BIM技術(shù)在軌道交通施工中的應(yīng)用

摘 要：BIM技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用正在為工程質(zhì)量控制和施工效率提升帶來革命性變革。文章重點(diǎn)探討了BIM在施工階段的關(guān)鍵措施，包括數(shù)據(jù)一致性與質(zhì)量驗(yàn)證、施工材料追溯和監(jiān)控，以及數(shù)據(jù)采集和分析。這些措施不僅有助于提高工程的質(zhì)量和可持續(xù)性，還在施工過程中降低了風(fēng)險(xiǎn)并節(jié)省了成本。通過BIM技術(shù)，城市軌道交通工程正在實(shí)現(xiàn)更加精確、可視化和智能化的管理，為未來城市交通的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：BIM；軌道交通施工；應(yīng)用文章編號：2095-4085（2024）08-0082-03

0 引言

BIM技術(shù)作為一項(xiàng)顛覆性的數(shù)字化工具，已經(jīng)在城市軌道交通領(lǐng)域嶄露頭角。其應(yīng)用不僅僅是一次技術(shù)革新，更是城市軌道交通領(lǐng)域質(zhì)量管理和效率提升的巨大飛躍。在這個(gè)數(shù)字化時(shí)代，BIM技術(shù)為城市軌道交通工程提供了前所未有的機(jī)會(huì)，從方案設(shè)計(jì)到施工管理，都能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的精確性、可視化和實(shí)時(shí)監(jiān)控，為城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展和成功實(shí)施開辟了新的道路。

1 BIM技術(shù)在城市軌道交通的應(yīng)用價(jià)值

1.1 提升工程質(zhì)量與安全

城市軌道交通工程的施工復(fù)雜而龐大，涉及眾多要素和專業(yè)，因此提高工程質(zhì)量和確保施工安全是至關(guān)重要的目標(biāo)。在這方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯然發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

BIM技術(shù)通過三維模擬為城市軌道交通施工團(tuán)隊(duì)提供了強(qiáng)大的工具。它能夠?qū)⒄麄€(gè)工程以高度精確的三維模型形式展現(xiàn)，包括建筑結(jié)構(gòu)、管線、設(shè)備等各個(gè)方面的細(xì)節(jié)。這使得施工人員能夠在模型中進(jìn)行實(shí)際的可視化演練，更好地理解整個(gè)工程的構(gòu)造，識別潛在問題，預(yù)測施工挑戰(zhàn)。通過這種模擬，施工團(tuán)隊(duì)可以在實(shí)際動(dòng)工之前，識別和糾正設(shè)計(jì)和施工中的缺陷，從而大大降低工程風(fēng)險(xiǎn)。其次，碰撞檢查是BIM技術(shù)的重要應(yīng)用之一。城市軌道交通工程常常涉及眾多專業(yè)的交叉，例如電力工程、水利工程、管線工程等。BIM技術(shù)能夠在模型中自動(dòng)進(jìn)行碰撞檢查，檢測出可能的空間和沖突，特別是軟碰撞和硬碰撞。這有助于避免在施工中出現(xiàn)重大的問題，減少返工和修復(fù)所需的時(shí)間和資源。

1.2 提高施工效益與管理

BIM技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用，通過優(yōu)化施工流程以及精確的方案比選等方式，提高了施工效益和管理的效率。這些因素共同推動(dòng)了城市軌道交通工程的高效實(shí)施，有助于項(xiàng)目的順利完成和成本的控制。

BIM技術(shù)首先優(yōu)化了施工流程。它通過將整個(gè)工程以數(shù)字化的方式建模，為施工團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)全面的參考。這使得項(xiàng)目管理更加透明，各個(gè)階段的任務(wù)和進(jìn)展都可以清晰可見。施工團(tuán)隊(duì)可以在實(shí)際工程動(dòng)工之前，在虛擬模型中進(jìn)行模擬，識別潛在的問題，并制定優(yōu)化的施工策略。這不僅有助于避免后期的問題和延誤，還提高了施工的整體效率。同時(shí)，可視化模型和數(shù)據(jù)整合是BIM技術(shù)的另一個(gè)重要方面，有助于精確的方案比選，避免返工，節(jié)省時(shí)間和成本。在城市軌道交通工程中，設(shè)計(jì)方案需要綜合考慮眾多因素，包括地下管線、交通流量、建筑范圍等等。BIM技術(shù)可以將這些信息整合到一個(gè)模型中，以三維模型的形式清晰展現(xiàn)。這使得設(shè)計(jì)人員能夠更好地理解整個(gè)工程環(huán)境，從而制定更合理的施工方案。這有助于避免在施工中因設(shè)計(jì)問題而產(chǎn)生的重復(fù)工作和額外成本。

