BIM 技术在地铁车站工程中的应用

2022-01-12张鹏伟

建材与装饰 2022年2期

张鹏伟

（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300）

目前，在我国城市的发展和运行中，地铁成为人们的出行的重要交通工具，很多的城市也大力修建地铁，但是在建设中还有很多不科学、不合理的问题。由于地铁车站施工空间比较狭小，作业难度高，施工步骤较多，同时工期也比较紧张，因此要采用BIM 技术[1]。从地铁车站的施工方案、资源配置、信息管理等方面入手，采用BIM 技术，不仅可以节省大量的施工时间和资源，还能减少重复作业，提高地铁施工的质量[1]。

1 BIM 技术应用概念

BIM 技术是通过计算机技术构建的一种建筑信息模型，其可以融合计算机技术和建筑信息技术，然后利用计算机对建筑参数完成很好的设计管理，模拟出符合施工要求的建筑模型。技术人员利用分析建筑模型，可以掌握建筑工程中实际情况，便于施工，同时也提高建设的效率。在建筑施工项目中，BIM 技术可以实现对整个建筑模型中建筑信息的集成化管理，然后利用BIM技术可以完成模拟操作，就能掌握实际情况，确保施工方案的可行性，同时也节省了施工时间。BIM 技术通过计算机完成对数据的管理，让建筑工程各个部门之间实现了协同作业，也确保了各个部门之间的无障碍沟通，提高了合作效率[2]。另外，构建BIM 技术模型，要结合具体的施工参数和数据，对于相关的信息可以完成快速的更新和优化。

2 地铁项目在施工中的难点

2.1 工程环境复杂

通常情况下，地铁的建设都是在城市人口密接的地区，采用的施工机械设备会受到影响，不仅增加了施工难度，同时对施工管理方法、技术等的要求更高。

2.2 施工机械种类繁多

在进行地铁施工中，会采用到大型的设备，其中有盾构机、挖土机等设备，在施工之前要做好设备数量和强度的分析并制定相关方案，传统的作业中会经常发生交叉作业[3]。

2.3 工程协调难点多

由于地铁项目都是在地下完工，需要各个部门相互协调。但在传统的施工中部分施工单位为了赶工期，会出现不按照设计图纸，或擅自改变计划等，造成各部门之间的施工流程混乱浪费了大量的人力和财力。采用BIM 技术，可以加强各个部门之间的沟通。

3 地铁车站施工中采用BIM 技术的必要性

地铁车站由于空间比较狭小，在施工中也容易出现很多的隐蔽性问题。地铁项目属于十分复杂的一项作业，并且施工现场在布置中也会受很多因素的影响，导致材料进场、施工机械、施工人员等无法发挥出自身的作用。另外，确定采用的施工方案尚未得到进一步优化。与此同时，在施工中对于施工资源和进度无法有效地把控，并且出现很多交叉的情况。采用BIM 技术，可以让地铁车站实现模拟化、可视化，同时也能优化协同作业，通过BIM技术建模，上述这些问题都能得到解决，并且还能提高施工效率，提高作业的质量。

4 BIM 技术在地铁车站工程各阶段的实际应用

4.1 施工图设计阶段的应用

在地铁车站项目中采用BIM 技术，可以完成3D 立体建筑模型设计，利用3D 建筑模型，不仅可以给工作人员提供施工所需的资料和数据，还能帮助设计人员整体规划设计方案。与此同时，在地铁车站项目中采用BIM 技术可以完成所有数据的管理和分析，技术人员对于地铁车站项目中的所有数据都能有效地对比、筛选，另外，BIM 技术还能自动保存和存储这些数据。在施工图纸设计环节，需要结合设计图纸构建3D 立体建筑模型，而利用BIM技术就能完成设计环节的建模，建模的方式要按照建筑工程的实际情况。施工图纸完成建模之后，可以按照实际情况模拟施工情况。建筑工程的3D 立体模型都是通过动画完成制作和处理，可以结合时间的变化合理地控制施工进度，确保施工工期，并参照建筑模型的变化[4]。另外，在施工中，如果施工计划发生改变，BIM 技术具有的预见性可以在建筑施工中降低故障发生率，有效地确保地铁车站项目的顺利开展。

