BIM技術(shù)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(shè)，但建設(shè)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(fù)雜、工期緊張、信息管理要求高等特點，從bim技術(shù)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(shù)在指導(dǎo)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(shù)在類似地鐵車站項目施工階段的應(yīng)用具有一定的參考意義。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；地鐵車站；施工管理
建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是將信息技術(shù)運用于土木工程領(lǐng)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(jì)70年代年提出的，其后又有許多學(xué)者進行了相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）基于IFC標(biāo)準(zhǔn)制定美國BIM標(biāo)準(zhǔn)，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(lǐng)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(shè)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(shù)復(fù)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(shù)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(shù)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(fēng)亭各2個。
2．工程施工難點
（1）車站位于城市學(xué)校區(qū)，周邊環(huán)境、交通復(fù)雜，施工場地狹小，制約車站施工因素多，施工過程嚴(yán)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(fù)雜，細微部處理比較困難。（3）車站規(guī)模大，任務(wù)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(shù)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(fù)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(dǎo)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(shù)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(shù)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(shù)在車站施工中的應(yīng)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(zhǔn)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(chǔ)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(fù)雜。施工過程中通過BIM技術(shù)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(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．施工進度模擬及優(yōu)化
以往施工進度大多是技術(shù)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(shù)將BIM施工模型和施工進度計劃關(guān)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(xué)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(chǔ)上進行施工順序優(yōu)化，從而達到順利完成工期目標(biāo)[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(shù)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(xué)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(yán)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(guān)的時間，計劃成本，計劃收入，實際成本等信息進行整合關(guān)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(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(dǎo)入信息管理平臺，以此為基礎(chǔ)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(shè)施及時拍照上傳至信息管理平臺與施工模型進行關(guān)聯(lián)，確保管理信息的準(zhǔn)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(quán)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(shù)在國內(nèi)已經(jīng)廣泛運用于土木工程施工領(lǐng)域，經(jīng)過大量運用案例研究證明，BM技術(shù)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(shù)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(shù)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(dǎo)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(biāo)。
參考文獻
[1]李坤.BIM技術(shù)在地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].鐵道工程學(xué)報，2015，（2）：103-108.
[2]劉卡丁，張永成，陳麗娟.基于BIM技術(shù)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(xué)報，2015，（1）：53-58.
[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