BIM+3D掃描技術在地鐵車站結構實體實測中的運用

摘 要：本文針對地鐵車站結構實體實測過程中出現的周期長、偏差較多等問題，分析了該問題存在的原因，并介紹了地鐵車站結構點云BIM模型建立的原理、實測內容、點云BIM模型與設計BIM模型對比成果分析及后續處理的方法，提出了BIM技術在地鐵車站結構實體實測中的可視化性、全面性、便利性、準確性及可優化性。最后展望了BIM技術在地鐵車站結構實體實測中的運用前景。

關鍵詞：地鐵車站結構；實體實測；BIM技術；優勢；前景

引言

隨著城市軌道交通的快速發展，地鐵車站土建工程的建設工期愈發緊張，施工過程中存在些許偏差在所難免。因此結構交驗前對車站結構進行實體實測是重要的，也是必要的。而傳統自檢方式不僅周期長，易遺漏且偏差率較高，因此針對這一問題，本文提出了BIM技術運用于車站結構實體實測的方法，為后續相似工程提供一定參考。

一、傳統地鐵車站結構實體實測

地鐵車站結構實體實測中，實體結構位置及尺寸檢測傳統方式為測量人員使用測量儀器對實體結構進行測量，測量數據再與設計數據進行對比，以此達到車站結構實體檢測的目的。但根據以往情況，在車站結構驗收過程中，經常出現結構偏差情況，更有甚者，在車站結構移交機電安裝及車站裝修后，因車站土建結構偏差過大，需土建施工單位重新進場進行整改。究其原因：

一是傳統方式檢測為抽取斷面測量，或按單個結構物進行實測。實體結構測量不全面，出現遺漏情況[1]。

二是部分內容不在實體測量范圍內，因此未對其進行測量檢測，導致該結構偏差問題無法被發現。如人防門檻高度等。

三是車站結構實體實測全過程均為測量人員操作，數據繁多，人為偏差發生概率較高。

針對以上原因，特在廈門地鐵6號線（林埭西站至華僑大學站）工程林埭西站實體實測中運用BIM技術。林埭西站為地下二層、局部三層島式車站，車站外包全長493.55m，共計62軸。共設3組主體頂出風亭、8個出入口。車站主體及附屬均采用明挖順筑法施工。

二、BIM運用技術

（一） BIM運用原理

采用三維激光掃描儀（見圖1）對車站結構進行三維掃描，獲取車站結構完整點云數據，之后運用專業軟件對點云數據進行精化配準、去噪分類和整理，整理后的點云數據導入到Revit軟件形成點云BIM模型。再將點云BIM模型和設計BIM模型進行對比檢測分析，輸出偏差分析點云圖（其中色譜圖顏色與誤差值成正比）以及量化的偏差值。檢查偏差較大的部分結構，排除現場除結構外的干擾后，記錄并生成指導報告[2]。

（二）BIM技術實測內容

三維掃描儀可全方面將地鐵車站結構實時情況進行掃描記錄。相比傳統檢測方式，不僅可將車站墻、板、柱等主要結構的尺寸及位置關系數據確定，更能將其他相對復雜、細小而繁多的結構位置關系和尺寸全部以三維立體的方式展現，例如車站內部樓梯（見圖2）、設備夾層、大小孔洞、預埋套管、站臺板內部結構、人防結構等。

（三）模型對比分析

點云BIM模型建立完成后，上傳至已搭建完成的BIM協調設計平臺，與設計BIM模型進行對比分析（見圖3）。分析結果以兩種形式體現，一種為云圖的形式，另一種為數據量化說明的形式，最后將兩者形成指導報告[3。

圖中A、B及C區域代表車站實測模型與設計模型由低至高的偏差程度[4]。A區域為偏差較小，在可控范圍內，B區域為偏差較大，臨近結構可允許偏差極限值，C區域為偏差過大，已超出結構可允許偏差值。

（四）問題分析及處理

地鐵車站結構BIM模型對比及指導報告中出現的問題，大致可分為四種情況，根據四種不同情況，采取不同的處理措施。

情況一：實測模型中沒有的結構，現場實際有。

原因分析：掃描遺漏導致實測模型缺失。

處理措施：針對該結構再次進行掃描，并形成新的點云BIM模型與設計BIM模型進行對比分析。重新生成對比模型及指導報告。

情況二：點云BIM模型中有的結構，但設計BIM模型中沒有。

原因分析：施工中結構發生變更、施工錯誤。

處理措施：核對施工過程中是否存在結構變更情況。若非上述原因，則需聯系設計單位對該結構進行評定。評定結果為無影響，則按實測模型修改設計模型，并由設計單位出具相關文件進行說明[5]。評定結果為影響較大，則施工單位按照設計要求進行整改。

