地鐵車輛段工程施工關鍵技術與施工管理

李 濤

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430000）

近年來，我國大力發(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。地鐵車輛段工程通常具有專業(yè)要求高、覆蓋面廣、學科交叉范圍大等特點[1]，無法形成標準化和模塊化的模式，因此地鐵車輛段工程在施工管理中存在較高難度。而在現(xiàn)階段地鐵交通項目建設中，關鍵施工技術的合理應用能夠進一步提升車輛段施工水平，結合對施工管理工作的科學實施，有助于車輛段施工的順利進行。

1 相關概念

1.1 地鐵車輛段項目建設分析

地鐵車輛段施工涉及諸多領域專業(yè)，除常規(guī)的土建施工專業(yè)之外，還包括對采暖、照明、軌道、通風、電力、路基、信號等專業(yè)的建設，其專業(yè)交叉融合使得車輛段施工難度加大。而要想做到對車輛段施工的順利開展，需要加大對專業(yè)接口的協(xié)調(diào)管理力度。可依據(jù)對現(xiàn)場情況的分析進行內(nèi)部協(xié)調(diào)的優(yōu)化，通過對各參建單位的統(tǒng)一管理、規(guī)劃來提升車輛段施工的順暢性。

1.2 BIM 技術簡介

BIM 技術，其英文全稱為Building Information Mode ling，其中文全稱為建立建筑信息模型，主要通過采集建筑工程項目中的各種相關工程信息數(shù)據(jù)，進行建筑模型的三維圖像建立，并運用信息數(shù)字化的三維幾何建模方式呈現(xiàn)建筑物的實際狀況。建筑三維立體模型通過將工程項目中從設計到施工運營整個過程所含有的數(shù)字信息、功能要求和性能等建筑信息整合集成，將數(shù)字信息化管理應用于整個建筑項目全生命周期中[2]。在借助BIM 技術前提下所構建出來的建筑設計形態(tài)屬于三維立體模型，可以最大限度地將實體建筑的各種信息全面地反映出來；而在應用表現(xiàn)方面，其所具有的特點不僅包括協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性及可出圖性，同時還包括可視化、模擬性。在工程項目各階段，都可借助BIM 技術將項目未完成的部分繪制出來，從而將與之相關的數(shù)據(jù)信息反映出來，并基于數(shù)字化信息集成的管理思路來對工程項目前期設計、中期施工以及后期運營的全過程展開管理[3]。從地鐵施工的實際流程來看，通過BIM 技術構建專門的施工管理體系，使整個工程以更為安全的姿態(tài)運作，保證相應的職能人員以動態(tài)化的方式了解當下地鐵施工的全部情況，確保各項策略輸出更為安全可靠且高效。BIM 技術應用在地鐵施工的流程中，不僅能在原有的基礎上加強安全性，還能不斷提高工程的效率和質(zhì)量，控制施工成本，對潛在的施工隱患做到第一時間發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化，確保整個工序的穩(wěn)定性[4]。在地鐵項目立項以后，首先應當借助BIM 技術繪制該項目的三維模型，然后基于這一模型所提供的數(shù)字化信息集成來對整個地鐵項目展開管理。

1.3 BIM 在車輛段應用的意義

BIM 是一種可用于建設項目全生命周期管理的可視化技術工具，也是建筑行業(yè)信息技術發(fā)展的必然產(chǎn)物。其中，BIM 技術具有很高的三維可視化程度，數(shù)據(jù)存儲兼容性好，信息集成能力強，在一定程度上促進了建筑信息集成的全面發(fā)展[5]，為建筑企業(yè)實施精細化管理和集約化管理提供了有力保障，也是建筑業(yè)實現(xiàn)綠色、低碳、智能化制造的重要保障。BIM 只是一個建筑信息模型，而BIM 應用平臺具有很強的管理能力、數(shù)據(jù)分析能力和邏輯處理能力。BIM 與車輛段上蓋的整合，利用BIM 的三維可視性及其應用平臺強大的數(shù)據(jù)處理能力，達到強強聯(lián)合、資源整合的目的，可全面提升車輛段施工管理水平[6]。

