城市轨道交通施工阶段BIM应用初探

李进鹏

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摘要：BIM技术的出现为城市轨道交通的建设提供了推力。BIM是集成了全生命周期中不同专业数据的信息模型，可以提供一个可以供不同参与方进行协同使用的平台，具有参数性、集成性、共享性以及可视性等特点。通过BIM平台，项目各参入方可以在不同的阶段实现工程信息的无缝交换与共享，使得工程项目的管控更为精益，特别是在城市轨道交通这类复杂项目中日益发挥重要作用。

关键词：城市轨道；交通施工阶段；BIM应用

一、BIM特点以及发展

BIM是建筑信息模型的简写，贯穿在建筑项目的全生命周期内，以为三维数字化为载体，将建筑的管理、设计施工等关联到产业链中，将各个缓解协同起来，形成拥有很多公众的建筑物的信息集成。

BIM技术是对模拟的建筑物的真实空间关系进行数字化信息的模拟，视觉上看到的是各个设计要素的集合信息，包括梁、柱、墙、管线等。建筑材料的物理特性和功能特性进行了构件的连接，形成了荷载的分析信息，BIM的核心信息技术通过计算机的三维模型的数据组建成了可以管控的数据库。建筑师可以随时从中调取，并且颠覆了传统的CAD的线条绘图的局限性。

BIM可以将设计中的相关关联性中的某个内容加以创建或者修改，自动将图元进行反映或者处理，使得修改能够不断自动地受到影响，将BIM系统的项目连续性在工作成果中不断进行展示，降低了成本的同时也提高了工作效率。

BIM系统搭建起设计、施工、运营等多个渠道之间的沟通，使得工作质量和施工标准等能够拥有一个可以同步工作的平台，并且不断得到监测。利用BIM搭建的三维模型，进行管线的碰撞检测后，根据不同的专业的布设以及各个构件的冲突和影响，使得设计团队中的专业沟通效率得到了极大的配合。

当前的BIM技术已经跨越了传统的理想概念，形成了实际的设计工具，包含了众多施工中的设计、建设管理方面的挑战和机遇。先进的BIM设计工作足存在于建筑设计团队中，智能工具等软件是必备的，同时也在计算机辅助设计的帮助下，使得更多的职能工序得到了实现，扩展到了工程安排、进度、造价管理等各个领域，成为工程建设管理服务的技术保障力量。

当前BIM技术的应用、研究和发展，大都与民用建筑设计息息相关。轨道交通工程的使用经过在城市轨道交通的工程设计建设施工后，给城市轨道交通及周边的环境带来了可视化设计成果。从当前BIM技术的发展现状来看，轨道交通整个的建设阶段，都离不开BIM技术的三维可视化技术的辅助功能，这一技术具有设计协同、优化资源、工作共享的优势。

二、BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的应用

1、设计阶段

1.1场地仿真模拟

在初步设计阶段，使用3D扫描技术能够复核验证车站与周边控制线及周边环境的位置关系，然后依据场地现状构建车站及周边环境三维模型，增强对周边地块的产权、经济利益条件的掌握，辅助车站方案设计，尤其是出入口设计及换乘通道设计，避免后期拆迁难度大，甚至出现改线、放站的情况。

1.2协同设计

在传统设计中，不同设计人员或不同专业间的协同工作主要靠图纸的互提资料完成，相同的物理实体在不同的设计人员的图纸上会多次重复、多次标注、多次计算。而BIM技术中的协同设计是基于协同办公平台来实现的，建筑、结构、设备等各个专业设计人员可在办公平台中对同一模型中的权限部分进行操作、修改，一般只对自己上传的模型部分具有修改权限，修改结果能够实时体现在平台的模型中，供各部门人员查阅。采用这种方式可有效节约协调时间，避免因数据往复次数过多导致的版本混乱，使各设计单位的基础模型统一。

1.3碰撞检测

传统的施工图由于设计的原因，并未在设计过程中进行整合检查，因此，在实际施工过程中就会发生结构碰撞和空间过紧等问题。而利用BIM软件平台碰撞检测功能，可以提前发现图纸存在的不足，及时反馈给设计单位进行改正，避免了后期因图纸问题带来的停工以及返工，提高了项目管理效率。另外，在应用过程中，三维模型的绘制过程就是数据建筑的建设过程，为保证模型可以如实指导施工，施工单位应在设计阶段介入，协助设计单位进行主体内部结构设计。

