BIM技術(shù)在地鐵車輛段施工管理中的應(yīng)用研究
——以北京地鐵19號(hào)線新宮車輛段為例

朱偉雄，張立，張通

（中鐵電氣化局集團(tuán)北京建筑工程有限公司）

1 引言

近年來我國(guó)大力發(fā)展城市軌道交通，地鐵車輛段在軌道交通系統(tǒng)中占據(jù)主要地位[1]。地鐵車輛段工程通常具有專業(yè)要求高、覆蓋面廣、學(xué)科交叉范圍大等特點(diǎn)，無(wú)法形成標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的模式，因此地鐵車輛段工程在施工管理中存在較高難度。本文以北京地鐵19號(hào)線新宮車輛段一期工程為案例，旨在研究BIM技術(shù)在地鐵車輛段施工管理中的應(yīng)用價(jià)值，探索BIM在地鐵車輛段施工管理中的發(fā)展路徑，為未來相關(guān)工程建設(shè)提供參考。

2 項(xiàng)目背景

2.1 工程概況

新宮車輛段位于北京市南四環(huán)外，西側(cè)為規(guī)劃槐房新村五號(hào)路，東側(cè)為規(guī)劃槐房北路，南側(cè)為規(guī)劃南公路環(huán)，北側(cè)為規(guī)劃通久路，占地面積約30萬(wàn)㎡。該項(xiàng)目具有建設(shè)規(guī)模大、周期長(zhǎng)、成本高、周邊環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，且建設(shè)過程中涉及專業(yè)眾多、協(xié)作復(fù)雜，施工管理難度大。

2.2 工程重難點(diǎn)

2.2.1 占地面積大單體物多，施工場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜

新宮車輛段占地面積約30萬(wàn)㎡，有咽喉區(qū)、運(yùn)用庫(kù)、聯(lián)檢庫(kù)等17個(gè)單體，且單體面積分布不均。同時(shí)，項(xiàng)目部進(jìn)場(chǎng)之初，車輛段四周規(guī)劃道路尚未完全建成，場(chǎng)地道路較窄，給施工場(chǎng)地組織提出很高的要求。

2.2.2 多專業(yè)團(tuán)隊(duì)協(xié)同施工，組織協(xié)調(diào)難度大

本工程涉及的專業(yè)團(tuán)隊(duì)較多，施工隊(duì)伍工作面相互交叉。人員、材料和機(jī)械設(shè)備投入量大，外部接口多，需要在時(shí)間和空間多維度精準(zhǔn)策劃，以滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求及工期要求。

2.2.3 鋼結(jié)構(gòu)工程體量大，節(jié)點(diǎn)工藝繁雜

本項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)采用勁型鋼結(jié)構(gòu)，單體構(gòu)件尺寸大，且節(jié)點(diǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，需要在構(gòu)件深化與制作方面提高管理精度，以保障構(gòu)件能按規(guī)定技術(shù)要求安裝施工。

3 BIM實(shí)施規(guī)劃

本項(xiàng)目BIM實(shí)施堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)安排的原則。在BIM規(guī)劃中充分考慮項(xiàng)目級(jí)到企業(yè)級(jí)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，在實(shí)施上根據(jù)實(shí)際需要，分步配置、分步實(shí)施、逐步擴(kuò)展，保證BIM實(shí)施的完整性和實(shí)用性。同時(shí)，本項(xiàng)目應(yīng)業(yè)主單位要求，對(duì)各類BIM信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，并與各專業(yè)BIM模型進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)BIM信息的動(dòng)態(tài)更新和資源共享，業(yè)主單位實(shí)時(shí)查詢。根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，制定了實(shí)施應(yīng)用流程，見圖1。

圖1 新宮車輛段BIM實(shí)施流程與框架

4 BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用

4.1 質(zhì)量管理

4.1.1 創(chuàng)建高精度模型數(shù)據(jù)庫(kù)

本項(xiàng)目BIM模型的創(chuàng)建嚴(yán)格執(zhí)行北京城市軌道數(shù)字交底管理手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)并為項(xiàng)目工程技術(shù)管理人員提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，大部分模型精度達(dá)到LOD500。在模型創(chuàng)建過程中執(zhí)行自檢、互檢、專檢的“三檢制”，確保BIM模型與施工圖紙、項(xiàng)目實(shí)體的吻合，最終形成BIM數(shù)據(jù)庫(kù)（見圖2）。

