基于BIM 技術的地鐵軌道鋪設工程
——以佛山地鐵3 號線為例

李萬博，屈偉鋒，張樂華，王國強

（1.佛山市地鐵建設有限公司，廣東 佛山；2.中鐵一局集團新運工程有限公司，廣東 佛山）

引言

近幾年，各大城市交通網的完善一定程度上推動著軌道交通業的發展，促使地鐵建設效果得到進一步優化[1]。一般情況下，地鐵軌道鋪設工程是十分復雜且多變的，傳統的鋪設方法多為單向結構，雖然可以實現預期的施工任務及目標，但是缺乏穩定性與安全性，在不同的建設背景下，難以對各個鋪設路程進行轉換性地把控，阻礙后續建設工作的執行[2]。不僅如此，單向的鋪設結構整體的效率較低，這也是導致最終施工效果無法滿足預期標準的重要因素之一[3]。為此提出對基于BIM 技術的地鐵軌道鋪設工程——以佛山地鐵3 號線為例的驗證及分析。所謂BIM 技術（Building Information Modeling），主要指的是一種建筑信息模型，在當前的應用范圍之內，慢慢成為建筑學、工程學日常工作的多維新工具[4]。將該項技術與地鐵軌道鋪設工程相融合，一定程度上可以進一步擴大實際的施工范圍，從多個角度強化鋪設的質量，提升總體的加固強度，加強對各個施工環節的控制，設計更加靈活、多變的施工結構，在BIM 技術的輔助和支持下，當前結合工程的搭接需求，標定出支撐點，同時采用協同處理的方式，逐步確保鋪設的穩定與安全，為后續佛山地鐵3 號線維護建設工作的執行奠定堅實基礎[5]。

1 工程概況

此次主要是對基于BIM 技術的地鐵軌道鋪設工程——以佛山地鐵3 號線為例的設計建設效果進行分析與驗證研究，考慮到最終測試結果的真實性與可靠性，采用比對的方式展開分析。該地鐵工程為3221標段軌道，施工范圍及內容設定：順德客運港站（含）-高村站（不含）（Y (Z)CK7+837.000～Y(Z)CK34+639.612）。當前為確保測試的穩定性與可靠性，設置正線、輔助線的軌道總鋪軌長度57.837 Km，有縫線路4.814 Km，無縫線路53.023 Km[6]。減振地段道床7.489 Km，高架段道床0.48 Km。具體的結構如圖1所示。

圖1 佛山地鐵3 號線工程線路平面圖示

根據圖1，完成對佛山地鐵3 號線工程線路平面的設計與實踐應用分析。隨即，以此為基礎，結合實際的工程開展情況，進行初始測試環境的簡單布置，形成一個穩定的軌道鋪設背景，為后續的施工奠定基礎[7]。可以先將該路段劃分為6 個，每一個路段均需要設置一定數量的監測節點，節點之間互相搭接關聯，形成一個循環性的“監測網”[8]。接下來，結合BIM 技術，設計一個多維具象化的地鐵軌道鋪設模型，便于日常數據、信息的采集和鋪設結構的設計，至此完成對基礎工程概況和施工的設置，接下來，結合BIM 技術，進行具體的測定與施工驗證。

2 設計佛山地鐵3 號線BIM 軌道鋪設技術

2.1 施工準備及鋪設點位標定

佛山地鐵3 號線在進行軌道鋪設之前，需要先進行基礎性的施工準備，并標定出軌道的鋪設點位。首先，需要明確實際的地鐵覆蓋范圍，并將其劃分為對應的施工路段，不同的路段上設置的檢測節點進行實時數據、信息的采集，以待后續的使用。

隨即，以此為基礎，進行施工材料及基礎裝置的準備，主要包括鋼軌、土枕、混凝土、吊車、檢測裝置等，在進行施工之前，需要對所使用的材料、裝置進行核驗，確保其穩定、可使用之后，進行歸類處理。

在軌道的核心位置標定出基樁、中樁以及放坡點的各個位置，并繪制中心線，預設高程點位13.55，復測線路的中樁高度為6.35 m，在施工的過程中確保樁距直線小于45 m，軌道的路段為15 m。設置6 個測試施工周期，利用部署的節點進行實時數據、信息的采集，接下來，結合BIM技術，進行后續的施工建設。

2.2 鋪碴整道及軌枕多位置鋪設

鐵路軌道鋪設工程中，鋪碴整道是十分關鍵的，與后續的施工存在較大的關聯，所以，此次結合BIM技術，進行鋪碴整道及軌枕多位置鋪設處理。當前，在各個路段上設置標記點，使用砂石完成底碴的預鋪，但是需要注意的是，針對于成型比較晚的路基，傳統的底碴預鋪方式較為單一，難以為后續的施工營造穩定的環境。所以，可以將底碴堆放在鐵路軌道的邊緣位置，當路面修葺完成之后，達到預期的鋪設條件，在進行多維處理。

