BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用探析

酒靜超

中鐵十九局集團第六工程有限公司 江蘇 無錫 214000

引言

隨著城市工程建設技術和信息技術的高速發(fā)展，為城市地鐵工程建設提供了有效技術支撐，也為地鐵軌道鋪設工程的前期工程設計、預制構(gòu)件生產(chǎn)制備、施工過程的管控、運營期的維修養(yǎng)護等階段提供了數(shù)據(jù)模型信息的統(tǒng)計應用。如今地鐵工程裝配式軌道鋪設的復雜性多數(shù)超出人力施工的極限，科學利用立體數(shù)字化模型及相應配套機械工具，對此類施工過程復雜、實施空間有限的施工項目的高效裝配施工提供可能性。文章著重探討了基于數(shù)字化與信息化的城市地鐵工程軌道鋪設工程建設過程，分析了基于BIM技術的地鐵鋪軌施工的具體應用，應用BIM技術建立數(shù)字化模型實現(xiàn)對地鐵鋪軌施工過程的有效管理，實現(xiàn)輕量化BIM模型交付，為整體軌道鋪設工程的實施及后續(xù)運營管理提供有效數(shù)據(jù)支撐。

1 BIM技術概述

BIM技術是一類應用于工程建設工程項目信息數(shù)字化建模技術，此技術主要基于信息數(shù)字技術基礎上的建筑工程輔助類應用技術。BIM技術的實現(xiàn)原理是利用BIM軟件自身功能，實現(xiàn)將建筑結(jié)構(gòu)及各類建筑信息通過立體模型的模式進行展現(xiàn)，通過模型建立實現(xiàn)工程建筑的各類數(shù)據(jù)修訂、結(jié)構(gòu)調(diào)整、模型動態(tài)展示等功能，以協(xié)助工程項目的高質(zhì)量施工和方案設計[1]。利用BIM技術可摒棄常規(guī)的單獨利用施工現(xiàn)場分析及設計方案圖紙分析的局面，有助于提升工作效率，降低工作量。BIM技術以其良好的應用實踐性，得到了工程建筑參建單位的廣泛青睞，且應用效果顯著。

2 BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用價值

地鐵工程施工項目自身具有實施體量大、投資量大、實施周期長等特征，尤其是地鐵軌道鋪設工程，應合理應用科學的技術并實施有效的質(zhì)量控制措施，以達到預期的地鐵工程鋪軌施工的質(zhì)量目標。將BIM技術應用到地鐵軌道鋪裝工程項目中，具有相當?shù)膽脙r值。

將BIM技術應用到地鐵鋪軌施工中可有效提升工程實施質(zhì)量。由于BIM軟件自身具有三維建模功能，將鋪軌工程建設中的真實數(shù)據(jù)錄入BIM系統(tǒng)，可實現(xiàn)地鐵軌道鋪設過程的工程結(jié)構(gòu)、實施效果的實際模擬功能[2]。在地鐵軌道鋪設過程中，參建人員可利用BIM技術實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)研究和實際數(shù)據(jù)的研究，清晰發(fā)現(xiàn)模型中體現(xiàn)的問題缺陷并及時改正處理，以最大限度地減少地鐵軌道鋪設項目的實施風險，實現(xiàn)質(zhì)量提升。

應用BIM技術可有效提升軌道鋪裝工程施工的整體安全性。主要體現(xiàn)在利用BIM的技術分析優(yōu)勢可實現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)展示和優(yōu)良的數(shù)據(jù)檢監(jiān)測功能，即能夠幫助道鋪裝工程施工設計人員高效的發(fā)現(xiàn)項目建設過程中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)道鋪裝工程施工安全性的有力保證。

應用BIM技術可有效提升軌道鋪裝工程施工效益。實現(xiàn)工程項目效益提升主要體現(xiàn)在工程建設中，利用BIM技術可減少質(zhì)量問題，提升施工質(zhì)量，并有效提升施工效率，保證項目實施工期，并可有效降低因工程質(zhì)量問題及工程工期延誤造成的賠償，因此實現(xiàn)了經(jīng)濟效益的有效保證。施工效益提升的另一方面體現(xiàn)，是通過應用BIM技術可很好的體現(xiàn)軌道鋪裝施工企業(yè)良好的技術應用能力和項目質(zhì)量保證能力，這也在一定程度上提升了施工企業(yè)的市場口碑和行業(yè)競爭力，有助于保證企業(yè)在后續(xù)的市場競爭中立于不敗之地，實現(xiàn)企業(yè)效益的保證。

