论BIM技术在济南地铁施工中的应用

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程简介

济南市轨道交通R3 线一期土建工程一标段，区间双线总长约4.1km，包含2 站1 区间1 出入场线，即龙洞停车场出入场线、龙洞庄站、龙洞庄站～孟家庄站区间、孟家庄站。施工范围为标段范围内的土建工程、安装预留预埋工程、交通导改、管线迁改、既有道路破复及协调配合。其中，孟家庄站和龙洞庄站长度分别为300.9m 和382.5m，均为地下两层岛式车站（局部三层）。龙洞庄站站前停车线为直线段暗挖区间，长度192.9m。盾构区间、停车场出入线暗挖段及明挖段均处于孟家庄站和龙洞庄站之间，盾构区间长1 286.023m，暗挖区间长702.651m，明挖法区间长1 033.55m。

2 项目施工难点

1）地铁施工区域紧邻建筑住宅区，施工空间狭窄，采用多个作业面同时作业，施工安全控制难度较大。

2）施工线路长，工程规模大，投入机械设备多，施工管理难度大。

3）施工工序繁杂且区间盾构隧道穿越泉脉发育地段，施工危险性系数较高。

4）施工工期较短，施工现场安全文明施工要求较高。

3 BIM技术与项目施工生产结合应用要点

3.1 三维分层地质模型及应用

根据区间、车站地质详勘资料，将勘探孔详细数据导入Civil 3D，形成地质分层实体模型，丰富地质表达。同时，将地质模型导入Revit 中与工程实体模型链接，利用任意剖面出图特性功能，生成各施工部位地质断面图指导工程施工，特别是将盾构区间分层地质模型与盾构线路模型整合，运用BIM 轻量化引擎处理，在移动端及网页端随时随地查看盾构掘进部位地质分布情况，为盾构掘进施工参数确定提供重要参考（图1、图2）。

图1 龙洞庄站地质断面图

图2 孟家庄站地质断面图

3.2 地形及周边仿真环境模型及应用

结合标段地形图，采用Civil 3D 导入地形数据，形成地形曲面实体模型，通过体量表达周围构筑物，仿真模拟施工周围环境（图3）。利用地形曲面实体模型和标段地形图，对场站布置、物料运输及交通导改等进行前期规划和指导，提高施工场地布局合理性（图4）。

图3 项目周边环境整体渲染效果图

图4 物料运输线路布置图

3.3 地下管线模型及应用

济南地铁施工区域地下管线布置繁杂，在对区间、车站管线详细勘察的基础上，建立地下管线综合分布模型，并将管线布置模型与地质实体模型关联，直观显示管线布置形式及区域。利用模型对不同区域不同类别管线实时查看，提前发现需迁改线路，并优化管线迁改方案，提高管线改迁效率。

3.4 场站模型及应用

为解决济南地铁施工区域狭窄的问题，确保施工区域场地合理规划，创建大量设备、标准配件及现场标准化标识牌、宣传牌等设施族，利用建立的族库对施工场地提前进行提前虚拟规划，提高场地利用率，确保工程顺利施工。

3.5 基坑模型及应用

1）三维可视化技术交底及工程量统计 济南地铁龙洞庄站基坑防护采用吊脚桩+锚索+放坡喷锚和一桩到底+内支撑的两种支护形式，利用建立的基坑模型对内插装配式方桩、混凝土支撑和钢管柱支撑进行三维可视化技术交底，提高交底效率。同时，基于基坑整体模型，对钻孔桩及钢支撑材料工程数量进行统计，为材料采购和提取提供参考依据。

2）基于基坑模型的虚拟施工模拟 济南地铁R3 线基坑临近既有居民区，基坑开挖深度最深处达22m，为确保基坑安全施工，对基坑围护桩施工进行动态演示，提高围护桩施工质量，确保围护桩施工质量。同时，将基坑施工计划进度表与模型对接，对基坑开挖及支护施工进行四维虚拟施工模拟，提前发现工期滞后现象，为项目管理者及时发出预警。

3.6 基于车站模型的应用

1）设计图纸查错与优化 在创建BIM 模型及模型查看过程中，对设计图纸进行审查，发现图纸共计存在20 余处问题，通过提前将问题图纸反馈给设计方，避免后期施工返工。

2）碰撞检查 通过模型创建发现地下箱涵顶板与出入线底板冲突，通过对方案比较论证，提出箱涵顶板拆除，出入线底板与箱涵顶板共建的解决方案，有效避免硬碰撞，并优化施工方案。

