BIM技術在非標準地鐵車站施工中的應用

王少民 周曉冬

(1中交第一公路工程局有限公司， 黑龍江 哈爾濱 150070；2東北林業大學土木工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

1 BIM技術發展的現狀

我國工程建設行業從 2003 年開始引進 BIM 技術，BIM的發展得到了我國政府和行業協會的高度重視。近幾年，BIM作為新一代建筑行業創新技術已經被廣泛認可，我國“十二五”規劃總體思路和戰略部署中也將其作為今后發展的目標。2011年5月，住建部發布的《2011～2015建筑業信息化發展綱要》，也將BIM的推廣應用納入其中。2015年6月為進一步推動BIM在我國建筑領域的應用，住房城鄉建設部發布了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》，該《指導意見》指出：到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用；到2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區的新立項項目，在勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM技術的項目比例達要達到90%。

目前BIM技術在軌道交通領域中的應用主要集中在采用相關軟件對車站的土建施工進行優化，管線綜合設計及裝修效果的模擬等方面。從行業宏觀層面上講，我國BIM 的應用尚未形成完善的BIM標準體系，仍處在探索階段。

地鐵項目BIM技術更多的是在車站施工中的應用，城市軌道交通工程具有專業多、投資龐大、建設周期長、地下空間局促、涉及單位眾多、運營管理復雜等特點。在城市軌道交通工程中，BIM技術的應用面廣泛，可產生很高的應用價值，掌握BIM技術，將是未來建筑企業向軌道交通領域業務拓展的強力助推器和核心競爭力。

2 傳統施工技術存在的問題

2.1 作業指導書、技術交底內容冗長、繁瑣且與實際脫節

技術人員在編制傳統的作業指導書和技術交底時，內容文字堆積、冗長，致使協作隊伍對內容認識不全不清，在日后現場施工過程中發生與交底不符的現象。作業指導書、技術交底由于過分依托過往工法，進而忽視施工現場環境變化、勞動力配置和工裝設備等情況，對這些問題如果沒有及時采取積極有效的整合措施，將產生和施工現場脫節、作業指導書和技術交底不能發揮其作用的問題，導致技術交底失誤。

2.2 施工技術停留在二維視角

在現今越來越復雜的施工過程中，不同專業之間的相互干擾越來越多，不同專業之間的相互協作要求也越來越高，這一點對于大工作平面下的工程技術人員提出了更高的要求，二維視角考慮問題已經不能滿足施工技術需求。

2.3 進度、技術和安全難以權衡

施工進度作為項目管理中的一項至關重要的內容，直接關系到項目的形象和經濟效益，施工安全的控制是項目管理實現安全生產目標的重要一環，而作為施工項目的基石，施工技術必須依托規范和工法，兼顧安全、質量，并與施工進度統籌協調。在現場施工過程中，極易產生犧牲技術和安全以追求施工進度，最終發生不可逆的技術或安全事故。

3 項目介紹

3.1 工程概況

本文將以作者所在的項目為案例，進行BIM技術應用分析，本項目為哈爾濱市軌道交通3號線二期工程TJ-17標，由中交一公局三公司承建，為BT項目，以正在施工的工農大街站為例，該車站位于麗江路與工農大街交口以北，沿麗江路南北向偏道路西側布置，車站周邊主要以居住建筑、市政綠地為主，客流、車流較為密集，除西南象限為市政綠地，其余各象限均為帶底商的居民樓。車站小里程端與盾構法區間隧道相接（盾構接收），大里程端與暗挖法區間隧道相接。其中，主體建筑面積為9267.17㎡，附屬建筑面積為3387.15㎡（含地面建筑），共設4個出入口（其中2、3號口各設有一支口過工農大街）、無障礙出入口與1號出入口結合設置、1個消防疏散口（地面亭與 3b號口合建）以及 4組風亭（含 2、3號口各設置的一處排煙風井）。車站軌面埋深約16.00～19.53m，車站中心里程處覆土厚度5.4m。

