技術助力北京新機場線

文｜楊保川 龐東風

北京新機場線工程位于北京南部三環以外區域，是一條連接中心城與新機場的軌道交通線路。線路途經大興、豐臺兩個行政區，是市區直達新機場的軌道交通專線，設計時速高達160km/h，是國內城市軌道交通領域列車首次采用架空式接觸網供電線路。新機場線線路全長41.36km，其中：地下線和U型槽23.65km，高架和路基段17.71km，共設有3站2區間。

采用BIM技術原因

北京軌道交通新機場線一期工程土建施工01標段采用BIM技術是施工環境復雜和標段結構形式復雜。線路西側為京霸高鐵，結構距離16.7m，東側為廊涿城際，結構距離50m，特別是京霸高鐵與新機場線基坑距離較近，最小距離僅5.3m，基坑開挖安全隱患較大。

標段結構形式復雜，包含明挖閉合框架1870m、U型槽1130m、路基1390m，且路基和U型槽、閉合框架結構共構，交叉施工多、難度大。明挖區間圍護結構為圍護樁+內支撐形式，土方開挖、樁間噴射混凝土、防水、主體結構、吊裝作業等和內支撐體系交叉施工，工序銜接難度大。

BIM技術應用

1.項目部駐地布置優化

利用BIM技術做好現場文明施工方案優選和規劃施工布置，全方位服務現場綠色文明施工管理,通過Revit軟件建立臨時設施CI標準化族庫體系，依托場地模型對臨時設施進行虛擬布置，形成設計圖，指導臨時設施工程現場施工。

項目部駐地設置在永興河南側，新機場線東側，占地面積3960m2，項目部辦公區采用集成式活動房搭設，共2層，占地1250m2，職工生活區采用集成式活動房搭建，共2層、2棟，占地1090m2；公共區設置伙房、食堂、消防泵房、停車位等設施，占地1620m2；所有走廊、陽臺、樓梯等全部封閉。所有硬化場地均鋪設透水磚。

辦公區為2層集成式活動房，共31間，建筑面積1104m2，設置辦公室、會議室、監控室、BIM工作室、衛生間等，除主要領導為單間外，其他部門人員均集中辦公；公共走廊寬度2m，采用玻璃窗全部封閉。

宿舍樓為2層集成式活動房，共2棟36間，建筑面積864m2，除主要領導為單間外，其他管理人員2-4人/間；另設置男女衛生間、淋浴間等生活設施；公共走廊寬度2m，采用玻璃窗全部封閉。

公共區設置單層伙房、食堂、消防泵房、門衛室等設施，共5間，建筑面積300m2，室外布置停車位、駐地大門等設施，停車位2.5×5m=7.5m2，共18個，駐地大門寬度6.5m，一側設人員通道，寬度2m，設置閘機和門衛室。

明挖結構基坑開挖期間，上下基坑采用“組裝懸掛式馬道”，在基坑護坡樁冠梁上設置三角托梁，托梁下方懸掛步梯，步梯采用十字盤塔梯搭設，隨基坑開挖逐步接長，隨明挖結構施工逐層拆除，搭拆方便，安全可靠，整齊規范，可多次周轉。

根據軌道公司相關文件要求，工程開工前需編制《綠色文明施工專項方案》并經專家論證評審后方可開工。項目經理部編制《綠色文明施工專項方案》完成后，經二公司、城建軌道公司審批完成后于2017年3月27日經過專家論證通過，為后續項目部駐地建設和施工現場綠色文明施工提供技術方案支持。

2.基坑開挖及支護方案BIM模擬交底

經理部在明挖閉合框架段圍護結構施工前，采用BIM技術對施工臨設布置、施工方案、施工工藝流程進行模擬，用于對施工人員進行交底和指導施工。

建立基坑支護BIM模型，檢驗施工圖紙錯漏點，并通過BIM施工模型為基礎載體，驗證支護方案的可行性并考慮到施工過程中的施工安全等多種因素，基坑圍護結構設計方案變更，取消頂部放坡，變更為無放坡的支護方案。

