BIM技術在地鐵設備安裝施工質量管理中的應用研究

李烜東

摘 要 地鐵工程相較于普通房建工程，有著施工工藝復雜、參建單位眾多、施工周期長、工期緊張、質量標準要求高等特點，而傳統的質量管理方法過于依靠經驗，難以滿足地鐵工程日趨提高的質量要求。而BIM技術參數化、可視化、可模擬、協同性強等優勢能夠有效解決地鐵工程面臨的常見問題，為地鐵施工中的質量科學管理和決策提供高效、可視的智慧、信息化平臺，極大提高地鐵工程設計、施工的效率。

關鍵詞 IM技術;地鐵施工;質量管理

引言

近些年伴隨經濟的飛速發展，全國各大城市紛紛投入大量資源開始建設地鐵工程，每年都有大量的新建的地鐵線路投入運營，在如此大體量的地鐵建設情況下，如何保證地鐵工程質量成為巨大的挑戰[1]。地鐵工程相較于普通房建工程，有著設計維度多、建設周期較長、專業多樣、施工場地小、工作面各專業交叉作業多、設備安裝工程時間短、社會關注度高等特點，而BIM技術參數化、可視化、可模擬、協同性強等優勢[2]能夠有效解決地鐵工程面臨的常見問題，極大提高地鐵工程設計、施工、運營的效率。如何將BIM技術應用于實際工程中，以滿足建筑工程信息化和工程精細化管理的要求，形成適合于地鐵工程的質量管理新方法成為重中之重。

1BIM技術的特點

1.1 可視化特點

BIM技術能夠將以往設計圖上線條式建筑物以3D的形象予以展現，最大限度的表達設計意圖和設計理念，通過3D漫游功能能夠全方位展示建筑模型。在設計檢查階段，BIM技術能夠對設計圖紙進行檢查，從而發現如管線碰撞等一系列問題，以直觀的形式展示設計圖紙中可能出現的錯誤。在施工階段也可以利用BIM技術對施工中關鍵質量節點，如梁板柱結合處等進行3D全方位展示，從而明確質量管控要點[3]。

1.2 模擬性特點

在設計階段，BIM技術能夠幫助設計人員對客流預測、緊急疏散等進行直觀的模擬，提高設計的準確性;在施工階段，BIM技術能夠在施工前對施工方案、施工組織設計進行模擬施工，及時發現質量控制的要點、難點，確保方案合理、有操作性，同時也可以采用模擬的方式進行可視化交底，達到指導現場施工的目的。

1.3 參數化特點

BIM模型能夠將建筑物中每一處構件以參數化的形式進行模擬，并對數據進行統計和分析計算，通過對參數的調整，能夠使構件的尺寸、大小、形狀、材料等進行實時改變，確保模型與參數聯動，達到一處修改處處更新的要求，有利于設計效率的提高。同時各參建單位也可以在建設過程中不斷將相關參數在模型擴充，最終達到完整的建筑模型[4]。

1.4 協同性特點

傳統的設計和施工管理中，信息的傳遞難免在不同階段和不同專業中存在延時，BIM技術能夠提供一個統一的管理平臺，使得參建各方能夠在同一個平臺中采用同一個標準對工程進行管理，確保信息交流無障礙，達到各單位對工程協同管理的目的[5]。

2傳統地鐵質量管理中存在的問題

（1）傳統二維圖紙存在局限性。傳統二維CAD平面圖紙，難以表達建筑的全部信息，特別是地鐵車站，本身位于地下，空間較小，各類管線密布，讀圖過程中經常會出現施工員對圖紙理解有誤，或由于疏忽導致讀圖錯誤等問題。加之在二維平面圖紙中，極易由于設計疏忽導致空間上出現管線碰撞情況，導致進度延誤和質量脫控。

（2）參建各方質量管理方法效率低。在施工過程中，參建各方一般采用工作聯系單、電子郵件、電話等方式進行點對點的方式進行溝通協調，極易造成信息傳遞不及時、信息不對稱等問題，特別是地鐵工程，參建單位相對較多，不暢的溝通通道會嚴重降低質量管理的效率。

（3）空間小、單位多、工序交叉大。地鐵工程因在地下施工，工作面及活動空間受限，特別是設備、系統安裝、裝修階段，由于工種復雜、施工單位多，存在一個工作面、多個單位同時施工的局面。在狹小的空間施工，施工質量、配件加工質量難以保證，施工組織計劃很難編制和落實，在交叉作業中，經常出現各單位相互破壞和干擾，影響施工進度和質量。

