BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的應(yīng)用

阮丁

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，湖北武漢 430000）

0 引言

城市軌道交通工程與城市普通基礎(chǔ)性建設(shè)工程以及其他商業(yè)建筑工程相比，其具有施工周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)投資大、專業(yè)涉及廣、施工風(fēng)險(xiǎn)大、不可控事物多的特點(diǎn)。如果城市軌道交通工程一直采用傳統(tǒng)的施工方式進(jìn)行施工，在一定程度上會(huì)直接影響城市軌道交通的建設(shè)以及后期運(yùn)營(yíng)。因此，對(duì)于城市軌道交通工程的施工，相關(guān)建設(shè)單位應(yīng)該積極改革創(chuàng)新施工方式，進(jìn)一步提高城市軌道交通工程的施工質(zhì)量和施工效率。而BIM 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，對(duì)完善城市軌道交通工程各施工階段的工作、提升城市軌道交通工程的質(zhì)量，有重要意義。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)的簡(jiǎn)稱，其是一種基于設(shè)施物理以及功能特性數(shù)字表達(dá)的全新建筑技術(shù)。BIM 技術(shù)具有數(shù)字信息可視化、建筑模型直觀化、施工工作環(huán)節(jié)模擬化的特點(diǎn)。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)分析，BIM 技術(shù)是建筑行業(yè)施工技術(shù)方面的一項(xiàng)重大變革，其對(duì)提升整體工程質(zhì)量、把控重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)、嚴(yán)格控制工程預(yù)算等有重要作用[1]。在城市軌道交通行業(yè)中科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，以及將BIM 技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)融合應(yīng)用，使我國(guó)的城市軌道交通行業(yè)得到了飛速發(fā)展。

2 BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在我國(guó)城市軌道交通行業(yè)施工階段擁有廣泛的應(yīng)用，其在城市軌道交通工程施工階段中的工程設(shè)計(jì)、施工場(chǎng)地科學(xué)規(guī)劃、城市軌道交通工程施工模擬、工程施工進(jìn)度把控、施工工程造價(jià)把控以及施工安全控制等方面發(fā)揮著極為重要的作用。

2.1 BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用

在城市軌道交通工程中科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，不僅可以有效提高設(shè)計(jì)工作的效率，同時(shí)可以整體提高工程設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)可視性、圖紙出圖效率、設(shè)計(jì)成本控制等方面工作的質(zhì)量和效率。其作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

第一，在城市軌道交通中的道路翻新和管線改遷方面。在城市軌道交通工程實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，往往會(huì)涉及很多工作細(xì)節(jié)，其中最突出的就是市政道路管線的更改變遷工作和市政道路的翻新工作。在實(shí)際工作中，為了使這兩項(xiàng)重點(diǎn)工作能夠順暢地開展，在工作中需要科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，將整體工程附近的道路信息以及建筑信息通過(guò)三維立體模型的形式展現(xiàn)出來(lái)，如工程周邊的大型建筑信息、整體地形特點(diǎn)、各種交通管線以及交通設(shè)施等信息。得到工程周邊具體三維立體信息之后，相關(guān)工程建設(shè)單位要積極協(xié)調(diào)各部門工作，共同商討制訂工程施工方案，這樣能有效控制工程施工的銜接性，提高整體施工工程的質(zhì)量和效率，有效促進(jìn)市政道路翻新以及相關(guān)管線更改變遷工作更快更好地完成。

第二，BIM 技術(shù)在管線布局以及碰撞檢測(cè)工作的作用體現(xiàn)。在軌道交通工程實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，常常會(huì)面臨城市市政工程中復(fù)雜的機(jī)電類工程，此類工程不僅施工環(huán)境復(fù)雜、施工操作空間狹窄，并且因?yàn)槟昃檬薰ぷ魅藛T疏于管理，各種管線的布置極為雜亂無(wú)序，這些情況都會(huì)為城市軌道交通工程的施工建設(shè)帶來(lái)極大的困難。為了有效解決這一問(wèn)題，在實(shí)際工作中相關(guān)工程建設(shè)單位要積極應(yīng)用BIM 技術(shù)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境建立三維立體模擬模型，對(duì)雜亂無(wú)序的各種管線進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的排查，進(jìn)而有效避免施工管線與工程施工構(gòu)件、管線與管線之間發(fā)生碰撞。與此同時(shí)，合理應(yīng)用BIM 技術(shù)，還能夠?qū)ε鲎矙z測(cè)的結(jié)果進(jìn)行細(xì)致科學(xué)的分析，并依托BIM 技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)處理能力，得到相應(yīng)設(shè)備管線的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。得到相應(yīng)數(shù)據(jù)之后，實(shí)時(shí)傳輸給各個(gè)相關(guān)職能部門，使其在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)相關(guān)管線進(jìn)行科學(xué)調(diào)整與修改[2]。這樣不僅能有效避免施工矛盾的產(chǎn)生，還可以進(jìn)一步優(yōu)化城市軌道交通的工程設(shè)計(jì)方案，減少不必要的工程施工，極大地節(jié)約工程施工成本。

