基于BIM技术的城市轨道交通建设管理研究

2022-05-11刘景铎

交通世界 2022年10期

关键词：管线轨道交通案例

刘景铎

（天津市地下铁道集团有限公司，天津 300381）

0 引言

BIM技术在城市轨道交通工程的设计、施工等环节均能够发挥重要作用，同时能够较好地服务于工程造价控制和进度管理。为保证BIM技术最大化地发挥自身优势，需要把握各环节控制要点。

1 城市轨道交通建设管理中BIM技术的应用路径

城市轨道交通工程存在投资大、周期长、准公共产品、技术要求高、系统复杂等特点，因此，对建设管理工作提出较高要求。通过应用BIM技术，设计单位、建设单位、施工单位、监理单位、造价单位、监管单位能够实现充分的沟通与合作，使城市轨道交通工程的设计阶段、造价阶段、施工阶段管理均能够获得有力支持。

1.1 设计阶段

BIM技术具有多维模拟功能，通过3D乃至4D模型对工程进行实景模拟，能够顺利实现城市轨道交通工程设计优化。通过直观观察内部构造、分析寿命周期，能够有效规避城市轨道交通工程施工环节的专业冲突，进而获得最优设计，这一过程中涉及的客观场地评价、多种方案对比、碰撞检验等内容同样属于BIM技术应用重点。

1.2 造价阶段

BIM技术能够为造价分析人员和设计人员提供更高效的沟通平台，为造价计算准确性提升带来积极影响，主要表现为缩短计算周期、缩短不同专业对接时间、提高数据准确性、增加造价工作连贯性和数据统一性。通过应用挣值法，可实现对城市轨道交通工程的动态造价管理。挣值法涉及ACWP、BCWS、BCWP三个基本变量，分别代表完成工作量的实际成本、计划工作量的预算成本、完成工作量的预算成本，计算公式分别如式（1）～（3）所示[1]。

BCWP=预算单价×某时间点累计已完成工作量（3）

结合上述公式并结合BIM模型开展绩效分析、成本偏差分析，即可开展动态造价管理。

1.3 施工阶段

BIM技术应用主要体现在虚拟施工、关键工艺展示、技术交底，通过充分发挥计划具备的可视化、自动算量、可模拟性特点，能够更好地保障施工安全、质量及效率。

2 城市轨道交通建设管理中BIM技术的应用

2.1 工程概况

以某城市轨道交通地下岛式车站为例，该工程全长539.7m、高13.8m、宽21.1m，主体宽度为12m，采用2层设计，地下一层、二层分别为站厅层、站台层。由于工程不属于标准化车站，存在狭长且窄小空间，主体上方有一条景观河，且设计与施工需要考虑远期地块商业开发，对施工造成了一定的安全隐患。此外，案例工程位于城市核心地段，内部配套管线和外部市政管网较多，错综复杂的管网对设计和施工也提出较高要求。为使建设管理取得预期效果，案例工程在BIM技术应用方面投入大量精力并最终取得预期效果。

2.2 设计阶段

（1）三维可视化

为准确表达设计意图，案例工程与周边构筑物的空间关系通过BIM技术实现直观展现，包括车站站位、附属结构等。在BIM技术模拟下，车站内部走廊、设备用房、公共区域的空间合理化布局得以实现，直观的方案比选也为设计方案优化提供有力支持。

（2）图纸错漏碰缺检查

工程设计思路无法通过二维图纸全面反映，为规避图纸错漏碰缺问题，必须充分考虑多专业交叉融合带来的影响。通过应用BIM技术，可以得到准确的平立剖面，这源于BIM技术模型的同步更新功能支持，设计阶段案例工程因此实现21处图纸错漏碰缺规避，施工阶段同时实现5处场地图纸错漏碰缺规避，相当于节约45d工期，有效节约了建设成本。

（3）管线综合设计

案例工程选择正向设计工作流程进行管线综合设计，具体如图1所示。通过模拟碰撞检查，能够有效预防设计阶段三维空间管线存在的硬碰撞问题，管线排布方案优化也能够获得充足依据，进而实现正向设计出图，有效规避传统设计问题引发的管线碰撞问题，图2为正向设计示意图[2]。

图1 管线综合设计流程

图2 正向设计示意图

（4）检查孔洞预留

孔洞遗漏在传统设计中属于常见问题，不准确预埋孔洞很多时候会影响施工成本和进度，严重时还可能产生安全隐患。因此，应充分应用BIM技术进行预留孔洞设计，提前精确定位管线预留孔洞，为各单位协同作业提供依据。

（5）统计房间面积明细

结合消防验收等需要，在BIM模型支持下，设计人员提取工程内站台、站厅、设备区域面积信息，获得常用面积指标。模型修改过程中的关联修改基础因此夯实，快速精准统计在房间布置优化等方面也发挥着积极作用。

2.3 施工阶段

（1）模拟场地布置

结合具体的施工方案部署，明确了施工场地在不同施工阶段需要设定的临时设施，科学划分施工场地中的生活区和施工区。在临时设施布置预演展示、行车路线确定、明确各工种及专业干扰等方面，BIM技术的作用也得到充分发挥，为方案稳定、各专业沟通交流提供有力支持。

（2）模拟交通导行

BIM技术在交通导行方案制定中同样得到充分应用。结合案例工程的三个建设阶段，包括现状、主体结构、附属结构，通过动态模拟演示交通导行方案在不同工况下的变化，保证了方案的可行性。

（3）模拟市政管线切改

结合地下管线切改方案，BIM模拟能够直观展示管线现状，同时实现各阶段切改方案对比，为各方交流、方案优化提供支持。案例工程涉及电力、燃气、热力、通讯、雨水、输配水6种管线搬迁，通过对管线搬迁进行模拟，BIM技术应用事先消除42处管线碰撞问题，节约了约60d工期。

（4）安全风险源监控

案例工程处于较为特殊的地理位置，车站主体与最近建筑的距离为32.21m，因此，在风险监控方面投入大量资源，设置的监测点包括支护桩顶水平及竖向位移、地表沉降、地下管线竖向位移、建筑物竖向位移、地下水位、立柱结构竖向位移、钢支撑轴力，通过提前预埋风险源监测点并通过BIM技术进行模拟，有效规避了相关安全风险问题。预埋前需要通过BIM技术建立竖向位移监测点模型，同时需要在施工过程中建立混凝土支撑轴力、立柱结构监测点的模型，全方位监控车站结构倾斜、沉降，辅以数据协同向风险源监控平台同步实时数据，顺利实现直观、形象、便捷的安全风险源监控。

（5）施工进度模拟

结合车站结构图和施工组织计划，主体及附属结构模型按照31个施工段拆分，同时对柱、板、梁、墙开展标准化编码，保证实际进度与分区分构件相匹配，同时引入软件Navisworks开展4D进度模拟，施工进度最终得到科学管控。