杜 航 航

(華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院,河南 鄭州 450045)

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口急劇增加，交通擁堵問題愈發(fā)嚴(yán)重，修建地鐵成為越來越多大型城市的選擇[1]。BIM技術(shù)作為建筑產(chǎn)業(yè)信息化的重要手段，為建筑的設(shè)計(jì)、施工和后期運(yùn)營維護(hù)帶來變革[2]。本工程主要在地鐵土建施工階段運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地布置、管線改遷、復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)排布、圖紙審查、工程量計(jì)算、質(zhì)量管理，對以后BIM技術(shù)在同類工程中的推廣應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

1 工程概述

鄭州市地鐵某車站，為地下3層雙柱三跨島式車站，設(shè)有4個(gè)出入口，2組風(fēng)亭。車站采用明挖法施工，地連墻加內(nèi)支撐的支護(hù)體系，基坑開挖面積約4 179 m2。車站主體結(jié)構(gòu)采用混凝土箱型結(jié)構(gòu)，外包長度203.08 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.9 m，站臺寬14 m，總建筑面積18 678 m2。

2 BIM在地鐵土建施工中的應(yīng)用

2.1 場地布置

由于車站位于主城區(qū)道路交叉口，周邊環(huán)境復(fù)雜場地狹小，為確保施工各階段各工序能合理銜接必須對施工現(xiàn)場進(jìn)行合理的規(guī)劃，根據(jù)車站規(guī)模及周邊場地情況的圖紙，利用BIM模型的可視化對擬建工程的施工場地進(jìn)行機(jī)械布置，對現(xiàn)場的道路、材料堆放等進(jìn)行合理調(diào)整，完善場地各功能區(qū)的最佳布置形式，形成兩種布置方案，經(jīng)過比選確定方案二為最佳場布方案。

現(xiàn)場場布方案確定后，對場布方案的實(shí)施進(jìn)行可視化展示，采用lumion創(chuàng)建場布漫游，并通過720云生成二維碼展示在現(xiàn)場關(guān)鍵位置，直觀展示現(xiàn)場布置情況，如圖1所示。

通過模型提取場地布置臨建材料用量，自動生成材料明細(xì)表指導(dǎo)材料的采購，有效控制材料成本，如表1,表2所示。

表1 矮護(hù)欄明細(xì)表

表2 高護(hù)欄明細(xì)表

利用BIM模型的可視化進(jìn)行三維立體施工規(guī)劃，為施工現(xiàn)場布置提供可視化參照，提高了施工效率；通過比選，鋼筋加工區(qū)占地減少了100 m2；道路硬化節(jié)省占地150 m2；機(jī)械施工區(qū)與鋼筋加工區(qū)實(shí)現(xiàn)了有效分離，減少了交叉施工干擾。

2.2 管線改遷

車站基坑周邊有電力、熱力、雨水、燃?xì)狻⒔o水等管線，在基坑施工前需遷改繞行基坑，前期提供的設(shè)計(jì)路由通過CAD圖紙展示，圖紙僅僅通過標(biāo)注管線設(shè)計(jì)高程的方式提供豎向坐標(biāo)參數(shù)，缺少立面和剖面視圖，無法直觀地展示基坑及周邊建構(gòu)物與管線豎向相對位置關(guān)系。設(shè)計(jì)深度無法滿足施工需要，往往在后期遷改過程中，發(fā)現(xiàn)管線與管線及附近建筑物之間存在各種高程及位置沖突，導(dǎo)致二次遷改，延誤工期。

通過BIM技術(shù)創(chuàng)建各種管線和圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型，展示了管線穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系。其中，電力管線穿基坑南端頭地連墻，規(guī)劃向南繞行，通過模型展示發(fā)現(xiàn)電力管線原路由東遷至廣電大廈門前距離大門過近影響內(nèi)部人員出入，且其路由與周邊熱力、給水高程存在沖突，遷改空間狹窄。項(xiàng)目通過合理優(yōu)化路由避開大廈門前施工,縮短了40%的遷改長度，減少了對大廈的影響，節(jié)省了費(fèi)用15萬元，縮短了管線遷改的施工工期20 d，如圖2所示。

