BIM技術在地鐵車站施工階段的運用

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摘要：目前我國正大力推進地鐵建設，但建設過程中還存在許多不合理的地方。鑒于此，文章以某地鐵車站項目為依托，針對地鐵車站施工空間狹小、過程復雜、工期緊張、信息管理要求高等特點，從bim技術在地鐵車站施工階段的方案評選、資源優(yōu)化、信息管理等方面進行了研究。研究表明，BIM技術在指導施工、節(jié)約資源、提高信息管理水平等方面運用效果顯著，其結(jié)論對BIM技術在類似地鐵車站項目施工階段的應用具有一定的參考意義。

關鍵詞：BIM技術；地鐵車站；施工管理

建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是將信息技術運用于土木工程領域，實現(xiàn)建筑信息數(shù)字化表達的工具。BIM思想是由美國ChuckEastman在上世紀70年代年提出的，其后又有許多學者進行了相關研究，2002年歐特克公司正式向國際建筑師協(xié)會（UIA）提出BIM，2006年美國國家標準與技術研究院（NIST）基于IFC標準制定美國BIM標準，定義了BIM的實際內(nèi)容[1]。經(jīng)過長期的發(fā)展，BIM已經(jīng)具有可視化、模擬性、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性等優(yōu)點，被廣泛運用于土木工程領域[2]。近年來，隨著經(jīng)濟水平的不斷提高和城市化進程的加快，我國地鐵建設規(guī)模不斷加大，而地鐵車站是地鐵施工的難點和控制性工程，具有施工空間狹小，技術復雜等特點。傳統(tǒng)的地鐵施工管理存在信息溝通障礙、空間布局不合理、計劃安排不精確等缺陷。采用BIM技術輔助地鐵車站進行施工管理，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬建造過程、施工過程可視化、施工資源透明化，具有減少資源浪費、優(yōu)化工期、提高施工質(zhì)量、降低施工成本等顯著的優(yōu)點。

一、工程特點及運用BIM技術的必要性

1．工程概況

某地鐵車站是地下2層島式車站，采用明挖順作法施工，車站主體結(jié)構(gòu)的長度為298.1m，結(jié)構(gòu)高度為13.33m，站臺寬度為10.25m，底板的埋深17.00m，基坑開挖的深度為17.22m，頂板覆土的厚度在2.69~3.69m之間，主體結(jié)構(gòu)內(nèi)含1出入口；南側(cè)的附屬結(jié)構(gòu)包含出入口和風亭各2個。

2．工程施工難點

（1）車站位于城市學校區(qū)，周邊環(huán)境、交通復雜，施工場地狹小，制約車站施工因素多，施工過程嚴重影響周邊的建筑、交通、水電管線等。（2）車站主體結(jié)構(gòu)基坑的長度超過200m，深度大于15m，屬于深基坑，工程量大，主體結(jié)構(gòu)的南端是異形擴大端，節(jié)點連接復雜，細微部處理比較困難。（3）車站規(guī)模大，任務重，工期緊，施工過程中還需要改移地下管線、保護附近建筑物、處理結(jié)構(gòu)防裂防水等問題。

3．運用BIM技術的必要性

車站施工在狹小的地下空間中進行，施工過程具有復雜性和隱蔽性的特點。由于施工現(xiàn)場布置制約因素多，二維施工現(xiàn)場平面經(jīng)常忽略部分制約因素，導致出現(xiàn)施工人員、施工機械、材料進場等互相干擾的不合理現(xiàn)象。其次是存在多種可供選擇的施工方案，難以進行施工方案的優(yōu)選。第三、工過程中對施工資源和進度難以把控，施工現(xiàn)場管理人員和項目決策者難以實現(xiàn)及時有效得溝通交流。而BIM技術具有可視化、模擬性、協(xié)同性、優(yōu)化性等特點，因此將BIM技術運用到車站的施工中將能有效地解決這些問題[3]。

二、BIM技術在車站施工中的應用

1．施工場地動態(tài)布置

地鐵車站位于人口聚集的市區(qū)，周圍建筑和交通密度大，施工現(xiàn)場面積狹小，現(xiàn)場布置內(nèi)容眾多。在施工準備階段，根據(jù)場布內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，利用高清地圖進行現(xiàn)場規(guī)劃，構(gòu)建精細化布置模型。在已完成模型的基礎上，根據(jù)規(guī)范驗算各工作面是否合理，模擬施工機械施工作業(yè)情況，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的沖突問題并進行優(yōu)化。在施工階段，根據(jù)施工內(nèi)容更新精細化場布建模并進行優(yōu)化，實現(xiàn)場布動態(tài)布置，確保滿足不同階段施工的需求。

2．施工方案評選及優(yōu)化

地鐵車站工程量大，施工涉及內(nèi)容多、過程復雜。施工過程中通過BIM技術對多種可選施工方案進行初步模擬，選擇最合適的施工方案。用根據(jù)選擇出的方案完成BIM施工模型精細化建模。利BIM可視化和模擬性功能，模擬施工過程，使施工方案生動形象，分析施工順序，進度計劃等是否合理。通過施工模擬反饋的信息，綜合考慮施工方案，對施工質(zhì)量、可靠、安全、高效等方面進行優(yōu)化，從技術方面出發(fā)，全方位、多層次措施確保施工目標順利完成。

