BIM技术在地铁车站土建施工中的应用

袁庆利 高玉娟

摘  要：地铁施工建设存在耗资巨大，建设时间紧，工程问题多与难点多等问题，随着我国地铁建设的发展，如何利用现代技术手段解决地铁车站施工难题已经成为城市建设面临的重要课题。基于此，本文简要分析了BIM技术的发展现状，在此基础上结合地铁车站土建施工特点分析其在地铁车站建设中的应用，以期实现地铁车站建设的智能化发展。

关键词：BIM;地铁车站;土建施工;应用;分析

中图分类号：U231.3        文献标识码：A      文章编号：2096-6903（2020）12-0000-00

1 地铁车站土建施工项目的重难点

1.1 工程类别多

地铁车站施工工程包括车站、区间的土建工程、降水工程及站前广场工程等内容，项目整体的工程量大，作业面较广，所涉及的工法工艺多。

1.2 管理难度大

工程施工时间较长，覆盖范围广，所涉及的工种多，专业分工细，调用大量不同工种进行长期施工，在无形中增加了施工管理的难度。

1.3 三多一小

地铁车站施工过程中面临作业面多、质量控制点多、危险源多等问题，同时在施工区域内可以利用的施工空间小。

1.4 施工质量要求高

作为安全文明标准工地的一部分，地铁车站工程往往在质量等级以及分项工程验收合格率方面要求较高。

2 BIM技术特点

BIM技术的最大特点在于可视化，其可视化的基础在于项目基础数据的信息化。另外，随着项目推进的不断深入，BIM数据库不断丰富完善，而且其能贯穿项目的整个生命周期。通过建立完善的虚拟建筑工程三维模型，可以提取并整理出所有工程要素的关键信息，并将其存储在数据库中。该数据库可根据工程实际进度情况进行实时动态更新，从数据模型中不仅可以浏览所有工程构件的几何信息和专业属性，而且还可以对非构件信息的空间状态和运动情况进行模拟仿真。借助这个包含建筑工程信息的三维模型辅助工程施工，大大提高了工程的信息集成化程度，从而为项目各方提供一个工程信息交换服务平台[1-2]。

在传统车站施工图纸设计阶段，所依赖的制图工具大多是基于二维CAD设计软件绘制的，由于展示信息有限，设计和施工人员很难从平面图纸中发现复杂空间的隐蔽问题。而BIM技术具有更加透明化的模型，其不仅能完整展示三维信息，而且能够在较短时间完成碰撞检查测试，便于设计人员对车站结构设计实施动态调整，达到快速优化的目的，且具有更高的效率和精确度。在实际施工过程中，三维模型仿真对于盾构施工等相对成熟的工序意义并不大[3]。其关键在于对不同类型的盾构形式所存在的技术难点进行展示和表达。

3 BIM技术在地铁车站土建施工中的应用

3.1 工程效果设计

BIM技术具有可视化的特点，并且能够清晰呈现出整体和局部细节的设计效果。在招投标中应用BIM技术软件创建地铁车站模型，进行色彩渲染和制作动画，可以很直观地显示地铁车站的设计效果。在项目概念阶段将可能出现的设计效果模拟出来，并提出解决办法。在地铁建设中，这一技术正在逐步被引入，从建设中的单点应用，扩展到建设中的全线全流程运用，大大减少误差，提高施工效率。此外，BIM技术的运用避免了在实际施工后又返工造成的资源浪费。

3.2 综合管线设计和安装碰撞检查

传统的地铁建设中，碰撞检查需要在各专业设计图纸汇总后才能实施，因此其耗时耗力，又影响工程进度。通过BIM技术来完成管线和相关设备BIM模型的碰撞检测，在进行碰撞检查之后，根据检测结果来进行优化调整，可消除碰撞。通过三维模型将二维图纸可视化，大大提高了相关人员的读图、识图能力，提高了基于图纸的沟通效率。此外，在三维模型建立过程中，工程师能够及时发现图纸存在的不合理及碰撞等问题，在建模时与相关方沟通并解决问题，避免二次施工。即三维建模的过程是一次图纸审查的过程，其能够有效节省工期、节约成本。例如：通过BIM技术将各种单个零件族组装建立综合支吊架模型嵌套族，在拼装过程中依据厂家深化后的综合管线图纸中的剖面图，并根据厂家提供的配件清单即可很容易的完成拼装工作。在综合支吊架模型定位完成后，利用剖面视图即可进行碰撞检测;如检测支吊架与结构碰撞、支吊架与管线碰撞以及综合支吊架排布是否合理等。

