BIM技術在城市軌道交通工程施工管理中的應用

郭 偉 莫文劍 劉策文

（1.中鐵北京工程局集團（天津）工程有限公司，天津 300131；2.成都云隆科技有限公司，四川 成都 610000）

城市軌道交通是關乎民生社稷的重要工程，其施工質量、安全不僅關系到廣大民眾的人身安全與切身利益，同時，也影響著政府相關部門的公信力與城市形象。因此，社會各界對城市軌道交通工程具有較高的關注度，尤其是對施工的要求與日俱增，按時保質是首要要求。面對繁重的施工任務、復雜的施工環境以及社會各界的高度關注，傳統的交通工程施工技術和管理模式已經難以適應當代城市軌道交通工程的管理要求，亟待變革。

BIM技術作為一種全新的數據化工具，主要是用于工程設計和建造管理等領域，借助參數模型對項目各種數據進行整合分析，提取有價值的數據信息，并在策劃、設計、實施以及維護等環節進行數據共享，以此來幫助工程技術人員實時掌握項目工程情況，作出有利于建筑施工順利進行的有效決策。BIM技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖性等特點，借助BIM平臺，能夠在各個不同階段使項目建設參與方都能進行無縫對接，實現數據共享，從而對工程項目進行更為精準的管理?？偠灾?，BIM技術在城市軌道交通這類較為復雜的項目工程中具有十分重要的優勢。

1 BIM技術在城市軌道交通工程施工管理中的優勢分析

1.1 保障施工質量與安全

城市軌道交通工程項目建設過程中質量與安全是前提和重點，借助BIM技術將工程數據輸入到所構建城市軌道交通模型中，通過模型展示不僅能夠使各參建單位清楚了解整個設計意圖，明確施工重難點，排查建設風險，制定具有針對性的應對措施，確保軌道交通工程項目的施工安全與質量。同時，還能使各參建方能夠直觀、清晰地掌握施工過程中存在的問題，并且通過軌道交通模型能夠實現多維互動，對施工方案進行實時調整，確保實際施工與施工設計吻合，進一步提高施工質量與安全。

1.2 優化施工進度

在借助BIM技術建立城市軌道交通3D模型的基礎上，將施工進度與BIM模型有機結合起來，以此來形成多維信息化模型。 一方面， 將實際施工進度與模型模擬進度進行對比，分析兩者是否存在差異，以此來判斷實際的施工工序、施工進度是否科學合理，如果存在偏差就可以利用模型對項目局部施工計劃進行調整，實現對施工場地的優化配置，確保施工進度符合預期[1]；另一方面，利用BIM工程模型軟件能夠自動檢測碰撞點的位置，從而獲得在工程圖紙設計階段隱藏的缺陷與設計漏洞，及時對設計存在的碰撞點以及不合理的設計進行優化調整，以免在后續施工階段進行返工從而延誤工期。

1.3 控制施工成本

隨著社會經濟的不斷發展，人們對市政基礎設施建設的施工成本關注度與日俱增，利用BIM技術能夠對分包工程量進行合理分配，并且根據工程量能夠制定較為精確的物資采購與資金計劃，切實提高軌道交通項目的預算精確度。同時，還能對項目資金進行動態化管理，直觀快速地完成項目總預算，有效控制施工總成本。

2 BIM技術在城市軌道交通工程施工管理中的具體應用

2.1 工程概況

某城市軌道交通修建2號線，途徑2個站點（含區間），其沿線穿越市中心多個繁華地段，地面建筑與地下管道布置交橫縱錯，整個施工環境相對復雜，在地下隧道施工過程中，一旦出現事故將會導致不可挽回的經濟損失和社會影響。對此，針對軌道交通2號線建設施工過程中易出現的質量安全問題，利用BIM技術構建一個可視化三維管理平臺，對整個項目施工階段進行全面監管。

2.2 基于BIM技術的施工檢測平臺功能

整個可視化三維管理平臺在應用開發上采用WebGIS軟件，用戶只要通過Web就可以登錄系統軟件，當然系統會根據用戶輸入的賬號自動區別訪問權限等級，平臺組織架構如圖1所示。