3.主體結構施工模架體系方案BIM模擬

本標段閉合框架結構、U型槽側墻模板體系采用可移動式單側支模架+木工字梁技術。可移動式單側支模架整體穩定性好，強度高。該體系支模時間短，可有效縮減工期，同時可多次周轉使用，降低成本，且施工質量能夠保證，有效節約施工材料。

本項目閉合框架頂板支撐體系采用盤扣式腳手架+鋼木復合龍骨形式。該形式腳手架強度高、剛度強、穩定性可靠，施工安全得到有效保障。施工時可模塊化、工具化作業，搭拆快捷，大幅提高施工效率，同時節約用鋼量和木材使用量，有效降低施工成本和節約材料。

經理部在閉合框架段主體結構施工前，采用BIM技術對施工臨設布置、施工方案、施工工藝流程進行模擬，用于對施工人員進行交底和指導施工。

4.創新技術應用

（1) VR技術應用

建立基坑開挖施工、項目部場地布置和土建主體結構完工三個VR虛擬場景，并在VR環境下，工人可在安全的環境下自由觀察任何構件，有效的提高工人的文化水平，促進安全文明工地的建設。

(2） AR技術應用

AR技術掃描二維碼,用手機對焦底圖，即可查看四導洞模型，并展示四導洞施工工藝，使施工交底隨時隨地都能展開。

（3）3D打印技術應用

將BIM模型轉化，嘗試使用3D打印機將施工臨時圍護構件打印為實物構件。用于輔助施工交底。

BIM應用效果

BIM具有高度可視化、參數化、直觀方便溝通協調等特性，極大地方便和加快了工程人員對項目構成、施工方案、結構構造形勢的理解，減少溝通成本。通過此次工程施工BIM技術應用，總結出改進方向和措施：

1.BIM建模與應用改進計劃

總結梳理完善軌道交通BIM技術體系，目前僅為地下閉合框架結構、U形槽結構和路基結構的BIM建模和應用體系，下一步工作中增加完善軌道交通橋梁結構和隧道盾構結構的BIM建模和應用，形成完整的城市軌道交通土建結構BIM技術應用體系。

總結完善BIM工作，制定BIM實施標準規范，為后續項目的BIM技術實施開展提供參考依據。整理現有模型構件庫，建立構件庫創建和存儲標準，為后續項目的BIM實施打下基礎。

2.BIM人才培養改進計劃

組織項目部工程師加強學習BIM理念，加強BIM軟件的操作使用，發揮工程師專業技術扎實的特點，培養成為BIM應用型人才；培養或引進BIM軟件型人才，負責研究、學習、開發用于項目BIM應得BIM軟件工具，提升團隊BIM技術水平；組織培養 BIM管理型人才，熟悉BIM的工作流程與項目業務工作，組織協調管理項目BIM工作，保證各項工作的高效有序進行；定期組織BIM技術交流會或專項BIM技術培訓，增強BIM技術水平。如軌道交通領域BIM技術軟件專項培訓。

3.BIM應用點創新與挖掘

結合軌道交通工程的特點，挖掘創新BIM應用點，將BIM理念融入到工作中，提高項目管理水平和技術水平；挖掘BIM應用點與工程的實際結合，解決實際工程中遇到的問題，提高項目技術水平和施工質量水平。

下一步工作計劃

將BIM模型根據施工流水段拆分。模型關聯施工進度，輔助進行即時施工進度推演分析。探索挖掘3D打印與施工的結合，打印制作等比縮放的可組裝拆卸的施工過程構件，BIM+VR/AR虛擬預演和3D打印模型的實際操練，虛實結合，全方位保證施工工藝方案的可行性。

探索挖掘三維掃描技術與施工的結合，建立施工完工后的三維掃描點云模型，與BIM模型對比分析，檢驗施工質量。在現有施工環境條件較差時，通過三維掃描建立施工環境真實掃描模型。輔助分析確定施工方案。