BIM下地鐵施工智慧化建設方法

張文剛

摘要：地鐵車站施工一般都屬于地下工程，地質和水文條件較復雜，不確定性較大，通過BIM技術不僅能對項目進行施工模擬、進度管理、碰撞檢查等應用，還能模擬地下不同地質的分布情況。BIM技術的興起奠定了“智慧建造”的基礎，同時，BIM技術的應用及推廣是建設數字鐵路的必然選擇。

關鍵詞：BIM;地鐵施工;建設方法

1BIM技術優勢

BIM以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行模型建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，從而實現對項目全生命周期的管理。BIM技術具有以下優點：

（1）可視化，BIM技術通過設計工具和設計方式的提升實現“所見即所得”，使設計師能用三維思考方式來完成建筑設計，在很大程度上提高了設計質量。（2）協調性，建筑信息模型允許不同專業、不同設計者在同一個模型中添加、修改、存儲不同的建筑信息，而且保持模型的實時更新和統一性。另一方面，BIM技術可以用于碰撞檢查、4D動態模擬等實現建筑物不同階段的模擬協調，預知施工階段存在的場地沖突、管線碰撞等問題，在設計階段就提前解決，減少因信息不共享造成的不同階段常見的錯漏碰缺問題。（3）模擬性，BIM模型可以進行節能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等設計，在招投標和建造階段可進行4D施工模擬，即根據施工組織設計方案導入BIM模型中進行仿真分析模擬，進而對施工方案進行優化完善，用以指導現場施工的使用。還可以通過BIM技術對建筑物本身進行5D成本的動態模擬分析（即5D等于4D加上成本信息維度），實現了成本管理信息化發展;還可以實現人員在緊急情況下的逃生進行模擬、機房設備設施的運行模擬等。（4）優化性，BIM技術可以進行項目方案優化，把項目設計和投資回報分析結合起來，能夠實時計算出設計變化對投資回報的影響，通過不同方案的對比，為決策者提供最優方案;可以對特大項目的設計和施工進行優化，可以帶來顯著的工期和造價改進。（5）出圖性，BIM技術通過對虛擬的建筑模型進行三維可視化展示、協調、模擬、優化以后，可以幫助設計方和業主生成綜合管線圖、結構留洞圖、施工圖、碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案等。

2工程概況

某地鐵站車站主體斜跨路口，沿路口的東西向布設。車站周邊建筑密集，道路交通繁忙，車流量大。該車站設計為地下二層，車站全長為215.32m，總建筑面積為20106.26m2。工程主體包括車站主體、4個出入口（1個緊急疏散口）及2個風亭，車站主體標準寬度為19.7m，采用全明挖作方案施工。

3基于BIM的地鐵施工智慧化建設

3.1模型搭建

不同于Revit軟件中自帶的常規族類型，該地鐵站存在著大量類型及參數類別相似的異構族構件，且具有復雜的結構形式。為避免重復建模，促進模塊化建模，不斷建立、積累和完善族庫，BIM小組在建模前便開發創建了機電、暖通、給排水等參數化專項構件族庫，將其上傳至企業云端，同時也快速應用于模型的搭建中，在搭建時多次應用機電、暖通等族庫中的構件，極大地縮短了建模時間，提高了建模效率。BIM小組根據設計院提供的二維圖紙，采用Revit軟件進行建模。土建、機電、給排水等模型同步進行搭建，完成后在同一場地模型或主體項目模型上鏈接組裝，整合為一個綜合模型。

3.2管線綜合深化設計

該地鐵站的水、電、通風與空調、消防等各系統管線數量龐大，管線布局錯綜復雜。傳統的二維管線綜合設計在可視化表達上有較大缺陷，尤其是在管線密集交錯、空間緊湊的地方，設計人員在二維圖紙上查找沖突時，往往會顧此失彼。這也導致一些隱藏問題和管線間的碰撞矛盾難以徹底暴露，給現場施工埋下了“隱患”。而基于BIM技術的三維管線綜合設計，可以有效地解決上述問題。在項目建設目標的約束之下，應用BIM技術進行管線間的碰撞檢測、預留洞口優化和綜合支吊架設計。

