BIM技术在轨道交通工程项目群管理中的应用探索

王志

（中车轨道交通建设投资有限公司）

1 引言

BIM 技术在我国建筑业使用已经有了众多成功经验和相关成功经验总结，而轨道交通项目中涉及的专业多，建设周期长，导致BIM技术的引入相对落后。一般建筑工程中主要有建筑、结构、设备三个专业，而在轨道交通工程中需要有场站、结构、线路、电力、设备等二十多个专业互相协同才可以完成项目。由于轨道交通项目所涉及的专业多，专业之间进行协同难度大，目前依靠传统二维图纸作为媒介进行设计信息传递的模式已经无法满足现在对交通基础发展的需要，而对发展阻碍最大的原因就是专业协同效率低，各个专业之间无法及时更新传递信息，最终导致项目进展缓慢。

BIM 技术以三维信息化空间模型为基础，集成了工程中各个专业的相关工程数据。基于三维信息化工程模型搭建施工管理系统，在项目策划、施工和运营的各个阶段中提供各参加单位所需的工程信息，实现工程信息的实时更新交流，阻止信息孤岛的出现，保证了轨道交通项目的高效性和精确性。

2 轨道交通工程特点与难点

2.1 轨道交通工程特点

①轨道交通工程周边环境复杂，周边各类市政管线交错，施工的难度大、安全隐患多。在施工过程中若图纸有设计疏漏，极易造成地下市政管线的破裂，导致燃气、自来水渗漏、电力中断等工程事故，产生的社会负面影响大。

②轨道交通工程是一个综合性专业非常强的系统工程，在整个施工的环节中不只是需要保证基础结构等功能，还需要同时满足盾构施工区间的要求。在地铁车站施工过程中要制定严格的工程组织计划，合理规划工作面、工作段以及各个工种的协同作业，才可以在保证质量和安全的情况下按时完成车站的施工[1]。

2.2 轨道交通工程难点

①地铁车站的施工场地一般都比较狭小，现场场地布置可使用的空间非常紧张，工程准备阶段现场生产资料的合理规划和分配的难度极大，施工现场的合理部署与最大化土地利用困难。

②地铁车站工程的土方工程量大，基坑的开挖和支护需要同时作业，基坑施工的工作面上工序及工作规划协同难度都非常大，在现有协调工作模式下经常会有计划外的碰撞和冲突。

③地下市政管网的错综复杂，车站施工时还需要对其进行大量的改迁和原位保护工程，同时也要考虑车站周边建筑物受车站施工的影响，在施工中基坑的支护和开挖范围需要严格按照设计施工，不可以对周边现有建筑安全造成影响。

④盾构区间穿越城市地下空间，与周边建筑物关系复杂，地质情况复杂，施工风险高。高架站区间线型设计控制将极大影响建造成本。

3 勘察设计阶段BIM技术应用

3.1 模型规范化建立

基于统一的建模交付标准规范，建立全线路站点区间全标准化模型（见图1）。专业包括周边环境、地下管线、土建、地质等。对于同类构件，如区间盾构、墩柱、节段梁要求实行统一的标准化设计，从源头提升项目群工程标准化程度，并按标准要求写入相关信息，为后续系列应用奠定基础[1]。

图1 江阴外滩站地质模型及土建围护模型

3.2 设计协调

由建设单位组织，总体院牵头将全线路模型汇总组合，全面检查各专业提资接口，将不同专业、不同工点院单位基于BIM中心化模型集中进行协同管理，打破传统工程管理信息滞后、分散的问题，及时发现接口问题，显著提升协调效率[2]。

3.3 BIM对量

基于BIM 模型工程量自动化输出能力，将模型中建立的构件工程量输出，辅助招标工程量对量，提升工程量计算精细化水平，控制投资。

4 建设施工阶段BIM技术应用

4.1 管线迁改

工程处于市区，场地狭小，对施工单位的工程管理能力提出了较高要求。在施工前期，基于前期建立周边环境及地下管线模型，进行管线迁改模拟，输出管线迁改工程量，评估管线迁改方案经济性、合理性，辅助建设单位决策（见图2）。

图2 江阴外滩站周边环境与地下管线BIM模型与倾斜摄影

4.2 场地布置

根据建设单位统一的标准化文明施工场地要求，进行场地布置模拟，有效提升现场文明施工水平。

4.3 BIM+进度管理

地铁车站的施工需要多个专业和工种进行交叉施工作业，组织工作难度大。在工程复杂节点的施工前技术交底和作业过程中的协同作业协调都是地铁车站施工管理上的主要难题。在地铁车站工程中使用基于BIM技术的施工模拟，把工程的施工进度与三维空间模型进行关联，在施工准备阶段进行工程的施工模拟，对工程中的每一个构件进行空间和时间两个维度的定位，提前发现可能会遇到的问题并及时调整，借此实现动态、实时、可视的模拟地铁车站建造过程。提前对施工错误环节进行检查和预防，合理划分施工区段，有助于节约工期。

4.4 BIM+质量管理

在地铁车站工程中使用BIM 技术对施工的质量进行事前、事中、事后三个阶段的控制。在项目施工前搭建三维信息模型的过程中核查工程图纸的设计错误和漏洞，协同工程设计单位对设计进行修改，同时在这个过程中找出施工时的重点和难点，提前准备，保证工程质量得到控制[3]。进入实际施工阶段后，使用三维可视化模型进行技术交底并作为施工质量控制的基础，在局部细节和整体工程上全面进行质量控制。最后在工程竣工时，进行三维信息模型的交付和质量验收。对地铁车站现场施工过程、施工工艺可视化，帮助提高工程质量。

4.5 BIM+安全管理

在轨道交通工程中使用BIM 技术建立工程周边风险源模型并进行风险源信息标记，写入风险源等级、风险源类别等风险信息，将风险评估中的全线路风险源可视化呈现，便于建设单位及参建各方直观了解全线路重大风险源位置及详细信息，高效交底。在施工过程中能够基于空间位置全面巡查风险，把控风险[4]。

4.6 BIM与信息化技术结合应用

BIM技术使用软件专业性强，对于管理人员来说施工门槛较高，为有效推广BIM 技术应用范围，通过轻量化技术将BIM 模型放置于网页端、移动端应用，与信息化技术结合，可极大提升建设单位管理者信息获取效率，让BIM 技术全员应用，更好的发挥BIM技术价值。

依靠BIM 技术数据集成来实现三维模型与施工工序、进度计划、质量安全信息、施工现场布置等信息的串联，打造基于BIM的建设单位项目管理平台。

5 结语

通过BIM技术的应用，可在设计阶段提前发现图纸中的错漏碰缺、进行预留洞核查，减少施工过程中的返工和变更。直观呈现地质中的风险地质区段，保障施工安全。基于BIM模型进行工程筹划，合理分区施工，缩短工期。基于BIM提取工程量辅助投资控制，同时可进行装配式施工应用。综上所述，基于BIM 技术在投资、进度、质量、安全等核心管理目标中，均能有效发挥作用。BIM技术以其信息共享、多方协同、可视化模拟、数据实时更新的特点，能够大幅度提升项目的生产效率和施工建造的质量与水平。从当前国内外的实践可得，BIM技术助力地铁车站建设已经成为发展趋势，智能化、信息化成为项目建设的重要依靠。