BIM技术在地铁车站施工阶段的运用

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摘要：目前我国正大力推进地铁建设，但建设过程中还存在许多不合理的地方。鉴于此，文章以某地铁车站项目为依托，针对地铁车站施工空间狭小、过程复杂、工期紧张、信息管理要求高等特点，从bim技术在地铁车站施工阶段的方案评选、资源优化、信息管理等方面进行了研究。研究表明，BIM技术在指导施工、节约资源、提高信息管理水平等方面运用效果显著，其结论对BIM技术在类似地铁车站项目施工阶段的应用具有一定的参考意义。

关键词：BIM技术；地铁车站；施工管理

建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是将信息技术运用于土木工程领域，实现建筑信息数字化表达的工具。BIM思想是由美国ChuckEastman在上世纪70年代年提出的，其后又有许多学者进行了相关研究，2002年欧特克公司正式向国际建筑师协会（UIA）提出BIM，2006年美国国家标准与技术研究院（NIST）基于IFC标准制定美国BIM标准，定义了BIM的实际内容[1]。经过长期的发展，BIM已经具有可视化、模拟性、协调性、优化性等优点，被广泛运用于土木工程领域[2]。近年来，随着经济水平的不断提高和城市化进程的加快，我国地铁建设规模不断加大，而地铁车站是地铁施工的难点和控制性工程，具有施工空间狭小，技术复杂等特点。传统的地铁施工管理存在信息沟通障碍、空间布局不合理、计划安排不精确等缺陷。采用BIM技术辅助地铁车站进行施工管理，能够实现模拟建造过程、施工过程可视化、施工资源透明化，具有减少资源浪费、优化工期、提高施工质量、降低施工成本等显著的优点。

一、工程特点及运用BIM技术的必要性

1．工程概况

某地铁车站是地下2层岛式车站，采用明挖顺作法施工，车站主体结构的长度为298.1m，结构高度为13.33m，站台宽度为10.25m，底板的埋深17.00m，基坑开挖的深度为17.22m，顶板覆土的厚度在2.69~3.69m之间，主体结构内含1出入口；南侧的附属结构包含出入口和风亭各2个。

2．工程施工难点

（1）车站位于城市学校区，周边环境、交通复杂，施工场地狭小，制约车站施工因素多，施工过程严重影响周边的建筑、交通、水电管线等。（2）车站主体结构基坑的长度超过200m，深度大于15m，属于深基坑，工程量大，主体结构的南端是异形扩大端，节点连接复杂，细微部处理比较困难。（3）车站规模大，任务重，工期紧，施工过程中还需要改移地下管线、保护附近建筑物、处理结构防裂防水等问题。

3．运用BIM技术的必要性

车站施工在狭小的地下空间中进行，施工过程具有复杂性和隐蔽性的特点。由于施工现场布置制约因素多，二维施工现场平面经常忽略部分制约因素，导致出现施工人员、施工机械、材料进场等互相干扰的不合理现象。其次是存在多种可供选择的施工方案，难以进行施工方案的优选。第三、工过程中对施工资源和进度难以把控，施工现场管理人员和项目决策者难以实现及时有效得沟通交流。而BIM技术具有可视化、模拟性、协同性、优化性等特点，因此将BIM技术运用到车站的施工中将能有效地解决这些问题[3]。

二、BIM技术在车站施工中的应用

1．施工场地动态布置

地铁车站位于人口聚集的市区，周围建筑和交通密度大，施工现场面积狭小，现场布置内容众多。在施工准备阶段，根据场布内容，结合现场实际情况，利用高清地图进行现场规划，构建精细化布置模型。在已完成模型的基础上，根据规范验算各工作面是否合理，模拟施工机械施工作业情况，提前发现施工过程中可能存在的冲突问题并进行优化。在施工阶段，根据施工内容更新精细化场布建模并进行优化，实现场布动态布置，确保满足不同阶段施工的需求。

2．施工方案评选及优化

地铁车站工程量大，施工涉及内容多、过程复杂。施工过程中通过BIM技术对多种可选施工方案进行初步模拟，选择最合适的施工方案。用根据选择出的方案完成BIM施工模型精细化建模。利BIM可视化和模拟性功能，模拟施工过程，使施工方案生动形象，分析施工顺序，进度计划等是否合理。通过施工模拟反馈的信息，综合考虑施工方案，对施工质量、可靠、安全、高效等方面进行优化，从技术方面出发，全方位、多层次措施确保施工目标顺利完成。

