完善，充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，能夠滿足公安交管等部門的有關(guān)要求。監(jiān)理工程師應(yīng)嚴(yán)格審核交通組織方案，然后報(bào)公安交管部門審批，方案批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

（2）施工過程中，嚴(yán)格要求施工單位按審批的交通組織方案落實(shí)。地下車站工程交通組織方案應(yīng)遵循“分段、倒邊、先建后拆”的原則。

（3）建議。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，建議當(dāng)施工占用了部分快車道和綠化帶且主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，恢復(fù)綠化帶和快車道時(shí)，應(yīng)遵循“分段、倒邊”的原則逐步恢復(fù)車站交通，先修建好臨時(shí)道路，再拆除舊有道路。在車站施工圍擋周圍設(shè)置醒目標(biāo)志，防止對(duì)車站臨時(shí)設(shè)施的碰撞或損壞。

對(duì)于道路交通量比較小的路段，可結(jié)合臨近道路的交通運(yùn)營能力，車輛采用繞道來進(jìn)行疏解。待主體結(jié)構(gòu)施工完成后恢復(fù)道路的交通能力，再進(jìn)行局部圍檔，進(jìn)行車站附屬結(jié)構(gòu)的施工。

施工現(xiàn)場(chǎng)周圍設(shè)置各種交通標(biāo)志，引導(dǎo)車流，保證行車順暢、安全。需改遷、保護(hù)的電力、電信、給排水、燃?xì)獾仁姓芫€，應(yīng)遵循“分段、倒邊”的施工原則，施工時(shí)要結(jié)合現(xiàn)狀交通道路狀況，視情況予以加固、保護(hù)。施工中應(yīng)要求施工單位加強(qiáng)對(duì)單位出入口、道路交叉口的維護(hù)，協(xié)調(diào)施工單位與當(dāng)?shù)貑挝坏年P(guān)系。具體施工時(shí)，根據(jù)施工方案及現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)情況，局部交通組織還應(yīng)進(jìn)行靈活機(jī)動(dòng)的調(diào)整，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

4.2 主體結(jié)構(gòu)施工的監(jiān)理

本車站為地下結(jié)構(gòu)，整個(gè)車站基本處于水位之下，根據(jù)招標(biāo)文件的要求，地鐵車站主體和人行通道防水等級(jí)為一級(jí)，風(fēng)井、風(fēng)道等輔助結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí)，防水要求高，混凝土自防水是防水工程的關(guān)鍵。在主體結(jié)構(gòu)施工過程中，加強(qiáng)混凝土自身質(zhì)量的控制，監(jiān)理采取駐場(chǎng)形式進(jìn)行混凝土源頭控制，對(duì)混凝土原材料、配比等進(jìn)行監(jiān)督。現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑前，應(yīng)了解掌握其天氣情況，做好相應(yīng)的防護(hù)措施;其現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作必須到位，澆筑過程中加強(qiáng)振搗質(zhì)量的控制;澆筑后的養(yǎng)護(hù)工作必須到位，減少由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生的裂縫，針對(duì)季節(jié)性混凝土施工，制定相關(guān)質(zhì)量控制措施。

在對(duì)車站各部位的模板及其模板支架進(jìn)行檢查驗(yàn)收。應(yīng)檢查模板的尺寸是否正確，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)凈空尺寸及預(yù)留洞口尺寸，該部位模板支撐必須具有一定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及嚴(yán)密性?；炷潦┕み^程中加強(qiáng)巡視檢查，避免洞口跑模。如出現(xiàn)跑模現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行模板糾正，如糾正不了，待拆模后及時(shí)進(jìn)行處理，避免影響后續(xù)安裝或盾構(gòu)施工。

混凝土施工前，應(yīng)對(duì)所施工段的所有預(yù)埋件進(jìn)行全面的核查，確保其預(yù)埋件的位置及數(shù)量滿足設(shè)計(jì)要求，并對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行加固，避免由于混凝土施工對(duì)預(yù)埋件形成沖擊，使預(yù)埋件的位置發(fā)生偏移，從而影響后期安裝及盾構(gòu)的進(jìn)出洞施工。

由于工期要求緊，對(duì)主體結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件的裂縫控制與防治措施要到位，嚴(yán)格對(duì)站臺(tái)層底板坡度、站臺(tái)板軸線、屏蔽門幾何尺寸、站廳層樓面平整度、軌頂風(fēng)道預(yù)留孔位置、埋件準(zhǔn)確性進(jìn)行控制。

4.3 高支模施工的監(jiān)理

（1）審查施工單位上報(bào)的施工方案，必須經(jīng)過專家論證并按照專家組意見進(jìn)行修改完善，各方簽字手續(xù)齊全，簽字人員有效。

（2）對(duì)高支模的原材料進(jìn)行控制。檢查已進(jìn)場(chǎng)的腳手架構(gòu)配件的出廠質(zhì)量合格證，檢查使用的鋼管是否存在彎曲、變形、開裂、鉆孔、嚴(yán)重銹蝕等影響施工安全的質(zhì)量問題，嚴(yán)禁使用有嚴(yán)重變形、損傷、銹蝕的門架及配件。督促施工單位在使用前對(duì)構(gòu)配件進(jìn)行取樣送檢，檢測(cè)合格后方可投入使用。

（3）搭設(shè)前，檢查施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的架子工的《特殊作業(yè)操作證》是否滿足施工安全要求，架子工必須持證上崗;項(xiàng)目部是否進(jìn)行了安全技術(shù)交底，安全教育等保障施工安全的資料是否完整、具體、明確及針對(duì)性強(qiáng);安全防護(hù)必須滿足要求。

（4）搭設(shè)過程中，嚴(yán)格按照通過審核的方案對(duì)其高支模的間距、步距、掃地桿、剪刀撐等進(jìn)行控制，桿件的接頭分布及可調(diào)頂托的設(shè)置必須滿足規(guī)范要求。高支模搭設(shè)完成后，嚴(yán)格按照程序要求組織驗(yàn)收，通過驗(yàn)收合格后，方可組織下道工序的施工。

5 結(jié)語

地鐵工程建設(shè)項(xiàng)目影響范圍廣、安全系數(shù)要求高、施工質(zhì)量要求嚴(yán)、施工環(huán)境復(fù)雜以及使用的專業(yè)知識(shí)類型比較多等，因此，監(jiān)理工作在地鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中必不可少。施工單位在使用BIM技術(shù)以后，顯著提升了整個(gè)工程項(xiàng)目的施工效率和施工質(zhì)量，能夠真實(shí)展現(xiàn)每道施工的組織形式和施工順序，解決了交叉作業(yè)問題，可獲得更加符合工程項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)情況的施工方案。

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