3 BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用

3.1 建立地鐵鋪軌臨建工程模型

利用專業(yè)測量器械準確測量出地鐵工程區(qū)間U型槽鋪軌基地框架坐標，通過畫圖軟件將測定坐標數(shù)據(jù)繪制平面圖，并導入BIM軟件中，根據(jù)地鐵鋪軌臨建工程設施實際要求，搭建U型槽鋪軌基地模型[3]。地鐵鋪軌臨建工程施工過程中，將通過BIM模型完成施工過程的仿真模擬，實現(xiàn)資源的有效節(jié)約，為鋪軌實施帶來方便。地鐵鋪軌臨建工程模型如下圖1所示。

圖1 地鐵鋪軌臨建工程模型圖

3.2 搭建地鐵鋪軌項目標準族庫

區(qū)別于常規(guī)房屋建筑工程項目，BIM技術在地鐵工程的同樣應用Revit軟件實現(xiàn)開發(fā)，但由于Revit軟件中不包括軌道工程方面的內(nèi)容，因此需要模型建立人員將地鐵軌道方面的內(nèi)容補充完善，才可實現(xiàn)后續(xù)的BIM技術應用。模型建立人員依據(jù)施工設計圖和行業(yè)對應BIM建模標準搭建族庫存儲歸檔體系，并相應建立地鐵鋪軌工程涉及的道床、扣件、接觸軌、道岔、軌道、疏散平臺等構(gòu)件的自動建模[4]。

3.3 會審基于BIM系統(tǒng)的施工圖紙

在地鐵鋪軌項目工程實施之前，施工管理方應依據(jù)設計院設計的全部設計施工圖完成模型的建立工作，利用所建立的模型實施不同專業(yè)性質(zhì)的審核，在開工前及時消除施工圖上“錯、漏、碰”的情況[5]。利用BIM技術實現(xiàn)圖紙會審，及時發(fā)現(xiàn)問題，并得以結(jié)局，在開工前告知設計院完成設計變更操作。通過將施工問題有效及時的處理，既可免除在施工過程中出現(xiàn)返工、怠工等情況，杜絕產(chǎn)生工程施工廢料，也極大地提高了項目施工質(zhì)量，防止成本和工期的兩份，提升軌道一次性安裝合格率。另一方面，利用BIM技術的圖紙會審工作，會審人員在BIM三維模型中審核，通過訪問者的角度查看工程模型，及時排查軌道鋪設工程扣件安裝、接觸軌安裝、道床形式、機電工程之間的工序交叉問題。通過漫游已搭建好的BIM模型，可更清楚直觀的排查軌道、下部結(jié)構(gòu)、隧道排水溝、人防與防淹工程、機電工程、接觸軌安裝等專業(yè)間的碰撞圖紙問題，降低工程實施變更，有效節(jié)省了鋪軌成本和工期。

3.4 基于BIM技術的三維模型交底

地鐵軌道鋪設項目利用模型精細化建立、虛擬漫游技術、實施過程三維動畫展示等實現(xiàn)鋪軌基地建設過程模擬、普通道床施工模擬、鋼彈簧浮置板鋼筋籠組裝、軌排組裝、浮置板道床施工過程模擬等，并實施三維模型交底。防止由于手工交底不清晰造成的施工資源浪費、工程窩工、返工、實施質(zhì)量問題等。地鐵軌道鋪設項目實施時，設計變更、施工藍圖、規(guī)范、技術標準和驗收標準規(guī)范等技術文件資料都在項目技術管理人員手中，管理人員應利用技術交底的模式將安全施工注意事項及詳細的施工技術要求教授給實際施工人員。地鐵軌道鋪設項目利用BIM模型，通過漫游軟件、多功能移動端、VR設備等實現(xiàn)三維可視化交底，模擬出鋪軌項目的BIM實施模型，并配有必要的視頻功能，對重要的部件及技術實施參數(shù)標注，建立可視三維電子文檔，達到圖文并茂的效果。地鐵軌道鋪設項目現(xiàn)場實施人員可通過電子穩(wěn)定查閱工程結(jié)構(gòu)信息、三維BIM模型，并對三維模型實施工程數(shù)據(jù)獲得，應用三維模型特定構(gòu)件結(jié)構(gòu)完成標注。利用BIM模型對軌道鋪設項目施工現(xiàn)場實施多角度、多維度三維技術交底，可很好地適應行業(yè)操作人員的專業(yè)技術素質(zhì)，同時具備了交底內(nèi)容針對性強、詳盡、通俗易懂、可操作性強等特征。此種方式的技術交底模式既可實現(xiàn)施工高效率，也可實現(xiàn)地鐵軌道鋪設項目的各個施工工序均可依據(jù)施工規(guī)范和設計規(guī)范要求完成，防止了作業(yè)間交叉混亂，為鋪裝質(zhì)量提供保證。

