基于BIM技术的城市轨道交通建设管理研究

2021-03-06庞晓磊马汝岩

天津建设科技 2021年1期

庞晓磊，马汝岩

（1.上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司天津分公司，天津300381；2.天津滨海新区轨道交通运营管理有限公司，天津300381）

随着建筑信息化的推广，具有可视化、协调性、模拟性和优化性特点[1]的BIM技术得到广泛应用。2006年，美国陆军工程兵团发布了为期15年的BIM发展路线规划，计划在其军事建筑项目使用BIM 技术[2]。我国也大力推行BIM 技术发展，2016 年发布《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》，BIM 成为“十三五”建筑业重点推广的五大信息技术之首[3]。2017 年，国家和地方加大BIM政策与标准落地。

1 城市轨道交通工程应用BIM必要性

城市轨道交通工程线路长、周期长、工程专业多、复杂节点多[4]，引入先进的信息管理技术非常必要[5]。

在设计阶段，利用BIM技术可有效解决图纸错漏碰缺，基于相同“数据库”的协同工作机制可减少各专业间资料互提、沟通配合的时间。

在施工阶段，利用BIM技术能提前合理规划施工场地，优化施工机械方案，节省人力物力，减少施工返工。

轨道交通工程项目数据多、资料杂，传统方式难以实现资料管控，数据协调困难，运营维护更是难上加难。利用BIM技术，将工程项目中各资料数据集于信息模型中，通过BIM 管理平台调用工程数据，准确定位风险源，高效运营维护设备。

2 应用实践

2.1 工程概况

天津滨铁1 号线云山道站建筑面积为26 502.8 m2，总长度为539.7 m，宽为21.1 m，高为13.8 m；车站主体为12 m 宽地下岛式车站，共两层，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。

2.2 工程重难点分析

1）本站为非标准化车站，空间窄小且狭长，还涉及远期地块商业开发。数据信息量大，维护成本高并且车站主体上方存在一条景观河，施工存在一定隐患。

2）本站位于滨海新区核心地段，外部市政管网和内部配套管线专业多，错综复杂，传统设计施工难以保证工程质量和工期。

2.3 设计阶段的应用

2.3.1 三维可视化

为准确表达设计意图，应用BIM技术体现车站与周边构筑物的空间关系，展示车站站位、线位、附属结构等，见图1-图3。

图1 三维轴测

图2 车站周边环境

图3 车站内部漫游

通过BIM模拟，技术人员可以提前以第一视角对车站内部公共区域、设备用房及走廊进行空间合理化布局，利于方案比选，辅助方案合理性优化。

2.3.2 图纸错漏碰缺检查

传统二维图纸难以全方面反映设计思路；同时，多专业交叉融合，不可避免图纸错漏碰缺，城市轨道交通工程项目亦是如此。利用BIM模型，改变平面上构筑物位置，立面上即可同步更新，保证平立剖面的准确性。在本车站应用BIM技术，共避免设计阶段图纸错漏碰缺21 处，施工阶段场地图纸错漏碰缺5 处，节约工期约45 d，大大节省投资成本。

2.3.3 管线综合设计

在城市轨道交通项目应用BIM技术中，管线综合设计作用尤为突出。本站管线综合设计BIM 应用制定一套正向设计工作流程，见图4。

图4 管线综合设计流程

应用BIM 技术可以进行三维空间管线的模拟碰撞检查，不仅可在设计阶段彻底消除硬碰撞且能优化净空和管线排布方案，达到正向设计出图的目的。同时，也可以减少设备管线碰撞引起的拆装、返工和浪费。见图5和图6。

图5 车站管线综合设计

图6 BIM正向设计

2.3.4 孔洞预留检查

传统二维管线综合设计普遍存在质量通病就是孔洞遗漏，预埋孔洞不准确问题，造成机电安装时，再进行凿墙开洞，不仅浪费时间，还增加成本，严重的甚至还会破坏结构，留下质量安全隐患。

本站在设计阶段利用BIM 空间预留孔洞技术，提前对结构楼板上管线预留孔洞进行精确定位，而且还能与土建单位更好地协同作业，减少上述麻烦和隐患。

2.3.5 房间面积明细统计

房间面积指标涉及使用功能及消防验收，本项目利用建筑施工图模型，提取车站内站厅、站台及设备区域各房间面积信息，精确统计各项常用面积指标并且在模型修改过程中，发挥关联修改作用，实现精确快速统计，辅助进行技术指标测算，优化房间布置方案。

2.4 施工阶段的应用

2.4.1 场地布置模拟

根据施工方案部署，利用BIM软件对不同施工阶段的施工场地临时设施见模，准确合理划分施工场地生产、生活区域，形象展示九牌一图等安全文明标识标语；确定行车路线，制作模拟视频进行施工场地临时设施布置预演展示；发现各专业工种之间及各工程之间的干扰，辅助调整施工场地临时设施的位置来优化平面布置方案；除此外，辅助项目前期各专项（征地、拆迁、园林伐移等）沟通交流、促进方案稳定。见图7。

图7 场地布置模型

2.4.2 交通导行模拟

根据施工单位的交通导行图纸搭建BIM模型，分别从现状、主体结构和附属结构三个建设阶段模拟不同工况下的交通导行方案，以动态模拟演示的方式展现，分析方案的可行性，辅助各方沟通交流、促进方案稳定。见图8。

图8 交通导行模拟

2.4.3 市政管线切改模拟

根据相关单位所提供的地下管线切改方案，展示地下管线现状及各阶段切改方案，直观地查看管线与周围地形、道路、建筑物的空间关系。针对切改后管线与现有管线的位置关系进行碰撞检查，辅助各方沟通交流、促进方案稳定。本车站搬迁管线种类共6种，涉及雨水、热力、通讯、电力、燃气和输配水；主要位置在主体结构上方及A、B 出入口上方。利用BIM 技术模拟管线搬迁，辅助施工单位专项汇报，节约实际施工工期约60 d，避免管线碰撞问题42处。见图9。

图9 典型示例

2.4.4 安全风险源监控

应用BIM 技术可实现安全风险源监控。本站地理位置特殊，车站南侧高楼耸立，建筑边界到车站主体最近距离32.12 m，风险监控至关重要，共涉及9 种类型监测点，含建筑物竖向位移、地下管线竖向位移、地表沉降、地下水位、支护桩（墙）顶竖向位移、支护桩（墙）顶水平位移、混凝土支撑、钢支撑轴力和立柱结构竖向位移。利用BIM技术，提前对风险源监测点预埋阶段和后续施工阶段中带来的问题进行模拟。在预埋阶段前，对车站周边建筑物、地表及地下管线等竖向位移监测点建立模型；在后续施工过程中，对车站周边地下水位、支护桩（墙）、混凝土支撑轴力、钢支撑轴力和立柱结构监测点建立模型，从全方位对车站结构的沉降、倾斜进行监控；最后通过数据协同，将场地实时数据同步至风险源监控平台，进行安全风险源监控，形象、直观、便捷。见图10。