2.2 BIM 技術(shù)在施工場(chǎng)地規(guī)劃工作中的應(yīng)用

城市軌道交通工程具有施工場(chǎng)地環(huán)境狹窄、周邊建筑影響大、施工關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)[3]。在城市軌道交通工程的不同施工階段，經(jīng)常受到各種管理單位和施工設(shè)備限制，尤其是在工程施工后期，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境規(guī)劃的影響更為明顯。為了提高施工質(zhì)量和效率，優(yōu)化施工環(huán)境規(guī)劃，工程建設(shè)單位應(yīng)科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃，降低工程風(fēng)險(xiǎn)和成本。BIM 技術(shù)在工程施工場(chǎng)地規(guī)劃中的作用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

一是對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境中大型機(jī)械設(shè)備的規(guī)劃。在實(shí)際情況中，城市軌道交通工程的施工離不開塔吊、大型鉆機(jī)、大型泵車等機(jī)械設(shè)備，而這些機(jī)械設(shè)備的高效運(yùn)用需要進(jìn)行嚴(yán)格的場(chǎng)地測(cè)算和施工場(chǎng)地規(guī)劃。如果在對(duì)這些大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行場(chǎng)地測(cè)算時(shí)，還是按照以往傳統(tǒng)的圖紙測(cè)算法或者現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)法進(jìn)行測(cè)算，會(huì)出現(xiàn)測(cè)算結(jié)果偏差、測(cè)算時(shí)間周期長(zhǎng)、人力物力投入大等情況，不僅會(huì)影響城市軌道交通工程的施工進(jìn)度，也會(huì)大大提高整體工程的施工成本。而BIM技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用就可以有效解決這一問(wèn)題。以城市軌道交通工程施工必需的大型塔吊設(shè)備為例，如果科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行三維立體模型的建立，根據(jù)工程實(shí)際施工特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以直觀地觀察出整體塔吊的安放位置、調(diào)整計(jì)劃、實(shí)際施工等情況，進(jìn)而更為精準(zhǔn)地規(guī)劃出塔吊的安放位置以及后期應(yīng)用規(guī)劃，從根本上解決測(cè)算周期長(zhǎng)、人力物力投入大的問(wèn)題，進(jìn)而有效提高整體施工效率。

二是對(duì)人流進(jìn)行規(guī)劃。在城市軌道交通工程設(shè)計(jì)規(guī)劃工作中，人流規(guī)劃是施工規(guī)劃中的重要工作之一，其對(duì)后期軌道交通工程的實(shí)際使用有著極為重要的影響。而在人流規(guī)劃中，科學(xué)引入BIM 技術(shù)可以對(duì)軌道交通工程中的車站、候車大廳、進(jìn)站口、出站口等公共空間進(jìn)行人流流動(dòng)的真實(shí)模擬。在具體工作中，可以以BIM 三維立體模型為核心載體，結(jié)合相應(yīng)的人流分布數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)車站公共空間、工程施工場(chǎng)地、工程工作人員辦公區(qū)域以及生活區(qū)域的人流流動(dòng)模擬、車輛流動(dòng)模擬以及緊急情況人流疏散模擬。并且，BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)軌道交通工程在實(shí)際運(yùn)行中的碰撞模擬，可以更早地發(fā)現(xiàn)人流流動(dòng)與車輛流動(dòng)是否會(huì)發(fā)生碰撞的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸車輛是否會(huì)與工程周邊建筑物、市政道路發(fā)生沖突。同時(shí)，借助BIM 三維立體模型，可以動(dòng)態(tài)模擬出遇到緊急事件時(shí)各種不同類型的施工人員緊急撤離的情況，進(jìn)而科學(xué)規(guī)劃出合理的疏散路線和緊急避難路線。

