BIM技術在地鐵工程數據庫中的應用研究

龍梅 李博勤 李國鑫

摘要：BIM信息模擬技術是一項科學合理、便于復查、信息透明的系統性工程，依靠該技術各個參與者可以針對相關數據進行調整溝通，實現建筑模型信息的共享。文章介紹了BIM技術應用的特征，并以南寧地鐵1號線為例，研究了BIM技術在地鐵工程規劃、設計、建設、運營管理等方面的應用要點。

關鍵詞：BIM技術;地鐵工程;數據庫;建立應用;研究

0 引言

在大數據不斷深入發展的信息化時代，我國科學技術水平日益提高，傳統的建筑工程生產模式已經滿足不了社會經濟文化高速發展的需求。隨著現階段新的生產力和生產方式逐漸發生改變，BIM技術在時代發展的需求中應運而生，其通過所建立的三維建筑模式為促進現代化建筑工程項目發展作出了積極貢獻。在實際運用中，BIM技術具有承載大量數據的數據庫，數據庫中大量的相關綜合性數字化信息起到為工程項目設計、施工和運營管理提供數據支撐的作用，并能夠實現所涉及的各生產管理部門對數據的協同和共享。基于此，面對施工技術難度復雜的地鐵工程項目，通過BIM技術建立地鐵工程數據庫并應用實踐，能夠為項目施工建設管理提供科學的決策依據。

1 BIM技術應用特征

BIM技術是一項工程施工當中的重要應用型技術，其基本意義在于能夠以三維數字技術實現為基礎，發揮其基本的功能，使信息修改更為便利。BIM技術能夠給建筑物的物理信息進行系統地標注，包括建筑物的地理信息、空間位置、基本尺寸和基本材質。同時，BIM也能夠在土木工程項目成本控制中發揮積極作用。其特征如下：

（1）可視化。可視化通常可以將其解釋為所見即所得。利用其可視化特點，工程參與者可以輕松獲得相關的建筑模型信息，可將模型三維化便于工作人員進行分析，解決二維施工圖所造成的諸多不便，最大可能地降低建筑模型信息的錯誤傳遞。通過BIM技術的可視化特征，實現建筑信息的可視化，便于直觀了解到建筑項目設計建造運營過程的各項流程。

（2）協調性。協調性特征是工程項目建設過程中的關鍵內容，主要是由于建筑工程結構十分復雜，涉及諸多專業內容，需要良好的協調性才能使整個項目順利運轉，達到有效節約成本以及按時交工的目標。BIM技術可促進建筑項目的協調性，其將各項專業集成至平臺，將傳統二維圖紙解決不了的問題，透視到三維模型中進行優化解決。

（3）模擬器。模擬技術的主要特征，不僅是能夠模擬建筑物，還可以做到模擬實際施工中無法實現的事物。在設計環節可以通過BIM技術對項目進行構筑模擬;在施工環節，該技術可以進行4D進度模擬;在后續的運維環節，可以將相關安全緊急情況進行模擬，尤其是火災，高密度人員區域的疏散等，確保整個項目的安全性。

2 BIM技術在地鐵工程數據庫中的應用

基于BIM技術在工程項目建設應用中的優越性特征，筆者結合自身工作的實踐經驗對其所在地鐵工程數據庫應用展開分析。根據廣西交通職業技術學院與南寧軌道交通集團有限責任公司的合作協定，以地鐵1號線為例，對軌道交通路網規劃、設計、建設、運營管理等方面情況進行介紹，分析了軌道交通設計的重難點，特別是在施工生產建設過程中BIM技術應用要點。

2.1 具體應用步驟

BIM技術應用在地鐵工程施工安全上需要將各個元素進行融合和有機利用。通過BIM技術從最初的管理方案到工程驗收，將各項工序進行有機配合才能對整體進行無遺漏的控制和管理，特別是將安全問題和安全生產意識進行到底。為突出安全管理的效果，我們可以將BIM技術運用在施工設計圖上，用更直觀的方式呈現出最優的施工方案。

（1）將地鐵工程項目模型構建起來，在施工的過程中結合模型，運用BIM技術讓施工的現狀和管理模式更直觀地呈現出來。（2）對地鐵工程項目的安全信息進行集成，運用BIM技術構建的模型與之前其他技術構建的模型最本質的區別，是包含了工程施工安全的多項信息，在實際的處理過程中更加直接、高效。（3）以之前構建的安全管理模型系統為載體，充分利用該系統中包含的數據和信息，及時對工程的安全施工方案進行調整，并且將相關的流程和操作過程細化，對施工的第一現場進行還原度盡可能高的模擬。

2.2 地鐵車站結構框架

南寧地鐵車站采用明挖的方式居多，主要結構為雙層雙框模式，這就需要結合車站的實際情況建立對應的車站結構模型框架數據庫。如雙層三跨車站模式是通過12個族類型參數完成相應的控制，通過采用BIM技術將復雜的構建模式進行優化，將許多的構建環節與步驟進行了省略，極大地降低了整個車站結構框架模式形成的時間。在構建縱向立柱牌數據的時候，需要通過對車站長度及其他數據進行核算并生成，計算速度大大增加，提高了整個車站結構架構的效率。車站結構數據庫的優勢在于能夠完成數據的實時更新，利用相關維度對車站結構框架進行整體的控制分析[1]。圖1所示為地鐵采用明挖法施工車站結構。

