BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站施工階段的運(yùn)用

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摘要：目前我國(guó)正大力推進(jìn)地鐵建設(shè)，但建設(shè)過(guò)程中還存在許多不合理的地方。鑒于此，文章以某地鐵車(chē)站項(xiàng)目為依托，針對(duì)地鐵車(chē)站施工空間狹小、過(guò)程復(fù)雜、工期緊張、信息管理要求高等特點(diǎn)，從bim技術(shù)在地鐵車(chē)站施工階段的方案評(píng)選、資源優(yōu)化、信息管理等方面進(jìn)行了研究。研究表明，BIM技術(shù)在指導(dǎo)施工、節(jié)約資源、提高信息管理水平等方面運(yùn)用效果顯著，其結(jié)論對(duì)BIM技術(shù)在類似地鐵車(chē)站項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；地鐵車(chē)站；施工管理

建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是將信息技術(shù)運(yùn)用于土木工程領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)建筑信息數(shù)字化表達(dá)的工具。BIM思想是由美國(guó)ChuckEastman在上世紀(jì)70年代年提出的，其后又有許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，2002年歐特克公司正式向國(guó)際建筑師協(xié)會(huì)（UIA）提出BIM，2006年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）基于IFC標(biāo)準(zhǔn)制定美國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)，定義了BIM的實(shí)際內(nèi)容[1]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于土木工程領(lǐng)域[2]。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)地鐵建設(shè)規(guī)模不斷加大，而地鐵車(chē)站是地鐵施工的難點(diǎn)和控制性工程，具有施工空間狹小，技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)。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(jì)劃安排不精確等缺陷。采用BIM技術(shù)輔助地鐵車(chē)站進(jìn)行施工管理，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬建造過(guò)程、施工過(guò)程可視化、施工資源透明化，具有減少資源浪費(fèi)、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(diǎn)。

一、工程特點(diǎn)及運(yùn)用BIM技術(shù)的必要性

1．工程概況

某地鐵車(chē)站是地下2層島式車(chē)站，采用明挖順作法施工，車(chē)站主體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為298.1m，結(jié)構(gòu)高度為13.33m，站臺(tái)寬度為10.25m，底板的埋深17.00m，基坑開(kāi)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(fēng)亭各2個(gè)。

2．工程施工難點(diǎn)

（1）車(chē)站位于城市學(xué)校區(qū)，周邊環(huán)境、交通復(fù)雜，施工場(chǎng)地狹小，制約車(chē)站施工因素多，施工過(guò)程嚴(yán)重影響周邊的建筑、交通、水電管線等。（2）車(chē)站主體結(jié)構(gòu)基坑的長(zhǎng)度超過(guò)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(kuò)大端，節(jié)點(diǎn)連接復(fù)雜，細(xì)微部處理比較困難。（3）車(chē)站規(guī)模大，任務(wù)重，工期緊，施工過(guò)程中還需要改移地下管線、保護(hù)附近建筑物、處理結(jié)構(gòu)防裂防水等問(wèn)題。

3．運(yùn)用BIM技術(shù)的必要性

車(chē)站施工在狹小的地下空間中進(jìn)行，施工過(guò)程具有復(fù)雜性和隱蔽性的特點(diǎn)。由于施工現(xiàn)場(chǎng)布置制約因素多，二維施工現(xiàn)場(chǎng)平面經(jīng)常忽略部分制約因素，導(dǎo)致出現(xiàn)施工人員、施工機(jī)械、材料進(jìn)場(chǎng)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(jìn)行施工方案的優(yōu)選。第三、工過(guò)程中對(duì)施工資源和進(jìn)度難以把控，施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員和項(xiàng)目決策者難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效得溝通交流。而B(niǎo)IM技術(shù)具有可視化、模擬性、協(xié)同性、優(yōu)化性等特點(diǎn)，因此將BIM技術(shù)運(yùn)用到車(chē)站的施工中將能有效地解決這些問(wèn)題[3]。

二、BIM技術(shù)在車(chē)站施工中的應(yīng)用

1．施工場(chǎng)地動(dòng)態(tài)布置

地鐵車(chē)站位于人口聚集的市區(qū)，周?chē)ㄖ徒煌芏却?，施工現(xiàn)場(chǎng)面積狹小，現(xiàn)場(chǎng)布置內(nèi)容眾多。在施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)場(chǎng)布內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，利用高清地圖進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃，構(gòu)建精細(xì)化布置模型。在已完成模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)規(guī)范驗(yàn)算各工作面是否合理，模擬施工機(jī)械施工作業(yè)情況，提前發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中可能存在的沖突問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化。在施工階段，根據(jù)施工內(nèi)容更新精細(xì)化場(chǎng)布建模并進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)布動(dòng)態(tài)布置，確保滿足不同階段施工的需求。