3BIM技術在地鐵安裝工程中的應用

3.1 可視化3D模型

首先根據施工圖紙，在BIM軟件中建立完善的構件族庫，項目中的每一個模型均攜帶相應的構件信息，先局部后整體，每個模型的構建均具有可追溯性，其自身攜帶的信息滿足構筑整個模型的條件，再將這些模型在BIM應用軟件Revit中整合，形成整體模型。各類構件族庫信息如圖1。

基于BIM技術的3D可視化模型相較于傳統相比于傳統的二維圖紙更加直觀和形象，能夠方便管理人員更加清晰、快速的了解設計意圖和工程情況，精確制定質量控制方案，明確質量管理要點。此外，通過3D模型現場漫游、動畫演示，模擬施工全過程進行可視化交底，能夠使作業人員直觀領會施工效果和需注意的質量控制難點，取代傳統施工中呆板、難以理解的口頭交底，提高質量管控能力。

3.2 質量問題協同管理

使用魯班協同（Luban Cooperation）建立基于3D模型的質量管理平臺，參建各方均可以通過電腦或移動平臺對車站的質量情況進行全過程跟蹤。一旦發生施工矛盾，矛盾各方可以通過質量管理平臺將矛盾通知牽頭單位，牽頭單位能夠通過平臺迅速向各方下達指令，協調問題。建設、監理單位在日常巡查中發現的質量問題，可以通過移動設備拍攝照片，并上傳至質量管理平臺，要求責任單位迅速整改并進行閉合，提高效率，減少傳統管理方法中公文來往所需的時間。

3.3 管線碰撞檢測

地鐵車站內部管線極其復雜，風水電、綜合監控、通信、信號等十余個專業的管線交錯，利用BIM技術對管線碰撞進行模擬，通過施工動畫提前解決碰撞問題，同時利用BIM軟件的剖切功能，可以直接從模型中提取剖面，且與模型聯動，一處修改，處處更新，有效提高效率，減少圖紙變更。

3.4 工廠預制化加工

將BIM三維模型進行拆分細化，形成一個個單獨個體，并將管道的主要線路路徑進行劃分，然后將劃分好配件、管線進行編號，BIM系統可根據模型直接輸出配件、管線的幾何尺寸和長度，形成三維模型，并將相應數據和模型交專門廠家進行工廠預制化生產。

相較于傳統的現場加工，工廠化預制加工場地固定、人員集中，實現了機械化、流程化生產，有著作業環境好，不受場地、環境條件限制，有利于質量的檢測和控制、加工尺寸更加精細，降低生產成本，減少材料浪費等優勢。工廠預制化加工完成后，預制配件送至施工現場，施工現場根據BIM模型進行拼裝，大大提高了施工效率和工程質量[5]。

4BIM技術的應用效果評價

4.1 管線優化排布

通過BIM技術對設計圖紙的比對，制定了準確的管線排布方案，及時發現和消除碰撞點102處，基本解決了傳統施工中經常出現“錯、漏、碰、缺”等問題。

4.2 提高施工質量，提高施工效率

從建立BIM模型到優化管線布置方案再到工廠化預制加工，通過一系列精細化質量管理，結合先進的連接工藝，可視化的交底和先進的管理手段，有效提高施工效率及一次性通過驗收率。

4.3 降低工程成本

基于BIM技術的信息化、智能化管理，可以做到信息共享，更加有效的實時了解工程進度;同時BIM模型可以精準地統計材料的分類、需求數量等信息，為材料的采購、預制下料等提供方便，真正做到了“多、快、好、省”，有效節約成本。

4.4 有利質量管理

通過BIM平臺參加各方能夠迅速上傳巡查中發現的質量問題，并立即組織責任方整改，并能夠對質量問題多發部位出臺了專項施工方案，提高了質量管理效率。

5結束語

地鐵工程的特點和面臨的問題與BIM的優勢十分契合，有著成為BIM技術廣泛應用重點領域的潛力，BIM技術通過參數化的方法將質量管理的事前、事中、事后三個階段進行了有機的統一，利用基于BIM模型的質量管理平臺，能夠提高工程效率，提升工程質量。

BIM技術能夠改變傳統粗獷的地鐵施工管理模式，促進我國地鐵施工管理模式向精細化發展，通過BIM技術能夠有效提升地鐵工程設計、施工、運營維護等全階段的管理效率，通過在地鐵交通工程中的實踐，BIM 技術的應用領域也將更加廣闊。

參考文獻

[1] 伍進進.城市軌道交通工程質量安全協同控制對策研究[D].安徽：安徽建筑大學，2017.

[2] 何關培，李剛.那個叫“BIM”的東西究竟是什么[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3] 劉偉.BIM技術在建設工程項目管理中的應用研究[D].北京交通大學，2015.

[4] 何關培，李剛.那個叫“BIM”的東西究竟是什么[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[5] 陳杰.基于云BIM的建設工程協同設計與施工協同機制[D].北京：清華大學，2014.