孫前偉，熊 同，曹世偉，王美佳，劉昱彤

(中國水利水電第一工程局有限公司，吉林 長春 130033)

1 引 言

我國沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展使得沿海區(qū)域城市吸引了大量外來人口，在進一步推動經(jīng)濟發(fā)展的同時也帶來了交通擁堵、人均基礎(chǔ)設(shè)施占有量不足的問題[1]。為了緩解相關(guān)壓力，目前各大城市普遍大力發(fā)展城市地下軌道交通[2]。然而，伴隨著全國地鐵建設(shè)規(guī)模的擴大，地鐵車站施工安全事故層出不窮。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅在2019年就有廈門、青島、杭州、廣州、佛山等地出現(xiàn)由于地鐵施工所導(dǎo)致的地面塌陷事故，造成嚴重的生命財產(chǎn)損失和惡劣的社會影響[3-7]。

地鐵車站在施工中涉及到多種專業(yè)搭配，需要多個施工面在同一時間段內(nèi)交錯配合，同時還涉及到了進度管理、質(zhì)量控制、風險識別、成本控制等多維度內(nèi)容，對施工團隊的工程管理能力和協(xié)調(diào)能力提出了極高的要求[8]。由于人為誤差難以避免，地鐵車站施工極易出現(xiàn)施工安全事故。因此亟需采用先進的信息化管理系統(tǒng)，通過構(gòu)建項目的三維信息模型，對地鐵車站施工進行空間和時間管理。

近些年來BIM技術(shù)在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在推動我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力提升的同時也反哺了BIM技術(shù)的發(fā)展。BIM技術(shù)已從單一的建模工作逐漸向應(yīng)用模型的平臺化發(fā)展，在復(fù)雜基礎(chǔ)工程施工管理能力方面得到了極大的提升[9]。孟柯[10]通過總結(jié)BIM技術(shù)在上海軌道交通17#線中的應(yīng)用，提出一種統(tǒng)一的地鐵BIM平臺管理模式和標準；張波等[11]通過掛接多種插件，在杭州地鐵5號線中實現(xiàn)了BIM平臺在設(shè)備安裝工程上深化應(yīng)用；辛慶飛等[12]在BIM數(shù)據(jù)模型上進行風險分析，提出了一種基于BIM的地鐵風險控制方法。由以上研究可見，目前BIM技術(shù)在地鐵施工中具有相當?shù)募晒芾砟芰蛻?yīng)用價值。然而，將BIM技術(shù)與有限元分析結(jié)合應(yīng)用于精細化施工管理的地鐵車站施工案例仍十分少見。

以深圳地鐵12#線福永站施工為背景，在施工管理過程中引入BIM技術(shù)，建立三維信息模型，并將多種市場主流設(shè)計軟件集成至施工管理平臺，對安全、質(zhì)量和進度進行管控，提出一種基于BIM技術(shù)的沿海地區(qū)地鐵車站施工管理方法，以指導(dǎo)深圳地鐵12#線福永站施工，進而為后續(xù)類似工程提供參考。

2 基于工程的BIM應(yīng)用模式

2.1 工程概況

深圳地鐵12#線福永站位于深圳市寶安區(qū)寶安大道與福州大道交叉口，寶安大道東側(cè)，沿福州大道東西向布置。車站周邊現(xiàn)狀建筑以商業(yè)設(shè)施和工業(yè)區(qū)為主，周邊建筑距離車站主體結(jié)構(gòu)20～30 m不等。福永站為地下三層島式站臺車站，地下一層為站廳層，地下二層為設(shè)備層，地下三層為站臺層。車站站臺寬14.0 m，有效站臺長度140 m，總長170.4 m。標準段結(jié)構(gòu)形式為地下三層雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。車站采用明挖順筑法施工，車站開挖基坑深度為25.5～31.5 m。根據(jù)地勘報告，本站從上至下地層依次為素填土、填砂、填碎石、雜填土、全強中微風化片麻狀混合花崗巖。

由于深圳地鐵12#線地處城市新興發(fā)展區(qū)域，其施工安全與工程質(zhì)量事關(guān)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展大局；同時又由于地鐵所處地質(zhì)條件十分復(fù)雜，為典型的“上軟下硬”土層，在隧道及車站施工過程中極易引起位置偏差；另外由于工期緊張，多個工作面同步進行，導(dǎo)致施工組織難度較大。通過BIM平臺對各項信息進行集成，并通過協(xié)同工作保證信息的流暢性，實現(xiàn)對整個工作區(qū)間的精細化管理。

2.2 BIM團隊組織構(gòu)架

BIM平臺可以將項目上不同專業(yè)、 不同工況和不同階段的信息進行整合，從而真正達到項目全生命周期各單位之間的信息共享。但是BIM平臺對數(shù)據(jù)的龐大需求也對平臺管理團隊的信息管理能力提出了很高的要求。大量工程實踐證明，只有建立一支專業(yè)水平過硬的BIM團隊才能充分發(fā)揮BIM平臺的功能，更好地指導(dǎo)施工有序進行。

本項目所采用的BIM團隊組織架構(gòu)如圖1所示，為了提高BIM團隊等級，擁有獲取更多信息的權(quán)限，以便更好地整合信息資源，團隊特設(shè)BIM總經(jīng)理，并依照BIM平臺所需要的信息類別，考慮專業(yè)劃分和項目環(huán)節(jié)，依次設(shè)置建筑、結(jié)構(gòu)、安全、資源、成本及模型管理員，統(tǒng)一對BIM總經(jīng)理負責。通過BIM平臺，信息在整合篩選之后將會為項目的決策部署提供更為準確可信的參考，并在日常的施工管理過程中把控施工質(zhì)量，保證施工安全并降低項目成本，最終使項目獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖1 BIM團隊組織架構(gòu)

