基于BIM技術的城市軌道交通建設管理研究

劉景鐸

（天津市地下鐵道集團有限公司，天津 300381）

0 引言

BIM技術在城市軌道交通工程的設計、施工等環(huán)節(jié)均能夠發(fā)揮重要作用，同時能夠較好地服務于工程造價控制和進度管理。為保證BIM技術最大化地發(fā)揮自身優(yōu)勢，需要把握各環(huán)節(jié)控制要點。

1 城市軌道交通建設管理中BIM技術的應用路徑

城市軌道交通工程存在投資大、周期長、準公共產品、技術要求高、系統(tǒng)復雜等特點，因此，對建設管理工作提出較高要求。通過應用BIM技術，設計單位、建設單位、施工單位、監(jiān)理單位、造價單位、監(jiān)管單位能夠實現充分的溝通與合作，使城市軌道交通工程的設計階段、造價階段、施工階段管理均能夠獲得有力支持。

1.1 設計階段

BIM技術具有多維模擬功能，通過3D乃至4D模型對工程進行實景模擬，能夠順利實現城市軌道交通工程設計優(yōu)化。通過直觀觀察內部構造、分析壽命周期，能夠有效規(guī)避城市軌道交通工程施工環(huán)節(jié)的專業(yè)沖突，進而獲得最優(yōu)設計，這一過程中涉及的客觀場地評價、多種方案對比、碰撞檢驗等內容同樣屬于BIM技術應用重點。

1.2 造價階段

BIM技術能夠為造價分析人員和設計人員提供更高效的溝通平臺，為造價計算準確性提升帶來積極影響，主要表現為縮短計算周期、縮短不同專業(yè)對接時間、提高數據準確性、增加造價工作連貫性和數據統(tǒng)一性。通過應用掙值法，可實現對城市軌道交通工程的動態(tài)造價管理。掙值法涉及ACWP、BCWS、BCWP三個基本變量，分別代表完成工作量的實際成本、計劃工作量的預算成本、完成工作量的預算成本，計算公式分別如式（1）～（3）所示[1]。

BCWP=預算單價×某時間點累計已完成工作量（3）

結合上述公式并結合BIM模型開展績效分析、成本偏差分析，即可開展動態(tài)造價管理。

1.3 施工階段

BIM技術應用主要體現在虛擬施工、關鍵工藝展示、技術交底，通過充分發(fā)揮計劃具備的可視化、自動算量、可模擬性特點，能夠更好地保障施工安全、質量及效率。

2 城市軌道交通建設管理中BIM技術的應用

2.1 工程概況

以某城市軌道交通地下島式車站為例，該工程全長539.7m、高13.8m、寬21.1m，主體寬度為12m，采用2層設計，地下一層、二層分別為站廳層、站臺層。由于工程不屬于標準化車站，存在狹長且窄小空間，主體上方有一條景觀河，且設計與施工需要考慮遠期地塊商業(yè)開發(fā)，對施工造成了一定的安全隱患。此外，案例工程位于城市核心地段，內部配套管線和外部市政管網較多，錯綜復雜的管網對設計和施工也提出較高要求。為使建設管理取得預期效果，案例工程在BIM技術應用方面投入大量精力并最終取得預期效果。

2.2 設計階段

（1）三維可視化

為準確表達設計意圖，案例工程與周邊構筑物的空間關系通過BIM技術實現直觀展現，包括車站站位、附屬結構等。在BIM技術模擬下，車站內部走廊、設備用房、公共區(qū)域的空間合理化布局得以實現，直觀的方案比選也為設計方案優(yōu)化提供有力支持。

（2）圖紙錯漏碰缺檢查

工程設計思路無法通過二維圖紙全面反映，為規(guī)避圖紙錯漏碰缺問題，必須充分考慮多專業(yè)交叉融合帶來的影響。通過應用BIM技術，可以得到準確的平立剖面，這源于BIM技術模型的同步更新功能支持，設計階段案例工程因此實現21處圖紙錯漏碰缺規(guī)避，施工階段同時實現5處場地圖紙錯漏碰缺規(guī)避，相當于節(jié)約45d工期，有效節(jié)約了建設成本。