3.3管線碰撞檢測

本項目使用Revit軟件建立暖通、機電、給排水、電氣等專業的三維管線模型，對其進行整合處理后使用Navisworks軟件進行全方位的碰撞檢查。同時，基于碰撞檢查的結果優化調整原設計的綜合管線，并對在碰撞檢查過程中可能出現的誤判，人為報告進行審核調整，進而向設計院反饋修改意見。

3.4優化預留洞口

二維圖紙表達的扁平化局限會引起工程人員的理解偏差，加大了施工難度。在車站的砌筑施工之前，通過管線模型和結構模型的組合，可以更準確地確定出預留孔洞的位置和尺寸。直觀、形象的BIM模型。用于砌筑施工交底時，更有利于工程人員的理解，避免了后期管線安裝施工時對砌體的二次返工，加快了項目進度，減少了材料浪費。

3.5綜合支吊架設計

通過BIM進行管線綜合深化，在此基礎上對管線綜合支吊架進行設計。在保證各專業施工工藝和工序的前提下滿足多專業對支吊架的不同需求，最后嚴格按圖施工。在該地鐵站有限的空間進行多系統管線集中布置時，綜合支吊架提高了管線布設的空間利用。

3.6進度模擬與資金計劃

將進度計劃（MSproject、Excel進度計劃）導入BIM模型中，將模型中的構件與施工進度計劃進行掛接，并深度整合施工過程中涉及的資源（人力、材料、機械設備）、成本、安全等信息，從而實現多個維度的施工管理，形成5D模型，實現5D虛擬建造、動畫播放，并與成本、工序維度關聯，為相應資金準備提供依據。這樣可以實現WBS模型進度、資金計劃曲線的同步顯示，直觀了解進度，并且查看任意時間點的WBS進度、資金計劃、人材、機計劃等信息。

3.7BIM+VR強化安全教育

地鐵站的施工安全培訓在進場前采用BIM+VR進行沉浸式體驗培訓?，F場管理人員、施工人員等培訓人員利用安全標志識別系統可以直觀地預見、辨識施工現場的危險源;培訓人員在VR安全體驗區以沉浸式主動體驗的方式進行高處墜物、觸電傷害、火災事故和機械傷害等體驗。通過體驗，從心底里充分意識到施工安全教育的必要性;在真實的發生火災的虛擬場景中，培訓人員親自使用消防滅火體驗區陳設的滅火器，對于滅火器操作不當所引發的危險有更為深刻的親身體驗，提高了他們對于突發火災的應急處理能力。

3.8BIM+AR提升交底效果

本項目制作了滅火器使用教程、安全疏散演練及施工進場前安全教育等視頻并上傳至AR平臺企業云端，現場人員使用移動設備掃描相應物品進行安全交底。為保障施工質量，對于工序復雜的砌筑、抹灰和消聲器安裝等現場施工，使用Navisworks、Premiere制作可視化交底視頻，表達方式簡單易懂、交底內容詳盡充實，避免了傳統施工交底模式造成的交底不徹底、窩工、施工質量缺陷等問題。項目采用BIM技術對墻體進行建模，建模過程與實際砌筑過程相一致。砌筑施工包含的每一道工序，從磚的放置、灰縫及接槎錯槎的控制，到墻體拉結筋和構造柱鋼筋的布置等，在執行時均符合設計規范和施工規范要求，并于砌體工程開始前制作了砌體施工交底BIM模型與砌體施工模擬視頻文件，使施工人員可以精確把控重點，切實保障砌體砌筑應用點的實施。

4結語

利用BIM技術，借助互聯網技術實現施工現場可視化、虛擬化的協同管理，可以實現BIM技術對現場施工的統一管理，實現施工現場信息髙效無誤的傳遞與實時共享，提高項目的管理水平。通過BIM技術在該地鐵站施工建造中的應用，節約了成本，提高了經濟效益，可為類似的施工提供參考.

參考文獻

[1]BIM技術在地鐵車站施工管理中的應用研究[J]。阮曉晨，袁龍泉。廣西城鎮建設。2021（07）

[2]BIM技術在地鐵車站施工中的應用實踐[J]。廖偉平。四川水泥。2021（08）