2 地鐵車輛段施工關鍵技術分析

2.1 地基靜壓預制管樁技術

現(xiàn)階段該技術常用于車輛段軟土地基處理中，為確保該技術應用能夠發(fā)揮出最大價值，需按照以下流程施工。首先以設計標準為參照進行樁機位置的精準定位，在加固樁機前需檢查其垂直度是否符合設計要求；接樁施工前務必保證樁機得到有效加固，在沉樁施工期間要求人員嚴格按照標準要求開展作業(yè)，并做到對打樁作業(yè)、焊接作業(yè)的同步進行。需注意的是，為確保其接樁質(zhì)量符合設計要求，需將接樁高度控制在距地面1m 左右，并以對稱形式來提升焊接作業(yè)質(zhì)量。對于焊渣清除作業(yè)的開展，需確保每次焊接完成后執(zhí)行一次焊渣處理工作，然后等待1～5min 后方可繼續(xù)開展后續(xù)焊接作業(yè)。在實際送樁施工時，相關人員需做到對施工過程的全面觀察，盡可能保證樁體、送樁中心線之間保持同一直線水平，確保其樁體施工質(zhì)量達到標準要求。送樁作業(yè)結束后，施工人員需及時進行樁孔回填處理，確保后續(xù)壓實作業(yè)得以順利開展；待送樁操作結束后進行地基壓實處理，按照穩(wěn)壓、復壓以及終壓的順序開展壓實作業(yè)。需注意的是，復壓次數(shù)需要依據(jù)不同入樁深度來確定，以樁機入土深度8m為界限，在小于8m、大于8m 時復壓次數(shù)需分別控制在3～5 次、2～3 次。針對穩(wěn)壓作業(yè)的開展，需要將穩(wěn)壓時間控制在5～10s 內(nèi)，避免因穩(wěn)壓時間過短而影響到地基壓實質(zhì)量。

2.2 高支模施工技術

現(xiàn)階段高支模施工技術在車輛段施工中的應用較為常見，通常情況下，高支模施工技術應用主要工序包括：（1）基底處理。作為高支模施工的基礎前提，基底處理效果直接影響后續(xù)高支模施工的順利進行。所以為確保高支?；滋幚矸项A期要求，需開展規(guī)范化的土方回填、壓實以及硬化處理作業(yè)；（2）待基地處理結束后開展測量定位作業(yè)，對構筑物軸線、中心線、模板標高等參數(shù)利用全站儀等設備進行測量，以便于后續(xù)模板作業(yè)的開展提供參考；（3）模板支撐體系設計。依據(jù)現(xiàn)場情況的分析進行高支模支撐體系的優(yōu)化設計，采用相符合的高程系統(tǒng)進行支模高度的計算。以相關分類標準為參照進行梁模板的歸類，并合理計算出不同分類梁的截面尺寸。若以梁類別相同為前提，需要以最大受力為基礎進行支撐體系的科學計算。針對板厚度的設計，需依據(jù)其設計標準將其控制在150mm 范圍內(nèi)，并結合現(xiàn)場情況的分析，采用結構找坡的形式進行庫頂?shù)暮侠碓O計。需注意的是，切不可在支撐體系設計結束后直接應用于車輛段施工，需在使用前依照標準規(guī)范進行支撐體系預壓試驗，通過對支撐體系的不斷優(yōu)化來提升高支模施工的穩(wěn)定性。

2.3 鋼網(wǎng)架屋蓋結構技術

鋼網(wǎng)架屋蓋結構在現(xiàn)階段車輛段施工中的應用較為常見，能夠在提升車庫結構穩(wěn)定性的同時，進一步提升車輛段施工的整體質(zhì)量。在實際施工中，為確保其鋼網(wǎng)架的安裝達到預期標準，需要以網(wǎng)架特點的分析為前提，在保證其施工質(zhì)量、效率符合預期標準的條件下進行安裝方法的確定。而縱觀當前車輛段施工的開展，常用的網(wǎng)架安裝方法包括高空散裝法、高空滑移法、整體提升法、分條安裝法、整體頂升法。為確保其安裝效果符合車輛段整體施工需求，需要依據(jù)車輛段實際施工需求的不同，在不同施工條件、環(huán)境下采用合適的安裝方法。而在所有的安裝方法中，高空散裝方法的應用較為常見，在施工期間此方法的應用能夠做到對節(jié)點網(wǎng)架的有效連接。為進一步提升鋼網(wǎng)架的安裝質(zhì)量與效率，可在施工期間以滑移腳手架為載體進行鋼架散件的拼裝施工。

2.4 大體積混凝土技術

車輛段大體積混凝土施工成效直接影響到地鐵交通項目整體運行可靠性。為避免在大體積混凝土施工中出現(xiàn)收縮變形裂縫、貫通裂縫、溫度差值過大等問題，需在施工期間落實以下關鍵基礎措施：依據(jù)車輛段施工要求的分析進行混凝土配合比的優(yōu)化控制，同時在進場階段結合設計要求進行原材料質(zhì)量的嚴控。在混凝土拌制過程中，需摻入適量的緩凝減水劑，并采用具有低水化熱特點的礦渣材料，以此實現(xiàn)對收縮現(xiàn)象的抑制，達到降低混凝土出現(xiàn)裂縫概率的目的；在混凝土配制階段合理控制減水劑、細粉煤灰的摻入量，以期通過合理縮減水泥摻入量來抑制水化熱現(xiàn)象的生成；在混凝土入模階段需重視對其溫度的合理控制，常用方法包括冷水沖洗骨料、拌和水溫度控制等方法，通過降低入模溫度實現(xiàn)對水化熱現(xiàn)象的有效抑制；為有效降低混凝土表面收縮裂縫的產(chǎn)生，需在初凝階段前按照規(guī)范標準開展二次抹壓、二次振搗作業(yè)，并通過表面收水來提升大體積混凝土的凝固效果；養(yǎng)護階段需定期檢查混凝土情況，合理實施相關保溫措施來減少內(nèi)外溫差，并借助灑水等措施來降低表面出現(xiàn)收縮裂縫的概率；為進一步加強對大體積混凝土內(nèi)外溫差的控制，可于澆筑階段進行冷卻水管的預埋，在養(yǎng)護階段定期進行冷水循環(huán)，進而實現(xiàn)利用循環(huán)水來降低混凝土內(nèi)部溫度，做到將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃范圍內(nèi)。