4.2 施工场地动态布置

地铁车站通常都是在人口比较聚集的区域，不仅四周建筑密集，同时交通密度很大，施工场地比较狭小，现场布置的设备较多，所以在施工场地要进行动态化的布置。尤其是在施工准备环节，要结合施工场地四周的实际情况合理地规划周边地区，构建精细化的模型，确保模型的科学性、合理性。要检验是否合理，可以模拟施工机械现场作业，提前找出可能发生的问题，并进一步优化施工方案。通过BIM 技术的动态布置，可以满足不同条件和时期的施工需求。

4.3 施工方案评选及优化

地铁车站项目工程量巨大，涉及众多的内容和施工工艺，且施工过程也较为复杂。在车站施工中采用BIM 技术，可以完成多种施工方案的对比，并且可以实现精细化的BIM 模型建模。BIM技术还具有可视化模拟的特点，可以生动模拟出施工现场的实际情况，调整施工周期和施工顺序。另外，采用施工模拟反馈信息，可以优化车站管理相关信息，从技术、现场管控等多种角度确保地铁项目的有序进行。

4.4 施工进度模拟及优化

以往的施工项目中，施工进度的把控都是技术人员参照以往的工程案例，全凭借自身的经验，但是这种编排缺乏数据参考，同时也容易受到外界等众多的干扰。在地铁车站项目施工中采用BIM 技术，可以通过4D 的方式掌控施工进度[5]。①施工过程更加清晰明了，在施工中出现的问题都能及时发现并解决，提高了处理的效率。②施工企业可以按照施工进度计划开展施工。利用BIM 技术，可以以天为单位，合理地规划每日工作量和完成程度，确保了施工进度有序地开展，不仅仅让施工质量得到了保障，同时也能达到地铁项目的施工目标。

4.5 施工资源配置及优化

地铁车站要将设计图纸作为一项参考和依据，完成BIM 模型构建后，可以通过BIM 技术计算实际的工程量，确定材料用量。按照施工进度，合理地制定出采购计划，让材料管理更加精细化，改变传统的粗放型施工模式，施工材料的进场可以实行动态化管理，提高了材料的利用率，减少材料的浪费问题。同时，在施工模型中，也能计算施工成本、计划成本等，通过成本费用曲线变化图能清晰地对比费用之间的差异，及时找出并解决存在问题，优化施工成本。另外，要结合工程量和施工进度，对于施工现场作业情况可以配置合理的施工人数，防止施工现场出现混乱，设备出现闲置等问题，不但可以合理地配置了各项资源，也能发挥出施工人员、资源的最大价值。

4.6 施工信息管理方式优化

地铁车站项目要将信息管理平台作为载体，将BIM 施工模型录入信息管理平台。在施工现场，管理人员能通过手机或电脑时刻地掌握机械设备、施工材料、作业等情况，通过系统捕捉的画面有效地传输到信息管理平台中。与此同时，施工现场的安全、文明施工等都及时上传到信息平台，让施工实现了可视化管理。另外，管理人员可以通过平台及时地监测平台中的情况，并反馈给施工现场作业人员，大大提高了施工的效率，降低了施工中安全事故的发生概率。也确保了地铁施工的质量，如图1 所示。

图1 手机端APP 应用流程

4.7 BIM 技术在地铁车站综合管线中的碰撞检查

在传统的地铁施工中，开展碰撞检测是要在设计图纸确定后开展的，不仅耗时较多，同时也影响了施工进度。在地铁施工中采用BIM 技术，可以检测施工中所有的管线，同时还能优化管线的排布，防止管线出现碰撞，可以避免日后的返工。另外，地铁车站综合管线设计较为复杂，会涉及天然气、给排水管线等。采用信息化模型可以提高空间的利用率，还能随时地进行调整。碰撞检测要通过BIM 技术实现，同时还能立即的下载检测报告，避免人工检测出现的失误，对比传统的CAD，可以提高精确性[6]。

5 BIM 技术应用效果

由于车站四周的环境比较复杂，通常地铁车站在施工中都要进行时刻的监测，融合模型、施工现场和监测信息3 个方面，确保信息实现集成化的应用。利用BIM 技术模型人防区的预留预埋施工，可以大大提高施工企业和施工团队之间的沟通水平，另外，可以模拟施工工艺，做好施工交底工作，防止在施工中有遗漏等问题，让复杂的施工程序得到简化。在施工完工后，管理人员可以按照模型检查施工的质量。