3.2 結構形式

在結構設計上，本車站為地下兩層（局部三層）島式站臺車站，地下一層為站廳，地下二層為站臺。站臺寬度11m，左右線間距為14m，車站長度138.1m，結構寬 19.7m（最寬處 44.15m）。計算站臺長度 118m，車站公共區為單柱雙跨矩形框架結構，橫向柱網尺寸為 9.15m+9.15m，縱向柱距為 9.0m，大里程端設備區為雙柱三跨矩形框架結構，橫向柱網尺寸為 6.50m+6.50m+5.30m（加寬段8.75m+4.60m+8.75m），縱向柱距為9.0m（加寬段為6.50m+6.60m）。車站主體采用明挖順作法施工，車站主體圍護結構采用800mm厚的地下連續墻+φ1000mm鉆孔灌注樁，設1道混凝土支撐加4道鋼支撐（局部5道），首道支撐為鋼筋混凝土支撐。

4 項目難點

4.1 工期緊迫

本工程是哈爾濱市重要的市政工程和民生工程，扣除春節假期、當地長達 4個多月的冬休期，有效施工時間十分緊迫，對施工生產效率要求非常高，深基坑支護體系與土方開挖的施工組織是本工程的難點。

4.2 結構復雜

本工程結構形式復雜，施工難度大，包括主體結構、附屬結構、出入口、風亭等，特別是中板上夾層板結構、車站與外掛附屬接頭構造、車站與出入口接頭構造，結構精度要求高。

《公約》構建了一個全面有效的反腐敗國際司法與執法合作機制框架，該框架為締約國開展反腐敗國際刑事合作奠定了國際法的法律基礎，并為締約國進一步締結或完善相關的雙邊或多邊協定或條約，提供了有效的法律指南。因此我國反腐敗法律應盡快與《公約》接軌，制定關于國際刑事司法協助與合作方面的法律法規，盡快建立引渡合作機制、資產追回機制和缺席審判制度等，促進反腐敗國際合作的發展。

4.3 現場協調難

本工程占用市政道路面積大，立體交叉作業多，涉及的專業分包單位多，因此對施工總平面布置要求高，需要實現人、機、料的合理配置。

5 BIM實施策劃

本項目為城市軌道交通地鐵車站項目，具有施工環境復雜、交通協調困難、結構形式多樣、對施工技術、質量要求高、項目管理工作較難控制等多項難題。傳統的項目管理模式對其進行全過程控制及精細化管理存在相當的困難。在項目初期，項目技術團隊組織實施BIM策劃，積極引入BIM技術，重點分析項目工程中可能遇到的難點，明確BIM應用目標、組織架構、應用流程及質量控制體系等，為項目的順利開展打下了良好基礎。

5.1 應用目標

對機電施工圖，施工節點，分項工程進行深化設計；對重難點施工方案進行驗算模擬，工況模擬，方案模擬；輔助施工過程進行工業化制造安裝，數字化現場施工，信息化管理。

5.2 組織架構

項目部成立了由項目經理任BIM總負責人、生產經理負責BIM具體實施、總工程師為BIM技術總監、各部門分工合作的完善的組織架構。

5.2-1 項目BIM組織架構

5.3 應用流程

為保障項目BIM工作的順利正常開展。項目部規范了BIM工作流程。依據項目應用目標，制定符合要求的設計、應用、拓展流程。

5.4 質量控制體系

通過模型自審、互審、終審、定期例會、獎懲措施等多種辦法保證BIM工作的質量滿足項目服務需求。

6 BIM模型應用

在實施BIM技術的前期模型創建階段，BIM便已發揮了其作為輔助項目技術工作的作用，隨著項目工作的推進展開本項目BIM深化工作已有如下成果：基于BIM模型進行會審發現土建與機電圖紙問題，對各種管線進行綜合排布，模型算量，方案優化，碰撞檢查。