2．施工方案評(píng)選及優(yōu)化

地鐵車(chē)站工程量大，施工涉及內(nèi)容多、過(guò)程復(fù)雜。施工過(guò)程中通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)多種可選施工方案進(jìn)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(xì)化建模。利BIM可視化和模擬性功能，模擬施工過(guò)程，使施工方案生動(dòng)形象，分析施工順序，進(jìn)度計(jì)劃等是否合理。通過(guò)施工模擬反饋的信息，綜合考慮施工方案，對(duì)施工質(zhì)量、可靠、安全、高效等方面進(jìn)行優(yōu)化，從技術(shù)方面出發(fā)，全方位、多層次措施確保施工目標(biāo)順利完成。

3．施工進(jìn)度模擬及優(yōu)化

以往施工進(jìn)度大多是技術(shù)人員參考類似工程，依靠施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(shù)將BIM施工模型和施工進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)BIM的4D施工進(jìn)度模擬。一方面使施工過(guò)程直觀清晰，便于各參與方針對(duì)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行有效的溝通處理，提高發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的可能性，另一方面，施工方可以根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，結(jié)合施工方案進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，對(duì)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(chǎng)情況進(jìn)行科學(xué)合理的安排，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的優(yōu)化。本車(chē)站將BIM施工模型與進(jìn)度計(jì)劃整合，以天為單位進(jìn)行4D施工進(jìn)度模擬，分析每種施工計(jì)劃的優(yōu)劣，從而選出最合適的施工計(jì)劃。在此施工方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工順序優(yōu)化，從而達(dá)到順利完成工期目標(biāo)[5]。

4．施工資源配置及優(yōu)化

車(chē)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(shù)統(tǒng)計(jì)各施工段工程量，制定材料用料計(jì)劃。根據(jù)施工進(jìn)度情況，科學(xué)合理編制采購(gòu)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)材料的精細(xì)化管理，改變傳統(tǒng)粗放式的施工，嚴(yán)格控制材料的進(jìn)出，減低材料的浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)施工材料的優(yōu)化。將施工模型相關(guān)的時(shí)間，計(jì)劃成本，計(jì)劃收入，實(shí)際成本等信息進(jìn)行整合關(guān)聯(lián)計(jì)算，計(jì)算實(shí)際成本費(fèi)用隨時(shí)間變化的曲線圖，對(duì)比計(jì)劃成本費(fèi)用與實(shí)際成本費(fèi)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(jìn)度的實(shí)際需要，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施情況，科學(xué)合理安排施工人員數(shù)量，避免員工窩工或設(shè)備閑置，充分利用施工場(chǎng)地，資源優(yōu)化流程合理安排施工資源，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化施工資源。

5．施工信息管理方式優(yōu)化

車(chē)站以信息管理平臺(tái)為載體，以BIM施工模型為核心，將BIM施工模型導(dǎo)入信息管理平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行施工信息管理。施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員能夠利用手機(jī)客戶端將進(jìn)出施工現(xiàn)場(chǎng)的材料、機(jī)械以及其他臨時(shí)設(shè)施及時(shí)拍照上傳至信息管理平臺(tái)與施工模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保管理信息的準(zhǔn)確性[6]。同時(shí)也可以將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的安全、質(zhì)量、文明施工等問(wèn)題上傳至該平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)施工問(wèn)題可視化。管理人員在辦公室信息管理平臺(tái)電腦端根據(jù)自己的權(quán)限查看屬于自己管理的范圍是否存在問(wèn)題，針對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)處理并通過(guò)信息管理平臺(tái)反饋給施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員，達(dá)到優(yōu)化施工溝通方式，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，提高溝通交流效率的目的[7]。

三、結(jié)語(yǔ)

目前BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于土木工程施工領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)大量運(yùn)用案例研究證明，BM技術(shù)不僅能優(yōu)化施工過(guò)程，節(jié)約施工成本，加快施工進(jìn)度，而且為施工管理提出了新的方法和手段。文章以實(shí)際地鐵車(chē)站工程項(xiàng)目為載體進(jìn)行了研究，研究表明BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站施工階段中的運(yùn)用中取得良好的效果，運(yùn)用價(jià)值具體如下：（1）利用BIM技術(shù)和高清地圖進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)布置，通過(guò)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)施工情況，提前發(fā)現(xiàn)可能存在的沖突問(wèn)題并進(jìn)行優(yōu)化。（3）構(gòu)建BIM施工模型，通過(guò)對(duì)多種可供選擇的施工方案模擬分析并對(duì)比，選擇最合適的施工方案。利用BIM4D模擬施工進(jìn)度，對(duì)比分析獲得最優(yōu)施工進(jìn)度計(jì)劃。依據(jù)進(jìn)度計(jì)劃分階段統(tǒng)計(jì)工程量，指導(dǎo)材料采購(gòu)和施人員及機(jī)械的安排，從而達(dá)到優(yōu)化施工資源的目的。（3）搭建信息管理平臺(tái)，優(yōu)化施工信息管理方式，實(shí)現(xiàn)信息集成化管理，對(duì)信息進(jìn)行歸納整理分析，提高決策效率和質(zhì)量，確保順利實(shí)現(xiàn)施工管理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李坤.BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2015，（2）：103-108.

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

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

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

[6]張學(xué)鋼，曾紹武，王朋.BIM技術(shù)在蘭州地鐵東崗站施工中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，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(xué)建筑工程學(xué)院