2.3 鋼筋混凝土樁

地鐵工程建設中的鋼筋混凝土樁數據庫文件需要提前做好，便于在后續相關技術應用時可以直接調用與優化。鋼筋混凝土樁數據庫的主要優點在于可以結合8個維度，如樁半徑、樁頭長、樁尖半徑、樁身長等，對整個鋼筋混凝土樁進行控制分析[1]。鋼筋混凝土樁的情況會隨著相關參數的改變而進行調整，從而滿足整個地鐵工程的具體需要。

2.4 地鐵工程基于數據庫的施工優化方案

BIM數據庫多應用于初期地鐵建模，不僅速度快，而且參數化的控制節點便于整個車站模型的調整，有利于后期地鐵工程的持續優化與補充。充分運用BIM技術構建地鐵數據庫模型，使得整個模型具有更高的科學水平，且更具有可操控性。另外，將BIM數據庫應用到實際地鐵車站施工可保證現場施工的準確性，對現場施工狀況的深度模擬有利于地鐵建筑規劃的優化，從理論角度利于地鐵車站建筑項目的完成。例如通過地鐵工程BIM技術模擬基坑開挖的土方模型，通過挖掘機將每一次開挖的土方數量進行平均預估，再將模型劃分為固定標準的立體房模型，并對現場開挖施工進度進行實時模擬，使得整個開挖土方的工程具有可參考性。

2.5 現場施工中BIM技術應用

現階段對于地鐵施工的要求越來越高，不僅追求速度，而且對于地鐵建設的質量和外觀都有更高的要求，地鐵工程的設計施工也越來越復雜。在地鐵施工的過程中會用到很多的機械設備、施工原材料和構件預制品。其中，機械設備安裝不規范會給施工帶來潛在的危險，原材料多次搬運和裝卸會增加材料損耗與浪費，構件預制品堆放與組裝不當會影響施工效率和安全。地鐵施工環境復雜多變，存在較多的不可控因素，利用BIM技術管理現場施工成為提高生產效率的重要舉措，可以有效減少地鐵工地的潛在隱患，避免發生事故。在地鐵基坑開挖過程中，BIM技術可以模擬基坑開挖模型，通過Revit建立起三維虛擬模型，安排虛擬的開挖施工作業，對每次開挖土方量進行分析統計，對每項施工工序方案進行優化（如圖2所示）。BIM技術可以對施工現場生產作業進行實戰模擬，把材料搬運的全過程分階段做成課件，實時動態化地把控施工原材料管理，并通過模擬發現實施方案中的漏洞，根據模擬的結果進行優化，不斷完善施工組織方案，節約資源和成本，避免安全隱患發生。

2.6 安全組織管理的BIM技術應用

一些潛在的風險因素要是未能及時發現和處理，容易給地鐵工程帶來重大的安全隱患。如果運用BIM技術建立工程項目模型，對安全因素進行歸類和具體化分析，能夠有效地識別安全風險因素。BIM技術立體模型還可以對信息進行歸類和匯總，提高安全風險因素的識別度。目前國內對于如何將該技術應用于地鐵工程安全施工管理上尚處于摸索階段，在全面性和規范性上還需進一步探索研究。首先是精細化安全組織管理需求，大多數地鐵工程項目的施工和管理辦法較為傳統，具有一定的認識局限性，在管理組織上可能難以做到精細化，導致大多數工程項目存在管理效率低的安全隱患。BIM技術依托于信息化技術，能夠實現科學化、精細化管理需求，因而被大量運用到安全管理上。實現工程項目精細化安全管理，應根據需求制訂量化標準，根據職能、崗位等劃分具體職責，對地鐵工程項目安全管理進行檢查整改，BIM技術在支撐持續跟蹤檢查方面能夠使得總體目標實現精細化、標準化。

3 結語

由于BIM技術產生于國外，我國的地鐵工程也是在改革開放這幾十年才大規模興起的，相對于國內的建筑業來講BIM技術屬于比較新穎的信息化技術。BIM技術作為工程項目生產建設重要的應用型技術，其基本意義在于能夠以三維數字技術實現為基礎，發揮其基本功能，更加便利地修改各項信息，并進行深化。本文以地鐵工程項目為例，展開BIM技術在地鐵工程項目建設控制中的應用研究，得出以下結論：

（1）利用BIM技術能夠創新和集成地鐵工程項目各個環節，并能夠通過具體的計算與分析，對項目進行發散性構思，優化項目建設方案[2]。

（2）充分利用BIM技術建立地鐵工程數據庫對項目建設進行優化和效益分析，并根據成本控制策略，落實成本最低化原則，對項目全過程的設計進行分析和施工模擬，節約項目建設成本，提高項目生產建設質量，確保地鐵工程項目建設效益。

（3）BIM技術在安全組織管理的應用不再局限于傳統意義上的管理模式，它通過對地鐵施工進度進行相應的動態精細化的安全管理，搭建精確、細致、及時、靈活的安全組織管理體系，通過細化管理層實現大范圍、深層次的管理，避免傳統管理過程中的指揮路徑過長和不能及時溝通的問題，實現地鐵項目施工的安全可控性。

參考文獻：

[1]邢 民.基于BIM的地鐵數據庫建立及其應用[J].廣東土木與建筑，2018（4）：55-58.

[2]馬文娟.基于BIM技術在工程項目成本控制中的應用[D].蘭州：蘭州交通大學，2016.