6.1 模型審核

由于該項目主體結構涉及專業多、形式復雜、功能多樣等特點，一些設計上不合理之處在傳統圖紙會審中難以發現，如土建建筑和結構圖紙核對不詳細；建筑圖和結構圖孔洞位置不一致；預留孔洞大小、位置錯誤；孔洞表與圖紙標注尺寸不一致；剖面圖和平面圖開洞尺寸不一致；孔洞位置與墻體及結構有沖突等問題。

發現圖紙問題及時反饋填寫問題清單，規范工作流程，過程管理到位。目前已累計發現圖紙問題53個，在施工前及時將圖紙問題交由設計單位審核調整，避免了后期返工，節約了生產成本。

6.2 基于BIM的模型建造

三維可視化功能再加上時間維度，可以進行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協同，建設方、設計方、施工方、監理方可以提前了解工程建造的全過程。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監控，可以降低決策風險，減少安全和質量問題的發生，增強施工組織設計的指導性。

6.2-1 工農大街站BIM模型

6.3 碰撞檢查

利用BIM可視化技術的特性，突破了傳統2D設計圖的限制，提高施工圖檢查效率與精確度。預留洞、預埋件在使用中出現偏差、遺漏和管線碰撞情況；管線的最低標高不符合凈空高度要求的情況；管線所處位置堵到了空調風口的情況；需要維護的部位維護人員無法到達的情況等，通過局部調整、深化設計，能夠更好地指導施工，最大限度地減少因返工而造成的成本支出。

6.3-1 利用BIM軟件，快速查找各專業管線碰撞位置并進行深化修改6.4施工方案優化與對比

本工程在開工之初就對應用BIM技術運行方案優化進行了精心策劃，模型創建完成與初步問題調整后，項目部組織各有經驗的生產經理，技術負責人對模型進行會審，使得豐富的施工經驗與直觀的模型相結合，優化方案。

6.5 模型算量

在BIM建筑信息模型中，在三維模型上賦予它在整個建筑生產生命周期里的各種信息（幾何信息、材料性能、構件屬性等），自動生成明細報表，同時一處設計變更，工程量統計也相應更新生效，做到工程量與模型的完美掛鉤，達到模型即圖紙的效果，進而消除工程預算外變更減少造價估算耗費時間，使合同價格進一步降低，有助于我們進行成本綜合分析，合理安排項目資金使用計劃，產生模型高于圖紙的效能。

6.5-1 導出的結構柱混凝土工程量明細表

6.6 三維技術交底和人才培養

依托于BIM的模型，通過Revit、Navisworks、3Dmax軟件，技術人員可以制作三維技術交底，以技術指標、資源配置、工藝要點為核心，以工藝流程為主線，以信息模型為載體的可視化展示系統，每一道工序的模型按使用需要包含空間相對位置、幾何參數、邊界條件，與實體尺寸相符的外形輪廓、緊前緊后工序模型的關聯關系等。改變了以往傳統技術交底的模式，結構圖、細部詳圖、鋼筋放樣及位置等都由2D圖紙變成了三維模型，使技術交底更易于管理人員和施工作業層人員接受和理解，縮短了工人培訓的時間，為施工生產質量提供了有力保障，有利于企業年輕技術人員的培養，不斷加強企業后備力量。

6.6-1 三維鉆孔灌注樁鋼筋籠模型

7 BIM技術前景展望

BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，在提高生產效率、節約成本和縮短工期等方面有著重要作用，可以大幅提高項目的精細化技術水平。BIM作為信息技術發展的必然產物，在工程管理過程中體現出的可預見性、直觀性、模擬性、優化性，尤其針對地鐵車站項目的應用研究與實踐具有更加廣泛的意義。

[1]杜欣.BIM在地鐵車站中的應用.四川建筑.2015.

[2]王瑋.非標準地鐵車站機電綜合管線設計探討.智能城市.2017.

[3]王慧琛,李炎鋒,趙雪鋒等.BIM 技術在地下建筑建造中的應用研究—以地鐵車站為例[J].中國科技信息.2013.