3.5 基于BIM技術的地鐵鋪軌工程模擬方案優(yōu)化

基于BIM技術的地鐵鋪軌工程實施過程中，對各類土建結(jié)構(gòu)及道床形式實施模型建立，充分結(jié)合地鐵軌道鋪設項目施工機械設備的實際情況，模擬分析項目施工現(xiàn)場情況，進而建立項目工裝機械設備配置及實施方案，預先排查方案中的沖突點并及時進行優(yōu)化改進，進而保證地鐵軌道鋪設項目的順利實施。

3.6 軌道工程材料及工程量統(tǒng)計

利用BIM技術實施前期各類軌道構(gòu)件族的搭建時，針對不同種類構(gòu)件的材質(zhì)、單價及對應信息完成編輯輸入。根據(jù)模型在地鐵軌道鋪設項目實施中對道床完成組裝拼接，利用Revit軟件的明細表功能，實現(xiàn)標段道床的工程量統(tǒng)計工作，并將明細表從軟件中以文本格式的方式導出。因為從Revit中導出的格式為文本格式，因此應將導入到表格中實施二次編輯處理，最終達到統(tǒng)計出的工程量與實際地鐵軌道鋪設項目標段需要的工程量一致。

4 BIM技術在地鐵鋪軌施工的質(zhì)量控制

4.1 地鐵鋪軌施工前質(zhì)量控制

利用BIM技術的三維展示功能，技術管理人員應注重動態(tài)演示和碰撞檢查工作，以為后續(xù)工程實施時各類問題的及時發(fā)現(xiàn)并解決，提升設計施工方案的優(yōu)化程度。在地鐵軌道鋪設項目施工過程中，非專業(yè)人員難以通過現(xiàn)場分析和圖紙分析及時找出施工的各類問題，通過利用BIM技術，進行科學有效的施工前模型質(zhì)量控制，利用三維模型實現(xiàn)對地鐵軌道鋪設項目不同構(gòu)件位置的顯示，并通過對各種數(shù)據(jù)信息進行同步展現(xiàn)，以有效幫助非專業(yè)人員實現(xiàn)對專業(yè)技術問題的分析，提出應對策略，實現(xiàn)施工前質(zhì)量控制，降低鋪軌施工過程造成的資源浪費及出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.2 地鐵鋪軌施工過程質(zhì)量控制

由于地鐵軌道鋪設項目施工過程復雜，通過利用BIM技術對工程施工的動態(tài)化施工模擬及分析展示，實時排查工程施工的質(zhì)量問題，及時改進，防止發(fā)生質(zhì)量問題，并在累計一段時候后再處理的狀況。同時，通過有效的BIM技術的管控平臺建設，利用施工現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)采集設備及監(jiān)控設備，搭建一個可視化的、動態(tài)的管控平臺，完成對地鐵軌道鋪設項目現(xiàn)場施工操作的實時管理。并做好場景的渲染工作，實現(xiàn)對不同施工角度下效果的演示，有助于設計人員多角度考量和分析設計結(jié)果。利用BIM技術還應強化信息化監(jiān)控技術的應用，以實現(xiàn)地鐵軌道鋪設項目建設質(zhì)量、安全性的保證，促進工程施工的推動發(fā)展。

4.3 地鐵鋪軌施工后質(zhì)量控制

利用BIM技術搭建的數(shù)據(jù)信息平臺既可依據(jù)地鐵軌道鋪設項目參數(shù)進行建模，還可對施工過程中各類信息資料完成分類歸檔，利用施工現(xiàn)場的各種影像數(shù)據(jù)資料和BIM三維模型搭設項目數(shù)據(jù)庫。施工后的驗收階段可根據(jù)數(shù)據(jù)庫完成項目驗收，及時驗證可能的隱患和缺陷，形成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比對，核準施工問題，保證工程質(zhì)量。

5 結(jié)束語

地鐵鋪軌施工是地鐵建設工程的關鍵施工項目，為科學確保地鐵鋪軌施工質(zhì)量，實現(xiàn)地鐵鋪軌工期的有序推進，應科學利用BIM技術等手段協(xié)助實現(xiàn)鋪軌施工的順利完成。文章圍繞BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用展開談論，在介紹BIM技術的基礎上，分析BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用價值，進而詳細論述了BIM技術在地鐵鋪軌施工的應用及對應的施工質(zhì)量控制措施，以期為相關地鐵鋪軌施工建設質(zhì)量優(yōu)化提供參考。