BIM在地鐵明挖車站施工過程的應用

劉明鳴

中鐵二十二局集團軌道工程有限公司 北京 100001

正文：

在我國經濟發展相對較好的一些準一線城市中，城市人口呈現為非常顯著的逐年遞增趨勢，這使得城市交通問題越來越嚴重。在交通立體化的網絡建設中，挖掘開發地下交通空間資源隨之成為了解決城市交通問題的主要方法。在這樣的背景和大環境下，城市地鐵建設進入到了飛速發展的關鍵時期。明挖車站是地鐵建設中的重要方法，但因當前技術有限的原因，使得地鐵的明挖車站土建工程極易對周邊管線、周圍建筑物以及土層穩定等帶來影響。建筑信息模型（BIM）是一種集合了工程學、建筑學以及土木工程的重要工具，其主要包括了以三維圖形為主、物件導向、建筑學相關的電腦輔助設計，其可針對施工項目的全過程來加強對整個項目的全面管理，從而更好的保障工程的準確性、高效性。筆者在地鐵明挖車站土建工程中，優化工程全面管理，提出了BIM技術的應用，現對其具體情況總結如下。

1 BIM技術的概述

BIM主要是指建筑信息模型，根據美國對BIM的定義來看，其認為BIM實際上是一種對建筑項目功能和物理特征的綜合表達方法，是一種較為典型知識資源的共享方法，能夠為建筑項目全生命周期提供各方面必須的信息，以便其決策參考所需，同時在項目實施各個階段，借助該項技術，其還可為項目主體提供相應的項目信息共享知識，確保各方面操作更為協調。BIM技術實際上是一種基于通信技術和計算機技術基礎上的操作技術，一種全新的技術方法，在建筑行業已經得到了公認，并且被廣泛運用到了施工過程中，同時這也是CAD技術運用于建筑行業一種非常重要的體現，在推動建筑行業持續發展中具有至關重要的意義。BIM技術使得以往傳統的數據傳遞方式與信息的存儲方式得到了改變，促使施工項目各個主體方之間的溝通交流的實現了有效強化，同時促使整個信息得到了全范圍的共享，從而促使建筑行業信息化技術得到了進一步的提升。

2 工程概況

某市地鐵車站位于濱海大道位置某路口，該地鐵站的東北角是一個13層的住宅小區，車站的西南角是一座220KV變電站，車站的上方分別有兩條35KV高壓線電纜架空通過，東南角是一座高爾夫球場，西南角是一處商業出租場地。該車站的整體結構屬于地下三層三跨的箱型的框架結構，站臺則設計為島式站臺，其整個站臺的寬度為13m，車站的主體結構的整體長度大約為521m，結構頂板覆土的厚度約為3.2m，標準段的寬度大約為21.9m，底板埋深大約為26.8-29.3m。該地鐵車站的主體結構主要運用明挖順作法來進行處理，基坑圍護則主要運用φ1000@1400鉆孔灌注+φ609 t=16鋼支撐來構建起內部的支撐結構。

3 BIM建模分析

本項目運用Autodesk公司所研發的Revit軟件來進行BIM建模，結合本項目地鐵車站的實際情況構建起一個三維模型，借助Revit軟件不僅能夠呈現出較為完美的建筑物效果，同時其結構的信息、材質以及參數等均能夠實施自由的設定，見圖1。

圖1 地鐵車站基坑支護三維模型

4 BIM在明挖車站施工中的應用

4.1 管道模型分析

本項目前期涉及管道遷改共6種10條管線，可供管道遷改的空間狹小且2次轉彎，轉彎時管道上下交叉重疊，為避免管道間出現施工干擾，因此根據管道遷改設計圖紙，借助revit軟件建立三維模型，施工前進行管道遷改“碰撞試驗”，見圖2。