3．施工進度模擬及優(yōu)化

以往施工進度大多是技術人員參考類似工程，依靠施工經(jīng)驗進行編排的，這樣編排方法人為干擾因素多，缺少數(shù)據(jù)支撐[4]。而采用BIM技術將BIM施工模型和施工進度計劃關聯(lián)，實現(xiàn)BIM的4D施工進度模擬。一方面使施工過程直觀清晰，便于各參與方針對施工過程中存在的問題進行有效的溝通處理，提高發(fā)現(xiàn)并解決問題的可能性，另一方面，施工方可以根據(jù)施工進度計劃，結(jié)合施工方案進行施工進度模擬，對比分析不同的施工方案，選擇最合適的施工方案，結(jié)合施工現(xiàn)場情況進行科學合理的安排，實現(xiàn)施工進度的優(yōu)化。本車站將BIM施工模型與進度計劃整合，以天為單位進行4D施工進度模擬，分析每種施工計劃的優(yōu)劣，從而選出最合適的施工計劃。在此施工方案的基礎上進行施工順序優(yōu)化，從而達到順利完成工期目標[5]。

4．施工資源配置及優(yōu)化

車站以施工圖紙為依據(jù)，構(gòu)建完成BIM施工模型后，利用BIM技術統(tǒng)計各施工段工程量，制定材料用料計劃。根據(jù)施工進度情況，科學合理編制采購計劃，實現(xiàn)材料的精細化管理，改變傳統(tǒng)粗放式的施工，嚴格控制材料的進出，減低材料的浪費，從而實現(xiàn)施工材料的優(yōu)化。將施工模型相關的時間，計劃成本，計劃收入，實際成本等信息進行整合關聯(lián)計算，計算實際成本費用隨時間變化的曲線圖，對比計劃成本費用與實際成本費用的差異，從而查找造成差異原因，制定合理的解決辦法，優(yōu)化施工成本。根據(jù)工程量和施工進度的實際需要，結(jié)合施工現(xiàn)場設施情況，科學合理安排施工人員數(shù)量，避免員工窩工或設備閑置，充分利用施工場地，資源優(yōu)化流程合理安排施工資源，最終實現(xiàn)優(yōu)化施工資源。

5．施工信息管理方式優(yōu)化

車站以信息管理平臺為載體，以BIM施工模型為核心，將BIM施工模型導入信息管理平臺，以此為基礎進行施工信息管理。施工現(xiàn)場管理人員能夠利用手機客戶端將進出施工現(xiàn)場的材料、機械以及其他臨時設施及時拍照上傳至信息管理平臺與施工模型進行關聯(lián)，確保管理信息的準確性[6]。同時也可以將現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的安全、質(zhì)量、文明施工等問題上傳至該平臺，實現(xiàn)施工問題可視化。管理人員在辦公室信息管理平臺電腦端根據(jù)自己的權限查看屬于自己管理的范圍是否存在問題，針對存在的問題及時處理并通過信息管理平臺反饋給施工現(xiàn)場工作人員，達到優(yōu)化施工溝通方式，實現(xiàn)協(xié)同工作，提高溝通交流效率的目的[7]。

三、結(jié)語

目前BIM技術在國內(nèi)已經(jīng)廣泛運用于土木工程施工領域，經(jīng)過大量運用案例研究證明，BM技術不僅能優(yōu)化施工過程，節(jié)約施工成本，加快施工進度，而且為施工管理提出了新的方法和手段。文章以實際地鐵車站工程項目為載體進行了研究，研究表明BIM技術在地鐵車站施工階段中的運用中取得良好的效果，運用價值具體如下：（1）利用BIM技術和高清地圖進行施工現(xiàn)場動態(tài)布置，通過模擬施工現(xiàn)場施工情況，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的沖突問題并進行優(yōu)化。（3）構(gòu)建BIM施工模型，通過對多種可供選擇的施工方案模擬分析并對比，選擇最合適的施工方案。利用BIM4D模擬施工進度，對比分析獲得最優(yōu)施工進度計劃。依據(jù)進度計劃分階段統(tǒng)計工程量，指導材料采購和施人員及機械的安排，從而達到優(yōu)化施工資源的目的。（3）搭建信息管理平臺，優(yōu)化施工信息管理方式，實現(xiàn)信息集成化管理，對信息進行歸納整理分析，提高決策效率和質(zhì)量，確保順利實現(xiàn)施工管理目標。

參考文獻

[1]李坤.BIM技術在地鐵車站結(jié)構(gòu)設計中的應用研究[J].鐵道工程學報，2015，（2）：103-108.

[2]劉卡丁，張永成，陳麗娟.基于BIM技術的地鐵車站管線綜合安裝碰撞分析研究[J].土木工程與管理學報，2015，（1）：53-58.

[3]尹龍，王啟光，路耀邦.基于BIM技術的仿真模擬在地鐵暗挖隧道施工中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2015，7（6）：73-79.

[4]朱佟佟.基于BIM模型的橋梁施工進度模擬方法研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.

[5]張渤龍，李曉龍.基于Revit的BIM技術在地下結(jié)構(gòu)建模及施工中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2017，（4）.

[6]張學鋼，曾紹武，王朋.BIM技術在蘭州地鐵東崗站施工中的應用研究[J].現(xiàn)代隧道技術，2017，54（2）：46-54.

作者:龔加有 謝洪濤 陳隨海 唐小理 單位:昆明理工大學建筑工程學院