BIM技术在地铁车辆段施工管理中的应用研究——以北京地铁19号线新宫车辆段为例

朱伟雄，张立，张通

（中铁电气化局集团北京建筑工程有限公司）

1 引言

近年来我国大力发展城市轨道交通，地铁车辆段在轨道交通系统中占据主要地位[1]。地铁车辆段工程通常具有专业要求高、覆盖面广、学科交叉范围大等特点，无法形成标准化和模块化的模式，因此地铁车辆段工程在施工管理中存在较高难度。本文以北京地铁19号线新宫车辆段一期工程为案例，旨在研究BIM技术在地铁车辆段施工管理中的应用价值，探索BIM在地铁车辆段施工管理中的发展路径，为未来相关工程建设提供参考。

2 项目背景

2.1 工程概况

新宫车辆段位于北京市南四环外，西侧为规划槐房新村五号路，东侧为规划槐房北路，南侧为规划南公路环，北侧为规划通久路，占地面积约30万㎡。该项目具有建设规模大、周期长、成本高、周边环境复杂的特点，且建设过程中涉及专业众多、协作复杂，施工管理难度大。

2.2 工程重难点

2.2.1 占地面积大单体物多，施工场地环境复杂

新宫车辆段占地面积约30万㎡，有咽喉区、运用库、联检库等17个单体，且单体面积分布不均。同时，项目部进场之初，车辆段四周规划道路尚未完全建成，场地道路较窄，给施工场地组织提出很高的要求。

2.2.2 多专业团队协同施工，组织协调难度大

本工程涉及的专业团队较多，施工队伍工作面相互交叉。人员、材料和机械设备投入量大，外部接口多，需要在时间和空间多维度精准策划，以满足各项设计要求及工期要求。

2.2.3 钢结构工程体量大，节点工艺繁杂

本项目中钢结构采用劲型钢结构，单体构件尺寸大，且节点工艺相对复杂，需要在构件深化与制作方面提高管理精度，以保障构件能按规定技术要求安装施工。

3 BIM实施规划

本项目BIM实施坚持科学规划，统筹协调安排的原则。在BIM规划中充分考虑项目级到企业级长远发展的需要，在实施上根据实际需要，分步配置、分步实施、逐步扩展，保证BIM实施的完整性和实用性。同时，本项目应业主单位要求，对各类BIM信息进行统一管理，并与各专业BIM模型进行对接，实现BIM信息的动态更新和资源共享，业主单位实时查询。根据项目的具体情况，制定了实施应用流程，见图1。

图1 新宫车辆段BIM实施流程与框架

4 BIM技术在本项目中的应用

4.1 质量管理

4.1.1 创建高精度模型数据库

本项目BIM模型的创建严格执行北京城市轨道数字交底管理手册标准，并结合项目特点，指导现场作业并为项目工程技术管理人员提供精准数据，大部分模型精度达到LOD500。在模型创建过程中执行自检、互检、专检的“三检制”，确保BIM模型与施工图纸、项目实体的吻合，最终形成BIM数据库（见图2）。

图2 BIM数据库

4.1.2 基于BIM开展图纸会审

在项目中，采用分布式建模审查的方式，通过建立的高精度BIM模型，及时发现设计图纸中“错、漏、碰、缺”问题，并第一时间反馈给甲方、设计院进行修改，提高多方沟通效率[2]。同时结合施工组织设计，对设计方案的可建造性进行分析，优化设计方案，保证施工质量和进度要求。

4.1.3 辅助钢结构深化设计

由于该项目运用库钢结构为劲性框架结构形式，且部分结构跨度较大，针对项目特点，结合钢结构安装方案，对钢结构部分进行基于BIM的深化设计，深化设计流程见图3。

图3 运用库BIM辅助钢结构深化流程

4.1.4 三维可视化技术交底

通过BIM技术对施工工艺工法进行模拟展示，将复杂的空间关系和繁杂的制安工艺进行合理展示，方便施工作业人员的理解和应用，解决了管理人员和劳务工人之间因对图纸和规范理解不同而产生的施工错误。

4.1.5 建立数字化场地模型

本项目周边地理环境复杂，施工区域紧邻交通要道，材料运输、周转、堆放与大型机械设备进场管理难度较大。通过BIM技术，对施工各阶段的场地地形、既有建筑设施、周边环境、施工区域、临时道路等进行规划布置和分析优化，实现场地布置科学合理[3]（见图4）。

图4 新宫车辆段数字化场地

4.2 进度管理

根据本项目计算的工程量，结合总工期计划、主要物资总控计划、季（月）度计划等，编排物资进场计划，将BIM模型与施工进度计划相链接，使空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，随着现场实际施工进度，更新各项信息，直观、精确地对工程进度进行管控[4]（见图5）。

图5 施工进度模拟

4.3 成本管理

本项目基于BIM技术，将模型与工程图纸等详细工程信息资料有效集成管理，建立基于BIM5D的实际成本数据库，包含了成本、进度、材料、设备等多维度信息，快速准确分析工程量数据，并进行消耗量分析。优化材料采购计划、进场计划、消耗量控制目标计划等，对材料的计划、采购、出入库等进行有效管控[5]。

4.4 安全管理

本项目中首次尝试了将BIM与安全疏散软件相结合的创新应用，根据规范进行工人疏散仿真模拟。通过疏散模拟，对施工的安全性进行了科学评价。尤其是在环境复杂的施工现场，更应注意安全疏散的问题，保证施工过程中施工人员的安全问题（见图6）。

图6 运用库施工人员疏散轨迹云图和人员出入疏散时间表

5 结语

本文以北京地铁19号线新宫车辆段为研究对象，从实际应用和创新实践出发，构建基于BIM技术的车辆段施工管理体系，确定BIM实施应用的价值点，解决实际工程中的相关问题，减少施工中的返工与浪费，提高施工效率，保障了施工质量和进度。同时，将BIM与安全管理相结合，改变了传统的施工管理分析手段，对施工人员的安全管控提出了创新思路。