2 BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的核心步驟

2.1 方案比選與數(shù)字沙盤建立

在城市軌道交通工程的施工階段，方案比選與數(shù)字沙盤的建立是BIM技術(shù)應(yīng)用的首要步驟，扮演著智慧選擇的關(guān)鍵角色。這一過程不僅在項(xiàng)目的早期階段提供了極大的幫助，還為整個(gè)項(xiàng)目的成功提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

首先，數(shù)字沙盤是BIM技術(shù)的杰作，將城市環(huán)境以三維模型的形式呈現(xiàn)，為設(shè)計(jì)人員提供了全景的視野。這種全景視野超越了傳統(tǒng)的平面圖紙，使設(shè)計(jì)人員能夠更好地理解項(xiàng)目所在的真實(shí)環(huán)境。借助數(shù)字沙盤，設(shè)計(jì)人員可以虛擬漫游整個(gè)項(xiàng)目區(qū)域，詳細(xì)了解地下管道、交通流量、建筑物、自然地形等重要因素。這種可視化幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)更好地規(guī)劃施工，避免在實(shí)際施工中遇到障礙和問題。接下來，數(shù)字沙盤的建立與方案比選相結(jié)合，使設(shè)計(jì)人員能夠比較和驗(yàn)證多種施工方案。BIM技術(shù)允許輕松創(chuàng)建不同方案的虛擬模型，并在虛擬環(huán)境中模擬它們的效果。這意味著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過比較不同方案的可行性和影響，找到最佳解決方案。這有助于提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而降低工程風(fēng)險(xiǎn)。最重要的是，這一過程的智慧選擇將為整個(gè)項(xiàng)目的成功打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過數(shù)字沙盤和方案比選，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工階段將更為高效，減少了返工和修改的需要［1］。

2.2 可視化設(shè)計(jì)與虛擬效果圖

BIM技術(shù)的可視化設(shè)計(jì)功能以及虛擬效果圖的應(yīng)用，為城市軌道交通工程帶來了一種前所未有的視覺魅力。這些工具不僅提升了設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力，還大幅減少了施工中的錯(cuò)誤和不必要的麻煩。

可視化設(shè)計(jì)是BIM技術(shù)的杰出特點(diǎn)之一，它為設(shè)計(jì)人員提供了一種更好地理解工程環(huán)境的方式。與傳統(tǒng)的平面圖紙相比，可視化設(shè)計(jì)以三維模型的形式呈現(xiàn)，使設(shè)計(jì)人員能夠更深入地探索項(xiàng)目區(qū)域。這種沉浸式體驗(yàn)有助于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)更好地規(guī)劃和協(xié)調(diào)施工，因?yàn)樗麄兛梢灾庇^地看到建筑物、管道、道路等元素如何相互交匯。這減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，因?yàn)閱栴}可以在施工之前輕松識別和解決。另一方面，虛擬效果圖在工程規(guī)劃和預(yù)測中發(fā)揮著巨大的作用。它們通過立體建模和場景渲染，為相關(guān)人員提供了對施工的生動(dòng)展示。設(shè)計(jì)人員可以使用3D建模軟件預(yù)先模擬施工方案，然后通過計(jì)算機(jī)生成的圖像和動(dòng)畫呈現(xiàn)出來。這讓人們可以從多個(gè)角度、不同環(huán)境中觀察項(xiàng)目的虛擬化展示，更好地理解設(shè)計(jì)意圖。例如，在軌道交通工程中，虛擬效果圖可以展示站點(diǎn)布局、軌道走向、列車運(yùn)行情況等方面的細(xì)節(jié)，使決策者和利益相關(guān)者更容易理解工程計(jì)劃。

2.3 碰撞檢查與問題解決

在城市軌道交通工程中，BIM技術(shù)充當(dāng)著精準(zhǔn)守護(hù)者的角色，通過碰撞檢查功能，有力地降低了施工風(fēng)險(xiǎn)并提升了最終質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)不僅識別了設(shè)計(jì)中的空間沖突和問題，還讓工程團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)有效地解決這些問題。

BIM技術(shù)支持碰撞檢查，允許工程團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目的早期階段發(fā)現(xiàn)潛在的軟碰撞和硬碰撞問題。軟碰撞通常是指設(shè)計(jì)中的空間不足或不合理布局，而硬碰撞是不同專業(yè)之間的空間交叉或沖突。BIM的三維模型和數(shù)據(jù)整合功能使這些問題變得明顯可見，而不需要等到施工現(xiàn)場才發(fā)現(xiàn)，從而降低了事后解決問題的成本和時(shí)間。同時(shí)，BIM技術(shù)提供了一種高效的問題解決方法。一旦發(fā)現(xiàn)碰撞問題，工程團(tuán)隊(duì)可以立即采取行動(dòng)，通過修改設(shè)計(jì)或重新規(guī)劃工程來解決問題。這種及時(shí)的反應(yīng)不僅可以降低施工風(fēng)險(xiǎn)，還有助于避免延誤工程進(jìn)度和增加額外成本。此外BIM技術(shù)還提供了實(shí)時(shí)協(xié)作和通信的平臺，使不同專業(yè)的團(tuán)隊(duì)成員能夠有效地合作解決問題，提高了問題解決的效率和準(zhǔn)確性［2］。