圖1 組織架構設計圖

2.3 設計階段的具體應用

在2號線設計初期，施工人員可以利用3D技術根據現場實際情況，對車站周邊環境與控制線的位置關系進行可視化驗證，從而構建相對科學合理的施工建筑模型，通常情況下，BIM技術在工程設計階段的具體應用主要表現在以下兩方面。

（1） 現場仿真模擬。可以借助現場仿真模擬系統構建1：1的施工模型，確保施工環境與施工方案相互協調[2]。技術人員通過模擬施工流程，幫助相關部門和負責人掌握線路周邊經濟條件，完善設計方案，以免在出入口或換乘點出現改線、放站等設計失誤。

（2） 實行協調設計。以往傳統的城市軌道交通工程多是由施工設計人員借助圖紙等資料，通過資料互提形式完成相關設計，不同設計人員將會對圖紙上的物理實體進行反復標注和多次計算，這樣一來極易發生設計隱患。但是，借助BIM技術就能夠在一定權限中，設計人員登錄同一辦公平臺對設計模型進行備注、修改和完善，并能夠在模型中直觀體現出來，從而為施工人員提供更為全面的決策。

2.4 碰撞檢測的應用

在以往的施工圖紙中無法對設計環節的合理性與可行性進行檢驗，因此極易導致在工程施工過程中出現各種問題，比如空間設計不合理、結構碰撞等[3]。對此，在2號線工程項目中，就引入了Navisworks軟件，利用其碰撞檢測功能，對2號線工程項目中各專業進行了碰撞檢測，共計檢測出存在碰撞數量150處，通過向設計單位進行反饋，及時對圖紙存在的問題進行了修訂和完善，避免了后續施工過程中由于圖紙設計不合理出現返工或是停工現象的發生，進一步提高了項目施工管理的效率，從而為后續項目施工的有序開展提供了有力保障。

2.5 實施物料跟蹤和管理

在BIM模型中包含整個項目的全部數據信息，同時也涉及建筑材料等內容，因此，能夠在較短時間內查找出材料規格、保修日期、尺寸等信息，并與施工現場所使用的材料進行對比，形成一個全面完善的物料管理板塊，為提高施工質量奠定良好基礎。并且，借助BIM技術能夠對物料進行實時追蹤，同時在模型信息數據共享下，能夠對施工現場使用的材料進行物聯和追蹤，如圖2所示，確保材料符合施工要求，保障施工質量，實現對項目施工全周期的管理。

圖2 模擬現場物聯

2.6 控制現場施工安全

2.6.1 場地布置

借助所構建的BIM模型的可視性特點，對項目施工場地進行三維立體的科學規劃，如圖3所示。具體包括材料堆放區、加工區、倉庫、辦公區以及現場道路等，能夠對施工現場情況進行直觀體現，使得施工空間得以優化，確保了現場施工道路的整潔、暢通。

圖3 施工場地布置

2.6.2 安全交底

同樣借助BIM模型的可視化特點，能夠對施工現場存在的危險源進行識別，開展有針對性的安全檢查，同時，將整個項目施工的安全情況以仿真動畫形式交底給現場操作人員，如圖4所示，提高了安全交底的趣味性，也便于相關人員能夠更加精準的掌握現場情況。

圖4 安全交底動畫

3 區間工程BIM的應用設想

將軌道交通工程盾構掘進過程中所遇到的滲水、破損、裂縫等有缺陷的管片整合到BIM模型中，并按照顏色等級進行分類，如圖5所示[4]。綠色等級代表輕微破損，黃色等級代表一般破損……這樣就能夠在區間工程施工階段及時對存在問題的管片進行修復，在安裝階段也能夠有效避免出現二次破損，同時，針對模型中顯示的橙、紅管片在運營階段需要進行重點監管。

圖5 區間工程BIM應用設想效果

4 結語

總體而言，在政策的逐步完善下，BIM技術在城市軌道交通工程建設中的應用逐步趨于標準化，尤其是在工程建設全過程中得以廣泛應用，由此可見BIM技術具有一定的有效性和重要性。盡管BIM技術有待進一步研發和完善，但是相信通過實踐探索，BIM技術必定能夠得到更為全面的發展，從而為城市軌道交通建設保駕護航。