情況三：設計BIM模型中有的結構，但點云BIM模型中沒有。

原因分析：結構施工過程中，發生結構變更；結構施工過程中，因施工人員失誤造成施工遺漏。

處理措施：首先判斷是否為后續施工結構，例如軌排井后澆結構板、盾構出土孔等結構。若非后續施工結構，則梳理施工過程中的設計變更文件，核對是否施工過程中存在結構變更情況。若上述情況均不存在，則設計單位對此結構進行評定，評定結果為無影響，則按點云BIM模型修改設計BIM模型，并由設計單位出具設計相關文件進行說明。評定結果為影響較大，則施工單位按照設計要求進行整改，見圖4。

情況四：對比結果中出現大面積紅色、黃色區域。

原因分析：未考慮現場臨時設施影響、結構允許偏差值較小。

處理措施：核對車站結構對比模型中是否過濾現場臨時設施影響。因施工現場臨時設施較多，若未進行過濾，則偏差將過多。其次核對是否設置允許偏差值，或允許偏差值設置是否過小，如過小則按要求進行調整，見圖5、圖6。

三、 BIM技術運用優勢

（一）BIM技術的可視化性

與傳統的測量數據相比，BIM技術具有可視化性優勢。傳統測量數據不僅數據繁雜，而且易出現偏差。隨著地鐵車站結構的設計規模越來越大，結構形式也越來越復雜。傳統測量實測的方式已經很難滿足地鐵車站結構實體檢測的要求。而BIM技術能夠做到“具體真實展現事實”，可有效提升車站結構實體實測的有效性。

（二）BIM技術的全面性

與傳統測量抽取斷面檢測相比，BIM模型具有全面性優勢。隨著地鐵車站功能性日益增多，車站結構也越來越復雜，對車站結構準確性要求也越來越高。而傳統測量抽取斷面檢測已無法滿足車站結構檢測要求。而BIM技術卻可對整個車站連續性地、全面性地進行實體實測，可有效地避免遺漏部分結構的測量，有效地降低結構后期返工整改的頻率。

（三） BIM技術的便利性

與傳統的車站結構實體實測的大量的結構物尺寸和空間位置測量、數據梳理、數據復核相比，BIM技術具有良好的便利性。BIM模型僅需人工安裝三維激光掃描儀進行結構掃描，后續的模型生成及對比均由專業設備及軟件完成。整個過程具有操作簡單、效率高的特點。

（四）BIM技術的準確性

與傳統的測量人員進行大量的測量檢測相比，BIM技術具有操作簡單、檢測結果準確度高的優勢。傳統的測量檢測通過測量人員大量的測量檢測，數據整理，然后與設計數據進行對比。過程中對測量人員的專業能力有較高的要求，且在大量的重復測量、數據整理、數據對比過程中，易出現操作失誤的情況，且失誤不易被察覺，導致影響最終的檢測結果準確性。而BIM技術全程大部分均由設備及軟件進行處理，人為參與較少，檢測結果誤差率較小。且因為具有可視化性，誤差易被發現，進一步提高了車站結構實體實測結果的準確性。

結語

隨著我國經濟水平的提高，城市軌道的發展勢如破竹，地鐵車站的規模與時俱增，使用功能逐步完善，車站結構也隨之錯綜復雜。傳統的車站結構實體測量已逐步無法滿足項目的要求。而BIM技術相比傳統的測量方法，具有可視化、全面性、便利性及更高的準確性的優勢。BIM技術成為地鐵車站施工過程中不可或缺的技術指日可待。

參考文獻

[1]鄒建峰.基于BIM技術的建筑施工管理應用的幾點探討[J].現代物業（中旬刊），2018（03）：151.

[2]于慶波.BIM技術在建筑工程施工階段中的應用[J].中國高新區，2018（05）：188.

[3]黃加福.施工類建筑企業BIM技術應用情況調查研究[J].建設科技，2018（05）：76-77.

[4]黃誠，楊煥云，彭何新，等.淺析BIM技術在施工模擬優化中的應用[J].企業科技與發展，2018（03）：155-157.

[5]楊希忠.BIM技術在建筑工程管理中的應用解析[J].住宅與房地產，2018（07）：128.