BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的应用

郭 伟 莫文剑 刘策文

（1.中铁北京工程局集团（天津）工程有限公司，天津 300131；2.成都云隆科技有限公司，四川 成都 610000）

城市轨道交通是关乎民生社稷的重要工程，其施工质量、安全不仅关系到广大民众的人身安全与切身利益，同时，也影响着政府相关部门的公信力与城市形象。因此，社会各界对城市轨道交通工程具有较高的关注度，尤其是对施工的要求与日俱增，按时保质是首要要求。面对繁重的施工任务、复杂的施工环境以及社会各界的高度关注，传统的交通工程施工技术和管理模式已经难以适应当代城市轨道交通工程的管理要求，亟待变革。

BIM技术作为一种全新的数据化工具，主要是用于工程设计和建造管理等领域，借助参数模型对项目各种数据进行整合分析，提取有价值的数据信息，并在策划、设计、实施以及维护等环节进行数据共享，以此来帮助工程技术人员实时掌握项目工程情况，作出有利于建筑施工顺利进行的有效决策。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图性等特点，借助BIM平台，能够在各个不同阶段使项目建设参与方都能进行无缝对接，实现数据共享，从而对工程项目进行更为精准的管理。总而言之，BIM技术在城市轨道交通这类较为复杂的项目工程中具有十分重要的优势。

1 BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的优势分析

1.1 保障施工质量与安全

城市轨道交通工程项目建设过程中质量与安全是前提和重点，借助BIM技术将工程数据输入到所构建城市轨道交通模型中，通过模型展示不仅能够使各参建单位清楚了解整个设计意图，明确施工重难点，排查建设风险，制定具有针对性的应对措施，确保轨道交通工程项目的施工安全与质量。同时，还能使各参建方能够直观、清晰地掌握施工过程中存在的问题，并且通过轨道交通模型能够实现多维互动，对施工方案进行实时调整，确保实际施工与施工设计吻合，进一步提高施工质量与安全。

1.2 优化施工进度

在借助BIM技术建立城市轨道交通3D模型的基础上，将施工进度与BIM模型有机结合起来，以此来形成多维信息化模型。 一方面， 将实际施工进度与模型模拟进度进行对比，分析两者是否存在差异，以此来判断实际的施工工序、施工进度是否科学合理，如果存在偏差就可以利用模型对项目局部施工计划进行调整，实现对施工场地的优化配置，确保施工进度符合预期[1]；另一方面，利用BIM工程模型软件能够自动检测碰撞点的位置，从而获得在工程图纸设计阶段隐藏的缺陷与设计漏洞，及时对设计存在的碰撞点以及不合理的设计进行优化调整，以免在后续施工阶段进行返工从而延误工期。

1.3 控制施工成本

随着社会经济的不断发展，人们对市政基础设施建设的施工成本关注度与日俱增，利用BIM技术能够对分包工程量进行合理分配，并且根据工程量能够制定较为精确的物资采购与资金计划，切实提高轨道交通项目的预算精确度。同时，还能对项目资金进行动态化管理，直观快速地完成项目总预算，有效控制施工总成本。

2 BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的具体应用

2.1 工程概况

某城市轨道交通修建2号线，途径2个站点（含区间），其沿线穿越市中心多个繁华地段，地面建筑与地下管道布置交横纵错，整个施工环境相对复杂，在地下隧道施工过程中，一旦出现事故将会导致不可挽回的经济损失和社会影响。对此，针对轨道交通2号线建设施工过程中易出现的质量安全问题，利用BIM技术构建一个可视化三维管理平台，对整个项目施工阶段进行全面监管。

2.2 基于BIM技术的施工检测平台功能

整个可视化三维管理平台在应用开发上采用WebGIS软件，用户只要通过Web就可以登录系统软件，当然系统会根据用户输入的账号自动区别访问权限等级，平台组织架构如图1所示。