2.3 BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程施工模擬中的應(yīng)用

科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)可以在城市軌道交通工程施工前對(duì)整體施工過(guò)程以及重點(diǎn)施工階段進(jìn)行模擬，以此檢查城市軌道交通工程施工方案的科學(xué)性和可實(shí)施性。

在具體工作中，可以依托BIM 技術(shù)3D 立體模型，并深入結(jié)合工程施工期間的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而形成包含時(shí)間元素的4D 模型，從而直觀地查看整體工程不同工作階段的施工進(jìn)度。

在此基礎(chǔ)之上，將施工進(jìn)度與工程施工所需的建設(shè)資金、建筑材料供應(yīng)等工作進(jìn)行科學(xué)關(guān)聯(lián)，從而提前制訂相應(yīng)的供應(yīng)計(jì)劃，并及時(shí)向相關(guān)投資單位和建設(shè)單位進(jìn)行反饋，以保證整體工程建設(shè)所需物資的充分供給，有效提高整體工程管理工作的可操控性。BIM 技術(shù)在整體工程施工模擬中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

一是可建性模擬。在城市軌道交通工程實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，不同類型的施工工作，在同一施工地點(diǎn)同一施工時(shí)間交錯(cuò)施工的情況經(jīng)常出現(xiàn)，這會(huì)給不同類型施工作業(yè)的組織協(xié)調(diào)帶來(lái)很多困難。而科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以借助三維立體模型在虛擬的環(huán)境空間內(nèi)對(duì)工程施工場(chǎng)地規(guī)劃、工作順序梳理、工程安裝設(shè)計(jì)等工作進(jìn)行模擬，以最科學(xué)的形式確定不同類型施工工作開展的順序，盡量減少各施工工作的交叉碰撞，在保證施工進(jìn)度不受影響的前提下，盡可能減少整體工程成本的投入。

二是對(duì)大型設(shè)備安裝路徑的模擬。在城市軌道交通工程傳統(tǒng)的施工過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)工作不合理、操作不規(guī)范導(dǎo)致的大型設(shè)備損壞、大型設(shè)備維修的情況。而通過(guò)BIM 技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用，可以對(duì)大型設(shè)備的安裝路徑進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的模擬，依托BIM 技術(shù)強(qiáng)大的直觀化、可視化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效避免設(shè)計(jì)不合理的情況，進(jìn)一步提升大型設(shè)備的使用效率[4]。

2.4 BIM 技術(shù)在工程施工進(jìn)度把控方面的應(yīng)用

城市軌道交通工程的施工進(jìn)度把控，一般包括施工進(jìn)度計(jì)劃制訂以及施工進(jìn)度把控兩個(gè)方面的工作。

傳統(tǒng)的工程施工進(jìn)度把控工作，主要依靠工程施工圖、管線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖等，這種施工進(jìn)度把控方式有時(shí)會(huì)出現(xiàn)工程施工信息丟失、無(wú)法發(fā)現(xiàn)施工工作沖突、施工進(jìn)度跟蹤困難，以及施工數(shù)據(jù)信息分析錯(cuò)誤等風(fēng)險(xiǎn)。一旦施工進(jìn)度把控工作中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都會(huì)嚴(yán)重影響整體工程施工的效率。

科學(xué)應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以將整體工程施工中的不同環(huán)節(jié)以三維立體模型的形式展現(xiàn)出來(lái)，便于工程進(jìn)度把控人員更直觀地監(jiān)督各個(gè)施工環(huán)節(jié)的重點(diǎn)工作以及重點(diǎn)施工信息。并且，將時(shí)間元素融入三維立體模型，能形成系統(tǒng)化的4D 工程施工進(jìn)度模型，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工進(jìn)度、工程施工所需物資消耗、成本數(shù)據(jù)信息的高效管理，進(jìn)而達(dá)到科學(xué)合理把控整體工程施工進(jìn)度的目的。

除此之外，依托BIM 技術(shù)對(duì)施工工作環(huán)節(jié)的模擬，可以預(yù)先觀察判斷出影響施工進(jìn)度的各項(xiàng)緊急情況的出現(xiàn)，從而提前制訂相應(yīng)的解決方案，進(jìn)一步保證整體工程順利推進(jìn)。