使用壓路機和攤鋪設備路面的平整度進行處理，依據繪制的中心線進行道路的找平工作，在可控的范圍之內，逐步擴大鋪碴的范圍，在路軌道的寬度上形成一定的延伸，以保證路段的穩定及安全。在此基礎之上，進行多位置的軌枕鋪設，此次所選定的類型的軌枕，具體如圖2 所示。

圖2 多位置軌枕及枕排鋪設圖示

根據圖2，完成對多位置軌枕及枕排的鋪設。隨即，在此基礎之上，對鋼軌各個位置的點位進行加固處理，通過BIM 技術，對當前鋼軌的基準度與平整度進行測定，避免鋼枕出現彎曲，強化內置的結構與鋼軌性能。

2.3 BIM技術進行鋼軌搭接及道岔板安裝

結合BIM技術，基于上述設置的多位置軌枕及枕排鋪設，進行鋼軌搭接，同時安裝道岔板。首先，需要進行鋼軌的脫卸。采用夾鉗、鋪軌機進行拖拽，將鋼軌運送到設定的位置之上，通過拖拉架來調整鋼軌的位置，并進行加固處理，避免出現移位、滑落等情況。隨后，使用液壓裝置把鋼軌放置在成軌槽之中。形成預匹配的搭接槽段。測定計算出當前軌間的縫隙間距，具體如公式（1）所示：

式中：D 表示軌間縫隙間距；h 表示接軌范圍；k 表示重復安裝距離；n 表示接入縫隙數量；? 表示可控范圍。結合當前的測定，實現對軌間縫隙間距的計算，在施工的過程中，將間距最大程度控制在1.02～1.05 cm之間為最佳。隨即，以此為基礎，通過BIM技術，描述軌道的安裝扣件，并精準標定出各個元件的加固進口位置，使用螺帽將平墊圈搭接在一起，確保圈內位置擺正，使其與軌枕緊密相連。

接下來，進行道岔板的安裝，通過BIM 技術先對道岔板的具體位置進行測算，使用虛擬比對的方式，進行移位處理，嚴格控制鋪設的實際精度，在道岔板上實際選定4 個角點作為支撐，設計支撐結構，便于后續的軌道內置結構的搭接。

2.4 焊軌處理與定點加固實現地鐵鋪設

完成鋼軌搭接及道岔板安裝之后，接下來，基于BIM 技術，對地鐵軌道的鋪設進行焊接處理，并對各個邊緣點位進行加固，完成對佛山地鐵3 號線的鋪設。在進行焊接之前，需要先明確具體的焊接位置，并確保焊接的兩個方向鋼枕平整。

但是需要注意的是，由于焊接施工具的特殊性，需要適當設置防火裝置，確保焊接施工的穩定安全。使用焊接裝置將鋼軌進行搭接，與此同時，在地鐵軌道上標定出4 個均衡節點，作為對應的加固節點，節點下方均需要設置支撐樁柱，進行定點加固處理，并測算出鋪設范圍，具體如公式（2）所示：

式中：M 表示定點加固鋪設范圍；m 表示軌道鋪設區域；g 表示重復堆疊范圍；λ表示承載力；l 表示支撐樁柱數量。結合當前的測定，完成對定點加固鋪設范圍的確定，并實現最終的佛山地鐵3 號線軌道鋪設的施工處理。

3 實例施工結果分析

結合上述施工設定，接下來，依據BIM技術，對當前佛山地鐵3 號線的軌道鋪設工程進行設置與施工驗證，最終獲取對應的數據、信息。隨機選定5 個路段進行測試，并測算出各個路段的荷載比，具體如表1所示。

表1 佛山地鐵3號線軌道鋪設路段結果分析

根據表1，完成對測試結果的分析：針對上述隨機選定的測試路段，最終得出的荷載比均可以達到6.5以上，說明在BIM 技術的輔助與支持下，當前所設計的地鐵軌道鋪設方法更加靈活、多變，自身具有較強的可控性與針對性，在不同的背景環境，可以強化對應的鋪設質量及效果，誤差可控，具有實際的施工建設意義。

結束語

綜合上述分析，對基于BIM技術的地鐵軌道鋪設工程——以佛山地鐵3 號線為例的設計與研究分析，與初始的地鐵軌道鋪設方式相比對，此次結合BIM技術，所設計的鋪設結構更加靈活、多變，自身具有較強的靈活性。在不同的背景環境下，通過BIM技術，設計三維處理模型，提取地鐵鋪設工程中存在的三維可視化、協同性、信息可提取性等特性，進一步提升鋪設位置及點位的精準鎖定，推動工程進度，為后續相關技術及建筑行業的發展提供參考依據。