图1 组织架构设计图

2.3 设计阶段的具体应用

在2号线设计初期，施工人员可以利用3D技术根据现场实际情况，对车站周边环境与控制线的位置关系进行可视化验证，从而构建相对科学合理的施工建筑模型，通常情况下，BIM技术在工程设计阶段的具体应用主要表现在以下两方面。

（1） 现场仿真模拟。可以借助现场仿真模拟系统构建1：1的施工模型，确保施工环境与施工方案相互协调[2]。技术人员通过模拟施工流程，帮助相关部门和负责人掌握线路周边经济条件，完善设计方案，以免在出入口或换乘点出现改线、放站等设计失误。

（2） 实行协调设计。以往传统的城市轨道交通工程多是由施工设计人员借助图纸等资料，通过资料互提形式完成相关设计，不同设计人员将会对图纸上的物理实体进行反复标注和多次计算，这样一来极易发生设计隐患。但是，借助BIM技术就能够在一定权限中，设计人员登录同一办公平台对设计模型进行备注、修改和完善，并能够在模型中直观体现出来，从而为施工人员提供更为全面的决策。

2.4 碰撞检测的应用

在以往的施工图纸中无法对设计环节的合理性与可行性进行检验，因此极易导致在工程施工过程中出现各种问题，比如空间设计不合理、结构碰撞等[3]。对此，在2号线工程项目中，就引入了Navisworks软件，利用其碰撞检测功能，对2号线工程项目中各专业进行了碰撞检测，共计检测出存在碰撞数量150处，通过向设计单位进行反馈，及时对图纸存在的问题进行了修订和完善，避免了后续施工过程中由于图纸设计不合理出现返工或是停工现象的发生，进一步提高了项目施工管理的效率，从而为后续项目施工的有序开展提供了有力保障。

2.5 实施物料跟踪和管理

在BIM模型中包含整个项目的全部数据信息，同时也涉及建筑材料等内容，因此，能够在较短时间内查找出材料规格、保修日期、尺寸等信息，并与施工现场所使用的材料进行对比，形成一个全面完善的物料管理板块，为提高施工质量奠定良好基础。并且，借助BIM技术能够对物料进行实时追踪，同时在模型信息数据共享下，能够对施工现场使用的材料进行物联和追踪，如图2所示，确保材料符合施工要求，保障施工质量，实现对项目施工全周期的管理。

图2 模拟现场物联

2.6 控制现场施工安全

2.6.1 场地布置

借助所构建的BIM模型的可视性特点，对项目施工场地进行三维立体的科学规划，如图3所示。具体包括材料堆放区、加工区、仓库、办公区以及现场道路等，能够对施工现场情况进行直观体现，使得施工空间得以优化，确保了现场施工道路的整洁、畅通。

图3 施工场地布置

2.6.2 安全交底

同样借助BIM模型的可视化特点，能够对施工现场存在的危险源进行识别，开展有针对性的安全检查，同时，将整个项目施工的安全情况以仿真动画形式交底给现场操作人员，如图4所示，提高了安全交底的趣味性，也便于相关人员能够更加精准的掌握现场情况。

图4 安全交底动画

3 区间工程BIM的应用设想

将轨道交通工程盾构掘进过程中所遇到的渗水、破损、裂缝等有缺陷的管片整合到BIM模型中，并按照颜色等级进行分类，如图5所示[4]。绿色等级代表轻微破损，黄色等级代表一般破损……这样就能够在区间工程施工阶段及时对存在问题的管片进行修复，在安装阶段也能够有效避免出现二次破损，同时，针对模型中显示的橙、红管片在运营阶段需要进行重点监管。

图5 区间工程BIM应用设想效果

4 结语

总体而言，在政策的逐步完善下，BIM技术在城市轨道交通工程建设中的应用逐步趋于标准化，尤其是在工程建设全过程中得以广泛应用，由此可见BIM技术具有一定的有效性和重要性。尽管BIM技术有待进一步研发和完善，但是相信通过实践探索，BIM技术必定能够得到更为全面的发展，从而为城市轨道交通建设保驾护航。