2.5 BIM 技術(shù)在工程施工造價(jià)管理方面的應(yīng)用

在城市軌道交通工程施工階段的造價(jià)管理工作中，主要包括工程進(jìn)度計(jì)量、施工工程款支付、投資成本管理等工作。在整體工程造價(jià)工作中科學(xué)引入BIM 技術(shù)，可以有效控制工程施工階段的造價(jià)工作。基于BIM 技術(shù)強(qiáng)大的3D 展現(xiàn)技術(shù)，有效融合時(shí)間元素便能形成BIM 4D 工程進(jìn)度管理模型，而基于BIM 4D 進(jìn)度管理模型再融入經(jīng)濟(jì)成本數(shù)據(jù)信息，便能形成能夠有效控制工程施工成本的BIM 5D 工程造價(jià)控制模型。

借助BIM 技術(shù)強(qiáng)大的可視化、直觀化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，管理人員可以對(duì)施工階段的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行施工材料的有效控制。一方面，保證足夠施工材料的充足供應(yīng)，另一方面，根據(jù)科學(xué)的施工測(cè)算，可以有效控制施工材料的消耗，進(jìn)而達(dá)到有效控制施工成本的目的。除此之外，根據(jù)BIM 技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)的應(yīng)用，還可以根據(jù)整體工程的實(shí)際施工特點(diǎn)，及時(shí)修改變更工程造價(jià)計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的進(jìn)一步科學(xué)控制，以有效降低整體工程人力物力的投入。此外，利用BIM 技術(shù)對(duì)整體工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，還能有效杜絕施工材料浪費(fèi)的情況，進(jìn)一步優(yōu)化工程成本管理。

2.6 BIM 技術(shù)在施工安全控制方面的應(yīng)用

在城市軌道交通工程實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，施工安全控制是一項(xiàng)極為重要的工作。在傳統(tǒng)的工程施工安全控制工作中，主要是依靠工程施工安全巡視控制人員對(duì)工程施工安全進(jìn)行把控，巡視人員主要依靠相應(yīng)的工程施工數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備對(duì)施工工作進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)，在這一過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況，會(huì)影響安全控制工作效果。而科學(xué)運(yùn)用BIM 技術(shù)，不僅可以依托直觀的數(shù)據(jù)信息體現(xiàn)，對(duì)施工過(guò)程中的各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的把控，還可以及時(shí)對(duì)不合格的施工工程及時(shí)制訂調(diào)整計(jì)劃，從而降低施工返工情況的出現(xiàn)概率。除此之外，依托BIM 技術(shù)強(qiáng)大的可視化功能，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工程安全交底工作。在實(shí)際施工工作中，通過(guò)BIM 技術(shù)建立相應(yīng)的施工三維立體模型，能夠以直觀的動(dòng)畫形式生動(dòng)形象為施工人員展示重點(diǎn)施工工作以及危險(xiǎn)施工工作，使施工人員充分了解重點(diǎn)施工工作的要點(diǎn)以及錯(cuò)誤施工導(dǎo)致的危險(xiǎn)。這樣可以使施工人員能夠在施工時(shí)更加重視安全施工的重要性，進(jìn)而在施工時(shí)保持精神高度集中。并且，借助BIM 技術(shù)進(jìn)行施工安全模擬，還可以對(duì)實(shí)際施工時(shí)可能出現(xiàn)的緊急狀況進(jìn)行安全防范以及安全處理演練，及時(shí)做好相關(guān)安全事故的處理工作，進(jìn)而有效提高工程施工的安全性，并降低工程施工安全事故發(fā)生的概率。相信，通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高城市軌道交通工程施工質(zhì)量和施工效率，保證整體施工能夠安全、有序、保質(zhì)、保量地完成。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)城市軌道交通事業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)整個(gè)施工工程的管理和控制提出了更高的要求。在城市軌道交通工程施工過(guò)程中科學(xué)引入BIM 技術(shù)，可以對(duì)施工工作的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的模擬和監(jiān)控，以保證整體工程能夠保質(zhì)保量地完成。相信通過(guò)廣大軌道交通工程從業(yè)者的不斷努力，我國(guó)城市軌道交通行業(yè)一定能得到快速穩(wěn)定的發(fā)展。