2.4 工程量統(tǒng)計(jì)與自動(dòng)出圖

在城市軌道交通工程中，BIM技術(shù)不僅是設(shè)計(jì)和施工的利器，還是工程量統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)出圖的效率之源。它通過從模型中自動(dòng)提取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程量的精確統(tǒng)計(jì)，同時(shí)允許自動(dòng)生成圖紙和文檔，從而提高了設(shè)計(jì)效率，減少了錯(cuò)誤。

BIM技術(shù)的工程量統(tǒng)計(jì)功能為工程項(xiàng)目提供了高度準(zhǔn)確的數(shù)量數(shù)據(jù)。通過建模過程中對各種材料的數(shù)據(jù)獲取和自動(dòng)報(bào)表功能，BIM能夠確保數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。這對于編制工程量清單和成本估算至關(guān)重要，有助于工程項(xiàng)目的有效管理和預(yù)算控制。工程團(tuán)隊(duì)可以輕松地獲得各種工程量信息，包括土建、電氣、機(jī)械等各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，提高了項(xiàng)目管理的精度和可靠性。而且BIM技術(shù)還支持自動(dòng)出圖和文檔生成。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)模型自動(dòng)生成平面圖、立面圖、剖面圖等各種圖紙，同時(shí)自動(dòng)生成技術(shù)規(guī)范、施工文件等文檔。這消除了手工制圖和文檔編寫的繁瑣過程，大大提高了設(shè)計(jì)效率。而且自動(dòng)生成的圖紙和文檔具有一致性，減少了錯(cuò)誤和不一致性，有助于提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量［3］。

2.5 實(shí)時(shí)監(jiān)測與全過程質(zhì)量控制

BIM技術(shù)在城市軌道交通工程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測和全過程質(zhì)量控制方面具有無可比擬的價(jià)值。它通過動(dòng)態(tài)模擬和數(shù)據(jù)整合，為工程團(tuán)隊(duì)提供了強(qiáng)大的工具，以實(shí)時(shí)監(jiān)測施工進(jìn)度和質(zhì)量，確保施工按計(jì)劃進(jìn)行，提高了管理效率和工程質(zhì)量。

BIM技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測功能允許工程團(tuán)隊(duì)隨時(shí)了解施工進(jìn)度。通過建模過程中的動(dòng)態(tài)模擬，BIM可以生成實(shí)時(shí)的工程進(jìn)度計(jì)劃，顯示每個(gè)施工階段的完成情況。這使得項(xiàng)目經(jīng)理和團(tuán)隊(duì)成員可以在任何時(shí)候追蹤工程進(jìn)度，識別潛在的延誤或問題，并及時(shí)采取糾正措施，確保項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行。這有助于避免項(xiàng)目的延誤和額外成本，提高了施工效率和時(shí)間管理。并且BIM技術(shù)也支持全過程質(zhì)量控制，幫助工程團(tuán)隊(duì)識別并解決施工中的問題。通過數(shù)據(jù)整合和模型比對，BIM可以檢查施工現(xiàn)場的實(shí)際情況與設(shè)計(jì)模型之間的一致性。這有助于識別可能的偏差或錯(cuò)誤，并及時(shí)采取糾正措施。例如，工程團(tuán)隊(duì)可以使用BIM來檢查結(jié)構(gòu)的垂直度、管線的正確安裝以及材料的符合性等方面的問題。這不僅提高了工程的質(zhì)量，還降低了施工風(fēng)險(xiǎn)和維修成本。

3 BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的質(zhì)量控制措施

3.1 數(shù)據(jù)一致性與質(zhì)量驗(yàn)證

BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段通過數(shù)據(jù)一致性的確保和質(zhì)量驗(yàn)證，提高了工程質(zhì)量。它通過實(shí)時(shí)比對、數(shù)據(jù)記錄和問題的提前發(fā)現(xiàn)，為工程團(tuán)隊(duì)提供了強(qiáng)大的工具，確保施工符合設(shè)計(jì)要求，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的交付。

（1）BIM技術(shù)允許將設(shè)計(jì)模型與實(shí)際施工數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對。這意味著在施工過程中，可以持續(xù)監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)、管線和設(shè)備的準(zhǔn)確位置和尺寸，以驗(yàn)證它們是否與設(shè)計(jì)要求一致。如果出現(xiàn)不一致，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，工程團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)采取糾正措施。這種自動(dòng)驗(yàn)證過程消除了人為錯(cuò)誤的可能性，確保了數(shù)據(jù)的一致性。

