BIM技术在地铁建设中的应用分析

刘芝靖

广东华隧建设集团股份有限公司　广东广州510000

摘要：近些年，我国城市建设以构建与完善交通体系为重点工作，力求提高城市居民的生活质量。其中，地铁建设是非常重要的基础建设工程。但是地铁建设过程中需要面对地下情况复杂、造价成本高、所需技术多等问题。想要提高地铁建设质量，可利用BIM技术建设三维模型。对此，文章阐述了BIM技术及其优势，分析地铁建设的不足之处，分析规划、设计、施工阶段的技术应用情况，真正提高技术管理与建设水平。

关键词：BIM技术；地铁建设；应用

一、工程概述

某A地铁工程是当地２号线，东西方向的长度是1200米，西北方向的宽度是270米，总工程项目占地面积为27.65万平方米，总建筑面积为48.36万平方米。因工期固定且建设材料用量巨大，对工程施工组织设计与施工水平提出更高层次的要求。某A工程是柱网与盖体结合的多层框架结构，按照自上而下的顺序，分别为架空车库层、TOD开发层等。以结构层高度为标准进行划分，主要为9.８米与12.８米两类区域。车辆段层主要分布着运用车库等多种功能房。顶层主要分布着的住宅楼等公共场所。地面车库层主要分布着车停场。

工程建设过程中，应用BIM技术的目标是：通过BIM技术建立模型与模拟施工情况，能评估资源利用情况并科学分配；能掌握并分析各项数据，如工序流转、材料流转情况等，制定并落实施工组织方案；建立协同管理平台，加强工程建设质量与安全保障，统计各项要素，如技术参数、设备应用情况等，据此制定工程标准、落实工程施工流程。

二、BIM技术概述

BIM技术可借助计算机设备及先进技术，采用绘制方法输入项目方案、建设三维模型，为设计人员、技术人员与施工人员开展各项工作提供精准数据与可靠参考。当前，BIM技术不仅在传统建筑工程项目领域中大放异彩，也广泛应用于各类新兴项目中。其优势如下：

1.可视化

    传统工程项目中，多采用计算机绘制二维模型及图纸，然后借助三视图各个角度，由技术人员进行模拟评估，再采用相应软件处理，此类模型缺乏直观性，尤其在技术交流过程中，因工作人员专业技术能力有限，不能将二维转为三维，非常容易出现施工问题。而运用BIM系统，能从多角度、层次观察模型，掌握具体参数。例如，在地铁建设项目中，设计机电线路时，可借助三维模型模拟设备运行情况，验证设计方案的科学性与合理性[1]。

2.协调性

工程项目建设过程中，应转变三维设计图纸的制式，变为技术人员与施工人员理解的矢量图形。运用BIM系统，在图纸转变过程中，能让其数据源保持一致，即图层内调整与修改后，系统能自动保存与更新，减少后期处理量。同时，还能利用BIM系统保证各项参数精准、正确。从而让项目各方主体掌握建设具体情况，通过对比各项设计的不同应用效果，完善设计方案。

BIM技术具体优势，如图1所示：

图1：BIM技术的应用优势

三、BIM技术在地铁建设中的应用问题

（一）BIM技术认知薄弱

    我国建筑行业发展时间长，建设理念成熟且僵硬。例如，多数设计人员以“2D 平面设计”为核心，知识结构固定。采用BIM技术后，需要重新学习，工作压力非常大、难度非常高，导致设计人员产生消极、懈怠心理。施工人员也是如此，以“CAD设计”为核心，未能意识到BIM技术的重要价值，从而降低了技术应用水平[2]。

（二）技术应用范围有限

   在地铁建设工程项目中，BIM技术非常有效。但是当前，此技术主要适用于设计领域中，未能有效落实在施工领域中，不能有效衔接设计与施工环节，需在施工阶段重新建立模型等，浪费资源[3]。

（三）BIM模型信息综合平台落后

随着科学技术发展，BIM技术及相应软件非常多，若缺少BIM模型信息综合平台，不能统一技术标准与应用要求，各自负责，既会影响信息传输与共享，也会降低各部门、工种的配合水平，降低技术应用效果。

（四）专业人才有限

根据上文可知，BIM技术主要依靠计算机设备，作为一种综合性、系统性技术，只有经过专业学习才能完全掌握。但现实情况是，在传统建设理念与模式的限制下，地铁建设项目缺少充足、专业的技术人才，不能宣传与应用此项技术。

四、BIM技术在地铁建设中的应用对策

（一）规划阶段的应用

地铁建设工程项目实施过程中，在规划阶段，采用BIM技术能完成以下几项工作：第一，运用概念体量工具提高概念设计水平，让地铁车站结构更科学、方案更合理。第二，根据现场勘查结果打造三维模型，以地铁建设的现场环境与管线布设为主，能更直观、清晰地掌握岩石勘察成果，汇总建设信息。第三，根据三维模型估算工程量，为项目投资与造价预算提供精准数据。第四，建设车站模型并进行动画模拟，在项目招投标过程中，通过直观、生动的项目效果，获得中标机会[4]。

（二）设计阶段的应用

    在地铁建设工程项目的设计阶段，运用BIM技术建设模型，能贯通于项目的全生命周期。基于不同阶段及建设要求，BIM技术能建设不同模型且设定不同细度，如概念级、设计级等。例如，设计施工方案时，运用BIM技术能获得更为具体、精准的参数，建设地铁车站三维建筑模型，并且还能比较各设计方案。在设计初期阶段，运用BIM技术能建设工程建筑结构模型，观察地铁线路以及采光效果、舒适感等。设计施工图纸时，运用BIM技术审核图纸、查验管线、优化设计图纸等