3．施工进度模拟及优化

以往施工进度大多是技术人员参考类似工程，依靠施工经验进行编排的，这样编排方法人为干扰因素多，缺少数据支撑[4]。而采用BIM技术将BIM施工模型和施工进度计划关联，实现BIM的4D施工进度模拟。一方面使施工过程直观清晰，便于各参与方针对施工过程中存在的问题进行有效的沟通处理，提高发现并解决问题的可能性，另一方面，施工方可以根据施工进度计划，结合施工方案进行施工进度模拟，对比分析不同的施工方案，选择最合适的施工方案，结合施工现场情况进行科学合理的安排，实现施工进度的优化。本车站将BIM施工模型与进度计划整合，以天为单位进行4D施工进度模拟，分析每种施工计划的优劣，从而选出最合适的施工计划。在此施工方案的基础上进行施工顺序优化，从而达到顺利完成工期目标[5]。

4．施工资源配置及优化

车站以施工图纸为依据，构建完成BIM施工模型后，利用BIM技术统计各施工段工程量，制定材料用料计划。根据施工进度情况，科学合理编制采购计划，实现材料的精细化管理，改变传统粗放式的施工，严格控制材料的进出，减低材料的浪费，从而实现施工材料的优化。将施工模型相关的时间，计划成本，计划收入，实际成本等信息进行整合关联计算，计算实际成本费用随时间变化的曲线图，对比计划成本费用与实际成本费用的差异，从而查找造成差异原因，制定合理的解决办法，优化施工成本。根据工程量和施工进度的实际需要，结合施工现场设施情况，科学合理安排施工人员数量，避免员工窝工或设备闲置，充分利用施工场地，资源优化流程合理安排施工资源，最终实现优化施工资源。

5．施工信息管理方式优化

车站以信息管理平台为载体，以BIM施工模型为核心，将BIM施工模型导入信息管理平台，以此为基础进行施工信息管理。施工现场管理人员能够利用手机客户端将进出施工现场的材料、机械以及其他临时设施及时拍照上传至信息管理平台与施工模型进行关联，确保管理信息的准确性[6]。同时也可以将现场发现的安全、质量、文明施工等问题上传至该平台，实现施工问题可视化。管理人员在办公室信息管理平台电脑端根据自己的权限查看属于自己管理的范围是否存在问题，针对存在的问题及时处理并通过信息管理平台反馈给施工现场工作人员，达到优化施工沟通方式，实现协同工作，提高沟通交流效率的目的[7]。

三、结语

目前BIM技术在国内已经广泛运用于土木工程施工领域，经过大量运用案例研究证明，BM技术不仅能优化施工过程，节约施工成本，加快施工进度，而且为施工管理提出了新的方法和手段。文章以实际地铁车站工程项目为载体进行了研究，研究表明BIM技术在地铁车站施工阶段中的运用中取得良好的效果，运用价值具体如下：（1）利用BIM技术和高清地图进行施工现场动态布置，通过模拟施工现场施工情况，提前发现可能存在的冲突问题并进行优化。（3）构建BIM施工模型，通过对多种可供选择的施工方案模拟分析并对比，选择最合适的施工方案。利用BIM4D模拟施工进度，对比分析获得最优施工进度计划。依据进度计划分阶段统计工程量，指导材料采购和施人员及机械的安排，从而达到优化施工资源的目的。（3）搭建信息管理平台，优化施工信息管理方式，实现信息集成化管理，对信息进行归纳整理分析，提高决策效率和质量，确保顺利实现施工管理目标。

参考文献

[1]李坤.BIM技术在地铁车站结构设计中的应用研究[J].铁道工程学报，2015，（2）：103-108.

[2]刘卡丁，张永成，陈丽娟.基于BIM技术的地铁车站管线综合安装碰撞分析研究[J].土木工程与管理学报，2015，（1）：53-58.

[3]尹龙，王启光，路耀邦.基于BIM技术的仿真模拟在地铁暗挖隧道施工中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（6）：73-79.

[4]朱佟佟.基于BIM模型的桥梁施工进度模拟方法研究[D].重庆：重庆交通大学，2017.

[5]张渤龙，李晓龙.基于Revit的BIM技术在地下结构建模及施工中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017，（4）.

[6]张学钢，曾绍武，王朋.BIM技术在兰州地铁东岗站施工中的应用研究[J].现代隧道技术，2017，54（2）：46-54.

作者:龚加有 谢洪涛 陈随海 唐小理 单位:昆明理工大学建筑工程学院