通过对根据施工图创建的模型进行碰撞检查，提前发现错误和碰撞点并提出深化设计方案。例如主梁和次梁的标高问题、底板回填和柱墩标高问题、钢筋间距和直径问题等一般性错误均可通过检测识别出来。

3.3 虚拟施工方案

对于地铁车站施工而言，其一般存在于城市闹区，施工现场临时用地有限，因此对施工标准化管理提出较高要求。研究发现利用BIM技术可实现三维施工场地布置及立体施工规划，合理布置物料堆放位置，物料吊装位置，吊车摆放位置，临时办公室位置等，因此可有效利用施工现场空间，实现标准化建设。此外，BIM技术可以将时间维度加入三维空间模型，进行4D模拟施工，这有利于施工工期的优化。BIM技术还可进行模拟实验，如吊车、盾构机等重型设备如何进驻工地，材料如何科学放置等都可预先模拟。

地铁车站在施工过程中容易出现盾构隧道施工与围岩地质条件相差过大的情况，此时通过基于BIM技术勘测信息建立的三維地质模型和隧道主体模型，可方便掌控子面周边范围的围岩地质条件和埋深情况，进而为施工方案提供可靠的技术依据，同时增加了施工的安全性和未知因素的可控性。有助于完成地铁施工对周边建筑物、管线或者周边交通运行可能产生影响的量化评估。

3.4 工程量及成本分析统计

在传统的项目管理中，材料成本管理主要有两大弊端：一方面，材料成本控制主要依靠限额领料来实现，但额度的制定如果没有统一标准，就无法衡量材料用量的合理性与精确性;另一方面，材料物资的消耗主要靠人工统计，工作量大，容易存在人为误差，且难以与项目实施同步。采用BIM技术进行管理可规避上述问题。每天及时录入各种材料的实际用量，即可按构件同步生成实际用量和理论用量的对比表，实现项目部对材料消耗的实时分析，便于找出超过正常损耗量的施工部位和相应构件，分析材料损耗原因，为制定节材对策提供数据支持。此外，在后续的施工过程中，还可以避免发生同样的超额材料损耗问题，优化工程成本管理工作模式，为后期项目施工提供经验。

3.5 项目协同管理

通过统一的平台数据，可完成施工现场的质量管理、进度管理和安全管理等工作。技术安全人员，在施工现场巡查时可以即时传输现场的质量安全问题照片，并及时提醒生产区的其他人员，因此这可促进项目问题的及时整改。此外，通过数据共享和集中分析，可实现现场施工安全问题跟踪管理。各工区质量安全负责人均可通过web端口的数据导出进行数据整理和分析，因此大大节约了素材准备时间。在项目进度管控方面，通过BIM技术构建的数据库，生产工区现场人员可以将现场进度情况通过手机端进行录入反馈，为非现场人员制作施工进度周汇报，从而为实际进度录入情况提供准确的数据，达到一次录入多次输出使用的目的。

4 总结

BIM技术作为建筑业信息化的主要手段和发展趋势，其发展已经较为成熟，且随着其他各种创新技术的发展，其在工程施工应用方面不断的涌现出更多创新内容。相信在未来，BIM技术将作为一种重要的技术手段更好地促进我国地铁建设事业持续、高质量发展。

参考文献

[1] 王海涛.BIM技术在地铁车站建设中的应用研究[J].建筑与文化，2017（9）：136-137.

[2] 沈艳.地铁运营管理中的信息化建设探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015（29）：3589.

[3] 苏艺，汪国锋，赵雪峰.BIM技术在北京某地铁站建设中应用研究[C]//高水平地建设城市轨道交通——2013中国城市轨道交通关键技术论坛暨第二十三界地铁学术交流会，2013.

收稿日期：2020-11-08

作者简介：袁庆利（1979—），男，江苏徐州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为：地下结构。