2.3 復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)排布

車站主體結(jié)構(gòu)各構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處鋼筋排布復(fù)雜，設(shè)計(jì)圖紙現(xiàn)場指導(dǎo)性差，通過對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處鋼筋進(jìn)行排布，輸出鋼筋下料單，以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，并采用720云生成二維碼在現(xiàn)場各個(gè)工作面進(jìn)行展示，方便工人隨時(shí)掃碼確認(rèn)節(jié)點(diǎn)做法，能有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工，大大提高了施工的精準(zhǔn)度，如圖3,圖4所示。

2.4 圖紙審查

在主體結(jié)構(gòu)模型建立的過程能發(fā)現(xiàn)很多圖紙問題，諸如柱構(gòu)件尺寸標(biāo)注不清、標(biāo)高錯(cuò)誤、平立面圖不對應(yīng)等。在模型創(chuàng)建過程中可以對施工圖進(jìn)行輔助審查，將這些問題匯總，以備在圖紙會審會議中進(jìn)行協(xié)商。在CAD圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的問題在三維的BIM模型中即可直觀地反映出來。

2.5 工程量計(jì)算

因各個(gè)車站基坑形式復(fù)雜多樣，基坑寬度也不盡相同，基坑標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)置為直支撐、盾構(gòu)井處則為斜撐，長短不一，而市場上鋼支撐均為固定長度的規(guī)格，需通過合理配置及結(jié)合活絡(luò)頭調(diào)整范圍綜合選取組合長度，常常出現(xiàn)進(jìn)場長度選取不合適而頻繁退場的情況。通過創(chuàng)建支撐各配件自適應(yīng)族，載入圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑模型，能快速匹配最佳組合長度，并生成明細(xì)表，提高了鋼支撐安裝的精確度，方便了支撐材料的采購，如表3所示。

表3 鋼支撐明細(xì)表

2.6 碰撞檢測

在車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，創(chuàng)建主體結(jié)構(gòu)模型，通過Navisworks對圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)局部存在21處碰撞點(diǎn)，其中均為臨時(shí)立柱與主體結(jié)構(gòu)梁構(gòu)件平面位置存在沖突。項(xiàng)目部立即組織對車站臨時(shí)立柱與主體結(jié)構(gòu)梁沖突情況討論解決方案，因其涉及結(jié)構(gòu)受力安全，一致認(rèn)為需調(diào)整立柱位置，如圖5所示。

通過查看圖紙并與設(shè)計(jì)院溝通協(xié)商，為避免對后期施工帶來麻煩確保結(jié)構(gòu)安全，在圖紙會審時(shí)對相關(guān)格構(gòu)柱位置進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。項(xiàng)目部對變化部分進(jìn)行了二次交底，減少了施工過程中出現(xiàn)大量變更的可能性，避免了大量的返工，保障了工程進(jìn)度。

2.7 質(zhì)量管理

為滿足質(zhì)量要求，質(zhì)量管理過程中充分利用軌道公司地鐵隱患手持端和一建集團(tuán)云建造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量隱患的提出、整改、復(fù)查、預(yù)警等功能，有效加強(qiáng)了工程質(zhì)量管理的過程控制，優(yōu)化了工程質(zhì)量管理的效果，提高了各項(xiàng)質(zhì)量管理活動的效率，對各問題進(jìn)行及時(shí)整改，從而達(dá)到預(yù)定質(zhì)量目標(biāo)，如圖6，圖7所示。

3 結(jié)語

隨著城市地鐵的大規(guī)模修建，BIM技術(shù)在地鐵施工中的應(yīng)用會越來越廣泛和深入。BIM技術(shù)在本項(xiàng)目的應(yīng)用在縮短工期、降低經(jīng)濟(jì)成本、提高質(zhì)量等方面取得了良好收益，對以后同類工程具有借鑒意義。