BIM技术在城市轨道交通施工阶段的应用研究

王朋霞，李禄为

（1.天津滨海新区轨道交通投资发展有限公司，天津300450；2.北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京100020）

1 BIM技术在施工阶段的应用现状

相比较于日本、欧美等发达国家，我国的BIM技术起步相对较晚，不管是从理论标准还是到具体工程实践需逐步完善。像基于BIM的项目信息集成管理、建造过程一体化确定都处于探索阶段。BIM在房建领域的应用方式要远优于其他工程领域。

随着BIM普及与发展，近些年与之相关的技术开始在地铁项目中广泛应用。BIM与AR技术结合应用于工程现场管理，将大量的BIM信息数据与现场的环境进行实时交换，完善设计、施工、运营的信息流转；也有以空间坐标为定位基准，以时间参数，利用BIM模拟施工，预测地铁施工过程中各个位置的沉降、倾斜变化，实施周边建筑加固；基于BIM不仅可以对建造全过程中质量、进度、成本等方面进行动态化管理，还可以延展到前期项目决策及后期维护等建设全寿命周期的应用。这些研究充分体现了BIM技术在工程施工阶段中的应用价值和前景。

2 BIM技术在城市轨道交通的应用分析

2.1 地铁施工特点

作为城市轨道交通设施的重要组成部分，影响地铁建造的因素很多，像场地、周边环境等，并且对工程质量要求严格，这给施工过程带来了很大挑战，主要突出特点有：工程地质复杂、施工机械种类繁多、施工现场风险性大、工程协调难点多。

2.2 BIM在城市轨道交通施工中的应用价值

2.2.1 提高沟通效率

城市轨道交通工程建设涉及多个单位和专业人员之间的相互配合，通过BIM软件可以将二维的平面图纸转化成更加生动直观的三维立体模型，给人以真实感和直接的视觉冲击，能有效节省读图和汇报时间，便于非工程类专业人员理解设计及汇报意图，从而便于加强各参建单位之间的沟通质量和效率，更利于施工问题的解决。

2.2.2 设计优化，减少返工

利用BIM的三维可视化功能再加上时间维度，模拟施工过程的重点，将设计图纸施工过程中存在的问题提前发现，并及时在施工前与相关设计单位进行沟通处理，减少不必要的返工和人员、机械、材料的浪费。

2.2.3 精确计划，减少浪费

BIM数据库的数据可以精细化到构件级别，为施工单位快速、准确、全面地获得工程的基础数据，为制定更详尽的人员、机械、设备投入计划提供了有效支撑，为减少浪费和实现消耗控制提供了技术支撑。

2.2.4 多算对比，有效管控

为了加强对项目成本风险的有效控制，可以通过BIM数据库实时快速获取工程基础信息，分析在建项目的运营盈亏，包括计划与实际的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，以及消耗量有无超标、进货分包单价有无失控等问题。

2.2.5 提高施工质量

通过BIM模型的展示，可以使得参建各方更加直观、清楚地理解设计的意图，排查施工重难点及风险源，从而协同各方采取针对性措施，同时结合施工方案、施工模拟和现场实时监测，对工程施工的质量、安全及进度进行有效控制。

2.2.6 节省施工成本和工期

利用BIM的三维特点，让施工方、监理方、不同专业的管理人员，可以随时随地、直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，有效降低沟通与管理成本。

3 轨道交通BIM施工管理平台应用

3.1 项目概况

滨海新区轨道交通B1线一期工程（黄港车辆段至于家堡站段）北起黄港车辆段南至于家堡站，全长约22.465km，设15座车站，全为地下站。线路北端黄港欣嘉园东侧设置车辆段与综合基地一座。设主变电站两座，分别与Z2线共用海平路站主变，与B7线共用塘沽站主变。本项目依托滨海新区B1线建设工程研发了轨道交通BIM施工管理系统，在安全监测、隐患排查、现场监控、盾构监测、施工协同等多个关键环节开展了应用实践，验证了平台应用的可行性和价值，提升了轨道交通管理质量和效率。

3.2 项目应用

3.2.1 安全监测

系统将监测点添加到三维场景，可以直观地呈现工点与风险源的空间位置。与传统二维风险监控平台相比，优化了二维表述的纵向重叠等表述不直观问题。在设备设施编码的基础上将监测点信息与BIM模型联动，对监测点每日的数据进行监控，通过查看监测数据，分析现场风险源的状态，对基坑的安全进行实时监控。每一个监测点都能够反映出基坑的安全状态，见图1。

图1 安全监测

3.2.2 隐患排查

现场巡查人员通过移动端上报隐患，平台自动识别上报位置并闪烁。平台通过将隐患信息与BIM模型建立关联，施工单位可在场景查看隐患详细信息和位置，24小时内对现场进行整改。整改结束后，监理单位到现场确认整改合格，并在手机APP上进行隐患消除。完成隐患的发现、整改、确认、消除，实现对隐患排查的管理闭合。

3.2.3 视频监控

将现场视频摄像头位置与场景模型建立关联，与模型建立空间联系。点击摄像头图标查看现场施工详情，支持云镜控制、监控点信息、紧急录像、抓拍、连续抓拍、放大和对讲等功能。监理单位通过对在施工点摄像头进行定期巡查，实现对现场情况和施工风险的实时监控，见图2。

图2

3.2.4 盾构监测

通过点击盾构机图标，进入盾构监测详情界面。主要包括推进系统、土压、同步注浆系统、螺旋机数据、铰接油缸、盾尾油脂、气体检测、盾尾油脂压力、盾构姿态数据、水平偏差、垂直偏差、泡沫、膨润土等参数，见图3。

图3

3.2.5 施工协同

平台实现基于“站点-构件”的业务协同。平台建立了设备设施编码体系，将业务数据包括施工安全、施工质量、变更、施工进度、图纸方案等与从前期-勘察-设计-施工-竣工、周月报等文档资料与模型相关联，通过权限管理，实现不同参与单位的区别管理。通过业务协同，提升了施工安全管理水平，实现了建设精细化管理。

4 结束语

本项目将BIM技术应用到轨道交通施工阶段管理，在轨道交通安全监测、隐患排查、视频监控、盾构监测、施工协同等关键环节进行了应用实践。实践证明在轨道交通施工管理系统引入BIM技术，实现了三维化、信息化、协同化、精细化的施工管理。通过建立施工阶段协同工作机制，让参建单位及不同专业人员，全面掌握建造过程，并形成一致认同，有效地提升了轨道交通工程管理质量和效率。