2、施工阶段

2.1施工模拟

采用BIM技术可以在施工前对施工全过程或者重要环节进行模拟，以验证施工方案的可行性或者进行施工方案的比选。将3D模型赋予时间信息形成4D模型，可以直观地查看不同阶段的施工进度，将施工进度与资金、材料计划相关联，可以提前与相关方沟通，保证物资充分供应，提高施工管理可控性。BIM在施工模拟中的应用主要涵盖两个方面：

（1）可建性模拟。不同专业在同一区域、同一时间交叉施工在所难免，这对各专业施工顺序和施工区域的组织协调提出了较高要求。BIM技术可以在虚拟环境中对项目进行场地、工序、安装等方面的模拟，确定各项专业开展顺序、需要时间及相互关系，减小协调的工作量和不必要的成本。

（2）大型设备安装路径模拟。传统施工过程中，经常会出现由于设计不合理，导致大型设备检修，运送出现设备无法运出，或设备空间不能满足检修需要的情况。通过BIM技术，先期在设计阶段就进行三维空间大型设备的运送检修路径模拟，避免设计不合理导致的后续问题。

2.2成本与进度控制

在合理运用3D模型的基础上，增加项目施工进度、成本控制等，可形成多维技术，从而进行直观的5D施工管理。将施工模型和工程进度链接，可以获得准确的工程量、时间信息等，进而可以确定更加合理的施工工序，保证施工进度。另外，利用BIM施工模型对工程整体造价进行分析，等够得到准确的成本信息，并将信息分解到具体的施工环节当中，从而形成详细的采购计划，大大减少工程成本的浪费。

2.3安全管理

BIM技术在城市交通工程安全管理中的应用主要体现在两方面。一方面是安全交底。利用施工BIM模型的可视化，可以进行危险源识别和安全检查，将现场实际情况以动画的形式展示给施工作业人员，避免了传统安全交底的枯燥，使施工作业人员更直观准确的了解现场，将安全交底落到实处；另一方面是安全监测。例如：某工程中基坑施工中就应用了BIM技术，首先是使用自动化监测仪器进行基坑沉降观测，将感应元件监测的基坑位移数据自动汇总到基于BIM开发的安全监测软件上，再将数据与现场实际测量的数据进行对比分析，就可以形成动态的监测管理，确保基坑在土方回填之前的安全稳定性。

3、运维阶段

BIM技术在运维阶段的应用主要体现在对设施资产管理与设备运维管理上。通过建立竣工BIM模型可以将项目设施资产管理与设备运维管理共同集成到三维可视化平台，再结合物联网技术，实现对设施资产的有效管理。在BIM管理系统中，对于设备型号、设计参数、铭牌、供应商、制造日期、安装位置、保管人员等这些信息都会有详细记载。另外，系统中还有关于应急预案的管理，其主要就是当设备到达保质期限后会自动报警，提醒管理人员进行及时的保养或更换。此外，当设备出现问题之后，通过利用BIM技术，能够准确、快速地查找到异常点，进而制定合理的解决方案。一般情况下，城市交通轨道工程的运维管理系统能够保存部分设备的安装、拆除等视频，方便管理人员查阅，以提高项目规划与决策的准确性与科学性。

结束语

我们在看到BIM技术给城市轨道交通施工带来的巨大变革和初步成效中，还应该清楚地认识到BIM技术在城市轨道交通施工阶段应用升级中还面临着诸多阻碍和挑战。不同参与方在BIM应用中发挥不同价值，应该结合自身功能属性，加强联动、积极实践，探索出适合我国城市轨道交通项目建设需求的BIM发展道路。

参考文献

[1]刘小方.BIM在长江西路越江隧道项目的应用[J].土木建筑工程信息技术，2013（6）：107-110.

[2]蒋宗发，毛强硕，杜峰，等.深圳地铁9号线深化设计中BIM的应用及效果探讨[J].隧道建设，2016（4）：433-438.