圖2 BIM數(shù)據(jù)庫(kù)

4.1.2 基于BIM開展圖紙會(huì)審

在項(xiàng)目中，采用分布式建模審查的方式，通過建立的高精度BIM模型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中“錯(cuò)、漏、碰、缺”問題，并第一時(shí)間反饋給甲方、設(shè)計(jì)院進(jìn)行修改，提高多方溝通效率[2]。同時(shí)結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)方案的可建造性進(jìn)行分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度要求。

4.1.3 輔助鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

由于該項(xiàng)目運(yùn)用庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)為勁性框架結(jié)構(gòu)形式，且部分結(jié)構(gòu)跨度較大，針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)安裝方案，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行基于BIM的深化設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)流程見圖3。

圖3 運(yùn)用庫(kù)BIM輔助鋼結(jié)構(gòu)深化流程

4.1.4 三維可視化技術(shù)交底

通過BIM技術(shù)對(duì)施工工藝工法進(jìn)行模擬展示，將復(fù)雜的空間關(guān)系和繁雜的制安工藝進(jìn)行合理展示，方便施工作業(yè)人員的理解和應(yīng)用，解決了管理人員和勞務(wù)工人之間因?qū)D紙和規(guī)范理解不同而產(chǎn)生的施工錯(cuò)誤。

4.1.5 建立數(shù)字化場(chǎng)地模型

本項(xiàng)目周邊地理環(huán)境復(fù)雜，施工區(qū)域緊鄰交通要道，材料運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)、堆放與大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)管理難度較大。通過BIM技術(shù)，對(duì)施工各階段的場(chǎng)地地形、既有建筑設(shè)施、周邊環(huán)境、施工區(qū)域、臨時(shí)道路等進(jìn)行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地布置科學(xué)合理[3]（見圖4）。

圖4 新宮車輛段數(shù)字化場(chǎng)地

4.2 進(jìn)度管理

根據(jù)本項(xiàng)目計(jì)算的工程量，結(jié)合總工期計(jì)劃、主要物資總控計(jì)劃、季（月）度計(jì)劃等，編排物資進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃，將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接，使空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D模型中，隨著現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)度，更新各項(xiàng)信息，直觀、精確地對(duì)工程進(jìn)度進(jìn)行管控[4]（見圖5）。

圖5 施工進(jìn)度模擬

4.3 成本管理

本項(xiàng)目基于BIM技術(shù)，將模型與工程圖紙等詳細(xì)工程信息資料有效集成管理，建立基于BIM5D的實(shí)際成本數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了成本、進(jìn)度、材料、設(shè)備等多維度信息，快速準(zhǔn)確分析工程量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行消耗量分析。優(yōu)化材料采購(gòu)計(jì)劃、進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃、消耗量控制目標(biāo)計(jì)劃等，對(duì)材料的計(jì)劃、采購(gòu)、出入庫(kù)等進(jìn)行有效管控[5]。

4.4 安全管理

本項(xiàng)目中首次嘗試了將BIM與安全疏散軟件相結(jié)合的創(chuàng)新應(yīng)用，根據(jù)規(guī)范進(jìn)行工人疏散仿真模擬。通過疏散模擬，對(duì)施工的安全性進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)。尤其是在環(huán)境復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)，更應(yīng)注意安全疏散的問題，保證施工過程中施工人員的安全問題（見圖6）。

圖6 運(yùn)用庫(kù)施工人員疏散軌跡云圖和人員出入疏散時(shí)間表

5 結(jié)語(yǔ)

本文以北京地鐵19號(hào)線新宮車輛段為研究對(duì)象，從實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新實(shí)踐出發(fā)，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的車輛段施工管理體系，確定BIM實(shí)施應(yīng)用的價(jià)值點(diǎn)，解決實(shí)際工程中的相關(guān)問題，減少施工中的返工與浪費(fèi)，提高施工效率，保障了施工質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)，將BIM與安全管理相結(jié)合，改變了傳統(tǒng)的施工管理分析手段，對(duì)施工人員的安全管控提出了創(chuàng)新思路。