（2）BIM技術(shù)提供了全面的數(shù)據(jù)記錄和文檔管理功能。每一步施工過程都可以得到準(zhǔn)確的記錄，包括材料使用、工程進(jìn)度和質(zhì)量檢查等。這種數(shù)據(jù)的詳實(shí)記錄使得問題的溯源和解決變得更加高效，同時(shí)也有助于審查和驗(yàn)收。數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性是保障工程質(zhì)量的關(guān)鍵，BIM技術(shù)通過數(shù)字化管理確保了數(shù)據(jù)的高質(zhì)量［4］。

3.2 施工材料追溯和監(jiān)控

BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的另一個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量控制措施是施工材料的追溯和監(jiān)控。通過與供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)的集成，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對材料來源、質(zhì)量和使用的全面管理，從而提高工程質(zhì)量并減少維修和替換成本。

（1）BIM技術(shù)允許對施工材料的來源進(jìn)行追蹤。通過與供應(yīng)商的信息系統(tǒng)集成，工程團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控材料的采購來源和供應(yīng)鏈。這有助于確保所有材料都來自合規(guī)的供應(yīng)商，并符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。如果出現(xiàn)供應(yīng)商或材料方面的問題，系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便采取糾正措施，防止次品材料進(jìn)入工程流程。

（2）BIM技術(shù)能夠跟蹤材料的質(zhì)量。每一批材料都可以在BIM系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)記和記錄，包括材料的規(guī)格、檢驗(yàn)報(bào)告和質(zhì)量證書等信息。這些數(shù)據(jù)可以隨時(shí)被檢查和核實(shí)，以確保所使用的材料符合設(shè)計(jì)要求。如果發(fā)現(xiàn)任何質(zhì)量問題，可以追溯到材料的具體來源，并采取適當(dāng)?shù)拇胧苑乐诡愃茊栴}再次發(fā)生。

3.3 數(shù)據(jù)采集和分析

BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的另一個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量控制措施是數(shù)據(jù)采集和分析。通過在施工現(xiàn)場的設(shè)備上安裝傳感器，監(jiān)測環(huán)境因素如溫度、濕度、振動(dòng)等，結(jié)合建模信息，可以有效監(jiān)測結(jié)構(gòu)和設(shè)備的狀態(tài)，確保施工的質(zhì)量和安全。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可以提供對施工環(huán)境的持續(xù)監(jiān)測。傳感器可以實(shí)時(shí)測量溫度、濕度和其他環(huán)境參數(shù)，這對于某些特定工程非常關(guān)鍵。例如，在地鐵隧道施工中，溫度和濕度的變化可能對混凝土的固化速度產(chǎn)生影響。通過監(jiān)測這些參數(shù)，工程團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，以確保混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度不受影響。

（2）傳感器還可以用于監(jiān)測設(shè)備和結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在城市軌道交通工程中，大量的機(jī)械設(shè)備和結(jié)構(gòu)需要保持正常運(yùn)行。傳感器可以檢測到設(shè)備的振動(dòng)、溫度升高或其他異常情況，從而幫助工程團(tuán)隊(duì)預(yù)測可能的故障并采取預(yù)防措施。這有助于減少設(shè)備損壞和維修時(shí)間，提高了工程的效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語

總之，BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的應(yīng)用為工程質(zhì)量控制提供了強(qiáng)大的工具和方法。從方案比選到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，它為項(xiàng)目管理和執(zhí)行提供了更高的效率和精度。通過數(shù)字化建模、碰撞檢查、自動(dòng)工程量統(tǒng)計(jì)等措施，BIM技術(shù)不僅降低了風(fēng)險(xiǎn)，提高了最終質(zhì)量，還節(jié)省了時(shí)間和成本。這些創(chuàng)新性的應(yīng)用為城市軌道交通工程的可持續(xù)發(fā)展和成功交付提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，將繼續(xù)在未來的項(xiàng)目中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］王惠晨.BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的應(yīng)用研究［J］.黑龍江交通科技，2022，45（10）：156-158.

［2］卞晨杰，李小戌，王書明，等.BIM技術(shù)在軌道交通施工中的應(yīng)用［J］.綠色科技，2019（12）：216-217，221.

［3］吳冰，邱運(yùn)軍，曾曉超，等.BIM技術(shù)在城市軌道交通工程施工中的應(yīng)用和研究［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2021（S1）：126-129.

［4］王朋霞，李祿為.BIM技術(shù)在城市軌道交通施工階段的應(yīng)用研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，11（17）：142-144.

作者簡介：施陳誠（1986—），男，漢族， 福建，交通工程系助理實(shí)驗(yàn)師，本科。研究方向：交通工程類。