3 BIM 技術在地鐵車輛段施工管理措施

3.1 圖紙會審

與傳統(tǒng)的圖紙會審相比，BIM 模型具有更大的優(yōu)勢。工程開工前各專業(yè)工程師根據(jù)相應專業(yè)的圖紙運用相應的BIM 軟件搭建詳細的三維模型并在BIM 平臺上進行整合，通過整合后的三維可視化模型能更直觀地發(fā)現(xiàn)一體化開發(fā)的車輛段工程施工圖中不同專業(yè)之間的配合問題，通過建模發(fā)現(xiàn)的問題，可生成會審記錄表并提交設計院。同時，應用BIM 技術可以呈現(xiàn)施工過程中易出現(xiàn)問題的重要復雜節(jié)點，通過可視化的三維節(jié)點進行車輛段上蓋施工前的交底，指導施工技術人員和工人進行最優(yōu)施工。

3.2 深化設計

要利用各類BIM 軟件進行深化設計，充分發(fā)揮各類BIM 軟件的功能優(yōu)勢。車輛段工程勁性結構和各類機電消防管線較多，通過BIM 模型的搭建及各專業(yè)工程師協(xié)同對施工模型進行模擬施工，可發(fā)現(xiàn)施工中批量性的問題并制定最優(yōu)解決方案。

3.3 制定BIM 技術實施標準

BIM 技術的深化設計需由具有豐富設計和施工經(jīng)驗的專業(yè)人員帶頭，要以施工圖為依據(jù)結合施工的實際情況進行，并需針對項目的特點或重難點進行分析研究找出最優(yōu)方案。對于車輛段上蓋一體化開發(fā)項目，需在特定的時間和成本內(nèi)建成滿足設計使用功能的車輛段。在這種情況下，在BIM 建模和實際應用方面，應根據(jù)各階段、各專業(yè)的深化需求和特點，制定模型搭建的計劃及深度標準，并結合現(xiàn)場實際需要，增加相應的信息參數(shù)和結果文件的輸出形式。

3.4 構建保障機制

對于車輛段工程，項目部應成立專門的BIM 團隊協(xié)調(diào)組，由項目經(jīng)理任組長，項目總工任副組長，整體協(xié)調(diào)各專業(yè)工程師及現(xiàn)場、設計等資源，保證BIM成果能盡快轉化為有效可行的施工方案。建立BIM 系統(tǒng)保障體系、例會制度、檢查機制，保障在整個項目建設過程中多個環(huán)節(jié)能及時進行溝通。保障BIM 技術在一體化開發(fā)的車輛段工程深化設計中的效果。

3.5 構建以BIM 技術深化為核心的協(xié)同管理模式

在BIM 技術深化設計過程中，加強各專業(yè)、各系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)和溝通管理。車輛段工程關鍵在于鋼結構和勁性結構，鋼結構和勁性結構存在混凝土結構、鋼結構、機電、軌道、設備、道路、消防、暖通等多個相互聯(lián)系的專業(yè)，需在鋼結構和勁性結構開始施工前將各專業(yè)的模型匯集至BIM 平臺，各專業(yè)工程師共同對車輛段結構模型進行分析和施工模擬推演，將施工過程中的問題在模型階段即暴露出來，提前采取措施進行規(guī)避。

3.6 安全管理

將BIM 與安全疏散軟件相結合的創(chuàng)新應用，根據(jù)規(guī)范進行工人疏散仿真模擬。通過疏散模擬，對施工的安全性進行了科學評價。尤其是在環(huán)境復雜的施工現(xiàn)場，更應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。

4 結語

綜上所述，因多專業(yè)領域的交叉融合使得車輛段施工難度加大，為確保其車輛段施工符合標準要求，需對項目建設進行不同關鍵技術的合理應用，進而在提升車輛段施工技術水平的同時，確保地鐵車輛段施工作業(yè)得以順利開展。BIM技術在車輛段工程中的應用，形成了新的可視化技術管理模式，使項目部的精細化管理水平不斷提高。