3）可视化技术交底（结构预留预埋）利用车站整体结构模型，对车站主体结构预留孔（洞）及预埋构件进行可视化技术交底，并了解预留预埋信息，避免结构预留（埋）构件的漏、缺、错问题。

4）材料工程量统计 在材料采购阶段，基于创建的车站主体模型，对整个车站主体的钢筋、混凝土等工程材料总量进行统计分析，为物资材料数量整体把控提供参考依据。同时，分阶段准确提取车站各个环节材料工程用量，依据工程量统计表，准确计算不同施工阶段材料工程用量，缓解施工场地材料堆放压力，同时缓解材料资金需求压力。

5）基于车站模型的四维虚拟施工演示 在建立车站各节段模型的基础上，重点对车站各节段主体施工过程进行动态施工模拟，通过模拟演示使施工人员充分理解各节段施工过程和质量卡控点，确保车站主体施工质量。

6）基于车站模型的内部漫游 将车站各个节段模型进行整合，利用Navisworks 对车站内部进行动态漫游，直观查看车站内部结构是否存在碰撞冲突，对车站内部关键部位进行查看，提前发现施工中存在的问题。

3.7 基于线路模型的应用

3.7.1 基于线路模型三维可视化技术交底

针对孟家庄站盾构端墙钢筋排布密集，钢筋布置形式复杂的特点，对端墙部位钢筋进行精细化建模，利用模型对施工人员进行技术交底，提高钢筋绑扎效率和质量。

3.7.2 关键节点材料工程量统计与复核

对重点、复杂部位钢筋进行精细化模型，统计钢筋材料工程量，通过与施工设计图纸钢筋材料统计表对比，提前发现图纸中钢筋材料存在的错、漏、缺问题。

3.7.3 基于线路模型三维可视化模拟

1）暗挖隧道施工模拟 暗挖隧道施工采用CRD 法开挖，在对暗挖隧道整体结构建模的基础上，利用Navisworks 软件对隧道施工过程进行虚拟施工演示，使施工人员提前了解施工工艺流程，并提前指出施工危险源，确保隧道安全施工。

2）盾构施工模拟 盾构施工是地铁施工的关键一环，基于线路和盾构模型，对盾构施工工序进行三维虚拟施工动态演示，提前模拟盾构始发-掘进-接收等各施工阶段，提高施工人员对盾构过程的全面认识，有效把控施工质量。

3）风井施工模拟 风井施工具有安全风险系数高的特点，对风井基坑开挖、支护及整体施工进行三维虚拟施工动态演示，使施工人员提前全面了解风井施工工艺流程，认识施工中的安全风险源，确保工程安全施工。

3.8 基于BDIP管理平台的应用

BDIP 建筑数据集成平台，全称叫Building data integrate platform，是由毕埃慕（上海）建筑数据技术股份有限公司开发的一款基于BIM模型为核心的从规划设计到工程竣工阶段的数据集成平台。济南地铁R3 号线在精细化建模的基础上，充分利用了BDIP 系统平台，其中，主要对模型的轻量化浏览、项目人员的实时讨论、质量流程管理和文档资料查询功能进行了应用。

1）模型的轻量化浏览 利用BDIP 系统平台，将BIM 模型进行轻量化处理，实现实时查看模型目的，同时，将轻量化模型通过构建着色管理，实时查看工程施工进度并对视点进行查看与保存，实现及时沟通技术问题的目标。

2）基于项目人员的实时讨论 将BIM 模型导入BDIP 系统平台，施工人员利用PC 端或移动端操作模型，且画面实时同步，并支持线上聊天功能，施工人员基于BIM 模型进行问题沟通，有效提高施工问题解决效率。

3）质量流程管理 结合BDIP 流程模块及BIM 模型，将施工过程中存在的问题进行记录和管理，通过流程化管理，将质量安全问题责任到人、并对整改时间做出规定，提高解决现场问题效率。

4）文档资料查询 BDIP 平台移动端支持浏览项目相关资料，查看图纸等功能，施工技术人员利用BDIP 平台现场查阅图纸规范、各种检查报告、确认合同内容等，大大提高了文件阅览效率。

4 结语

随着建筑信息化的不断推进，BIM 技术在工程施工领域的应用越来越广泛，为利用信息化BIM 技术指导地铁工程施工，济南地铁R3 线土建工程一标在工程施工阶段对BIM 技术进行了应用研究，通过工程实际应用取得了良好的应用效果，可为类似工程施工BIM 技术应用提供有益指导与借鉴。