通過管線遷改模型的建立，6種管線有一個綜合直觀的立體效果呈現，發現了設計中存在的一系列問題，比如說：解決了管線遷改綜合設計圖與各類專業設計圖紙路徑不符的問題，解決了管線綜合設計圖僅考慮安全間距而未考慮管線檢查井具體尺寸而發生干擾的問題，也解決了局部管線交叉發生碰撞的問題，為順利開展后續施工提供了極大的便利。

圖2 管線交叉重疊重新調整相對位置

4.2 基坑模型分析

借助Revit軟件基于本項目的實際情況完成地鐵車站三維模型的構建，結合本項目的實際情況來看，通過project軟件完成來對整個工序時間、順序的合理安排，并借助該方法，對基坑開挖的處理方法進行了對比。通過對比結果顯示，在相同的施工條件下，雙側放坡開挖臺階收坡法能夠更好的提升土方開挖速度，節約了工期，見圖3。

圖3 基坑開挖虛擬建造模型

4.3 雙向開挖臺階收坡法

在進行車站土方開挖的過程中，針對中間采取拉槽放坡開挖，兩側采取臺階預留反壓土開挖的處理方法，借助這種處理方案，能夠有效實現基坑開挖安全以及提高施工進度，保證了后續TBM過站節點要求。具體的施工處理方法如下：

（1）冠梁下首層的土方在進行挖掘的過程中，應當首先設置在第一道鋼支撐位置0.5m以下部位，沿著基坑的縱向拉槽來實施開挖處理，槽的兩側頂則需要各自保留3m左右的工作平臺，為第一道鋼支撐施工以及后續網噴提供相應的工作平臺。

（2）針對雙側臺階的頂部可以結合項目中鋼支撐位置的具體情況做出相應的調整處理，以確保樁間噴射混凝土能夠得到更好的實施，又能夠借助該平臺來實現對鋼支撐的安裝處理，使得鋼支撐不會對整個土方開挖施工帶來任何不利影響，實現對整體施工進度的提升。

（3）考慮到雙側均有土方，各層之間需要保持平臺預留土與基坑拉槽開挖始終保持同步，循環進行，直到開挖至距離基底標高20-30cm，再通過人工或設備進行修整，使其能夠達到標高位置，以此實現對基底土穩定性的保障。

（4）拉槽放坡完成后進行臺階收坡，臺階的高度保持在2.5m-3m范圍內，在實施收坡處理期間采取分層分片對稱開挖處理原則，保證開挖過程基坑側壁受力均衡，見圖4。

圖4 臺階收坡示意圖

4.4 BIM技術的應用效果

本項目在地鐵車站土建施工過程中，借助BIM技術的運用，對施工前期地下管線遷改方案進行了優化，避免施工過程中的方案變更而延誤工期。對土方開挖方案進行了調整，由單側開挖改為雙側開挖，場內道路也進了重新規劃，有原來的單向放坡雙車道，優化為基坑中段側向進出通道單獨設置，環向車流進出場地，通過這種方式處理，能夠實現土方開挖進度提升，加快了現場施工進度，保證基坑開挖安全的前提下保證了施工工期。在主體結構施工中利用新技術對各種結構尺寸及預留孔洞更加直觀的對工人進行交底，取得良好效果。

為此，本項目在進行土建施工期間，借助BIM技術能夠實現對整個項目順序、時間的模擬操作，從而發現施工方法存在的問題，提出新的處理技術，從而確保項目施工安全、質量、進度、效益得到更好的提升。

5 結論

BIM技術已經在國內外各個建筑工程領域得到了廣泛運用，并且經過大量的工程實踐證實了BIM技術的有效性和實用價值，不僅能夠實現對施工情況的模擬，制定科學的施工進度計劃，優化施工方案，同時還能夠實現對工程造價的控制。在地鐵明挖車站土建施工期間，借助BIM技術可以更好的實現對各個操作環節的檢查，以便更好的采取有效的施工管理措施，保障項目的順利推進。