（3）管線綜合設計

案例工程選擇正向設計工作流程進行管線綜合設計，具體如圖1所示。通過模擬碰撞檢查，能夠有效預防設計階段三維空間管線存在的硬碰撞問題，管線排布方案優(yōu)化也能夠獲得充足依據，進而實現正向設計出圖，有效規(guī)避傳統(tǒng)設計問題引發(fā)的管線碰撞問題，圖2為正向設計示意圖[2]。

圖1 管線綜合設計流程

圖2 正向設計示意圖

（4）檢查孔洞預留

孔洞遺漏在傳統(tǒng)設計中屬于常見問題，不準確預埋孔洞很多時候會影響施工成本和進度，嚴重時還可能產生安全隱患。因此，應充分應用BIM技術進行預留孔洞設計，提前精確定位管線預留孔洞，為各單位協(xié)同作業(yè)提供依據。

（5）統(tǒng)計房間面積明細

結合消防驗收等需要，在BIM模型支持下，設計人員提取工程內站臺、站廳、設備區(qū)域面積信息，獲得常用面積指標。模型修改過程中的關聯修改基礎因此夯實，快速精準統(tǒng)計在房間布置優(yōu)化等方面也發(fā)揮著積極作用。

2.3 施工階段

（1）模擬場地布置

結合具體的施工方案部署，明確了施工場地在不同施工階段需要設定的臨時設施，科學劃分施工場地中的生活區(qū)和施工區(qū)。在臨時設施布置預演展示、行車路線確定、明確各工種及專業(yè)干擾等方面，BIM技術的作用也得到充分發(fā)揮，為方案穩(wěn)定、各專業(yè)溝通交流提供有力支持。

（2）模擬交通導行

BIM技術在交通導行方案制定中同樣得到充分應用。結合案例工程的三個建設階段，包括現狀、主體結構、附屬結構，通過動態(tài)模擬演示交通導行方案在不同工況下的變化，保證了方案的可行性。

（3）模擬市政管線切改

結合地下管線切改方案，BIM模擬能夠直觀展示管線現狀，同時實現各階段切改方案對比，為各方交流、方案優(yōu)化提供支持。案例工程涉及電力、燃氣、熱力、通訊、雨水、輸配水6種管線搬遷，通過對管線搬遷進行模擬，BIM技術應用事先消除42處管線碰撞問題，節(jié)約了約60d工期。

（4）安全風險源監(jiān)控

案例工程處于較為特殊的地理位置，車站主體與最近建筑的距離為32.21m，因此，在風險監(jiān)控方面投入大量資源，設置的監(jiān)測點包括支護樁頂水平及豎向位移、地表沉降、地下管線豎向位移、建筑物豎向位移、地下水位、立柱結構豎向位移、鋼支撐軸力，通過提前預埋風險源監(jiān)測點并通過BIM技術進行模擬，有效規(guī)避了相關安全風險問題。預埋前需要通過BIM技術建立豎向位移監(jiān)測點模型，同時需要在施工過程中建立混凝土支撐軸力、立柱結構監(jiān)測點的模型，全方位監(jiān)控車站結構傾斜、沉降，輔以數據協(xié)同向風險源監(jiān)控平臺同步實時數據，順利實現直觀、形象、便捷的安全風險源監(jiān)控。

（5）施工進度模擬

結合車站結構圖和施工組織計劃，主體及附屬結構模型按照31個施工段拆分，同時對柱、板、梁、墻開展標準化編碼，保證實際進度與分區(qū)分構件相匹配，同時引入軟件Navisworks開展4D進度模擬，施工進度最終得到科學管控。

3 結語

綜上所述，BIM技術能夠較好地應用于城市軌道交通建設管理中，該應用在設計、施工階段均具有良好表現。為進一步優(yōu)化城市軌道交通建設管理，BIM技術應用還應聚焦精細化管理模式、風險預警系統(tǒng)建設、TOS系統(tǒng)等第三方管理平臺的引入，為進一步優(yōu)化城市軌道交通建設管理提供保障。