[5]。将此工程分为建筑、给排水等多个方面并进行审查，先比较设计图纸与工程实际外观的异同。然后检查给排水、强弱电等。最后可利用Naviswork等专业软件进行进一步审查，从而科学调整管线排布。将设计图纸分为不同部分，让施工单位可进行分专业检查，经过与设计单位深度沟通后，采用建模软件修改，最终建设出成熟的BIM模型，采用Revit的导图插件完善施工图纸，并据此指导工程施工。此外，应重点关注，此工程需要应用大量钢筋，所以需要借助BIM技术指导工程建设，以免各道工序冲突等。如，此工程约用100万钢筋，为提升运输水平，应科学策划车辆运输线路。同时，此工程作业面集中、施工量大，且需要对材料进行垂直或水平运输，运输量非常大，所以会提高塔吊交叉作业难度。而运用BIM技术，能保证吊塔分布合理，保证作业安全。

（三）施工阶段的应用

1.应用4D虚拟建造技术

在BIM技术的支持下，地铁建设过程中能应用4D虚拟建造技术，此技术建立在3D信息模型上，能建设4D模型并通过各类设备进行动画模拟，模拟施工全程，提前掌握施工各流程、内容以及具体情况等。地铁建设工程的重难点是下穿市政管线、既有建筑物和路桥、地铁、铁路施工等，其施工复杂、涉及内容多。采用BIM技术进行实时模拟，能得到有效的信息数据。

2.加强进度管理

对于地铁建设工程项目，进度管理包含着制定进度方案及采取进度管控措施等，通过比较预期进度与实际进度，能发现施工问题并提出解决对策。开展控制工作的重点是，掌握与施工进度相关的各项信息资料，从多方面比较现实与预期进度。过去，施工单位常应用横道图等方式对比，用百分比呈现施工进度，此种进度管控模式缺少直观性与具体性，文本记录易出现人为失误。而运用BIM技术，采用图形化管控模式，能用视频、图片等多种形式展现施工进度，让进度差异一目了然，提高控制水平。

3.加强成本管理

地铁建设工程项目成本管理关系着整体效益，运用BIM技术建设工程模型，能让工程量更加直观，也能降低工作压力。将总包清单等纳入到BIM模型中，可从工程阶段、时间、特性等角度查看总分包清单工程量，促进工程造价预算、规划、控制以及业主报量等业务开展，提供精准数据，提高工程成本控制水平。同时，通过对比多维度的成本，还能从细节处控制工程消耗，及时发现成本问题并采取纠正措施，以免出现造价风险。

4.加强质量管理

在地铁建设工程项目中，施工工艺、技术、人员、材料等多种因素会对工程质量产生影响，将BIM技术加入移动终端中，能让工程负责人、经理等了解工程动态及质量问题，规控质量风险。同时，还能做好运维与养护管理。将BIM技术运用到三维换乘管理、运维信息采集等方面，能让地铁项目稳定运转。在城市交通体系中，地铁是非常主要的出行工具，具有速度快、人流量大、流动性强等特征，借助BIM技术模拟安全疏散与人员换乘，能保障地铁运行安全[6]。

5.建设协同管理平台

应建设协同管理平台并进行分层设计，按照自下而上的顺序分别建设网络基础层、应用层等。网络基础层由以太网、WLAM、安全平台等构成，能管理软硬件设施；数据融合平台由“数据组织与管理”和“数据处理与融合”构成，能管理各类信息数据，并访问数据库等，同时可借助专门访问机制选择、映射信息数据等；应用服务层由规划设计、施工管理与运营维护构成，能模拟关键施工环节、施工等，并且进一步优化；用户层以终端用户为主，由浏览器、大屏展示、移动端等构成，能搜集各类信息数据，方便APP使用。因工程现场复杂、人员与物资流动性大，施工单位还应掌握BIM技术应用重点。应提高BIM模型设计水平并根据现场情况进行持续完善，根据BIM模型掌握现场施工情况并提出合理建议。应借助BIM技术可视化性等，展示施工情况，以此提高施工质量与效率。应根据BIM模型、施工量等，经过技术模拟与分析后，明确施工进程。然后将实际时间加入到模型中，分析施工进度，合理调控。同时，还能动态监控施工情况，如结构受力情况等。因BIM模型包含着工程量信息等，能让施工单位了解的工程所需资金、物资用量的以及造价等。

结束语：

    地铁建设工程项目实施过程中，应将BIM技术渗透到各阶段、环节中，考虑建设标准及要求，开发BIM系统并建设工程模型，模拟工程建设全程，提高设计水平、规控施工风险，提高管理水平，降低建设成本，能让项目空间布局、管线布设以及人员疏散等更加合理，推动地铁工程项目可持续运行。

参考文献：

[1] 郭坚,陈韬,刘健. BIM技术在地铁建设管线迁改设计中的应用研究[J]. 价值工程,2021,40(27):166-168.

[2] 王琛琛. BIM技术在某市地铁建设项目成本管控中的应用[J]. 装饰装修天地,2020(4):218.

[3] 郭坚,陈韬. BIM技术在地铁建设交通疏解中的应用研究[J]. 公路与汽运,2022(1):29-33,43.

[4] 许晓煌,刘成,张忠威,等. BIM技术在地铁16号线北安河车辆段综合利用项目的应用[J]. 建筑技术开发,2022,49(15):87-88.

[5] 郑健,宁宁. 基于PW管理平台的BIM技术在青岛地铁建设中的应用[J]. 中国港湾建设,2019,39(11):77-81.

[6] 赖永金,赵武阳,李智超,等. BIM技术在地铁建设工程的应用研究[J]. 四川水泥,2019(8):152.