2.3 BIM應(yīng)用流程

BIM技術(shù)以所建立的三維模型為載體，將附加在模型上的信息進行延伸，使之能夠貫穿項目各個階段。在地鐵設(shè)計和建設(shè)過程中，安全考量始終是最為重要的因素。因此通過BIM平臺將相應(yīng)的風險信息提前錄入，并在設(shè)計和施工過程反復(fù)驗證；在施工過程中，BIM平臺針對安全、質(zhì)量、進度三個方面進行管控；在運營階段，則根據(jù)前期所傳遞的模型信息輔助合理規(guī)劃車輛調(diào)度、人員安排，并通過模型對工程效果進行展示。本項目中BIM模型在四個階段的應(yīng)用見圖2。

圖2 BIM技術(shù)在各個階段的應(yīng)用

3 BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用

3.1 安全應(yīng)用

施工安全是保證施工過程中各項工作順利開展的前提，直接影響工程整體施工進度和施工質(zhì)量。本工程建立以BIM模型為基礎(chǔ)的危險源識別體系，充分利用BIM技術(shù)高效的信息交互能力，并按照《重大危險源辨識標準》的相關(guān)規(guī)定，找出施工過程中的所有危險源并進行標識。通過在設(shè)計階段對整體線路施工過程進行模擬，分析各個施工階段危險源構(gòu)成，并統(tǒng)一錄入平臺的危險源庫，同時在施工過程中，針對前期未預(yù)見的危險源可以由一線施工人員通過手持平臺終端上傳至BIM平臺，再通過平臺管理團隊審核后添加至危險源庫。對于新出現(xiàn)的危險源，基于這一套PDCA安全檢查流程，通過施工模擬結(jié)果與現(xiàn)場實際安全監(jiān)測比對，將各個環(huán)節(jié)參數(shù)化、信息化，進而對各個環(huán)節(jié)進行跟蹤、督導(dǎo)，直至問題的閉環(huán)處理。

在安全管理制度方面，主要記錄安全人員每天對現(xiàn)場的危險源和安全設(shè)施進行巡查，并將巡查情況上傳至BIM平臺，確保項目現(xiàn)場符合安全生產(chǎn)條件，同時對不同工藝流程中危險源及危險區(qū)域制定有針對性的應(yīng)對措施和應(yīng)急預(yù)案，并結(jié)合三維作業(yè)交底書一同錄入到平臺中，同時統(tǒng)一管理項目安全交底資料。

3.2 質(zhì)量應(yīng)用

施工過程中的質(zhì)量管理是決定建筑安全性能和使用壽命的關(guān)鍵因素。由于建筑產(chǎn)品自身特點，無法進行流水作業(yè)和規(guī)范化生產(chǎn)，且由于隱蔽工程規(guī)模龐大，檢驗環(huán)節(jié)眾多，建筑產(chǎn)品質(zhì)量一直難以管控。本工程根據(jù)工程項目的類型和工程圖紙，建立工程的分部分項劃分(PBS)，并以PBS作為質(zhì)量管理的對象，利用BIM平臺信息實時共享的特點，在施工質(zhì)量檢查過程中，實時記錄分部分項施工的現(xiàn)場情況，并與施工人員、質(zhì)檢人員和安全管理人員及時共享信息，保證質(zhì)量信息的公正性和透明性。根據(jù)現(xiàn)場施工情況，BIM平臺將實時建立檢驗批，這樣即可減輕項目前期工作，同時也可以根據(jù)項目變化，對檢驗批進行實時的調(diào)整，減少使用過程中的改動。在檢驗批建立完成后，平臺可根據(jù)所選擇的模型部位，自動建立檢驗批所涉及的資料表單名稱及工序清單，方便管理人員根據(jù)項目的實際情況，進行檢驗批資料的填報。平臺將項目構(gòu)件檢驗批等質(zhì)量驗收資料內(nèi)置，設(shè)定資料格式與統(tǒng)一性文本格式，線上填寫，線上審批，電子簽名及電子章內(nèi)置，審批合格后自動生成，并隨時可以導(dǎo)出及打印。

3.3 進度應(yīng)用

施工進度管理是指在考慮施工程序、持續(xù)時間和邏輯關(guān)系的基礎(chǔ)上進行的組織、指揮、協(xié)調(diào)和控制的活動。項目施工進度管理能力關(guān)系著工程施工安全、施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

BIM技術(shù)的可視化和優(yōu)化性在施工進度管理中發(fā)揮著不可替代的作用，本工程應(yīng)用BIM施工管理平臺進行施工進度管理，在平臺中實現(xiàn)了進度關(guān)聯(lián)、進度模擬和進度預(yù)警三項功能。在進度關(guān)聯(lián)方面，通過人工上報、現(xiàn)場工程監(jiān)控等方式，獲取項目各個施工位置的進度信息，再將BIM模型與進度信息進行關(guān)聯(lián)，將計劃時間與實際完成時間對比，并結(jié)合現(xiàn)場進度照片等信息生成施工日報。在進度模擬方面，通過選擇施工過程中任一時間段進行施工模擬。對于施工進度的提前或延遲，BIM模型以不同的顏色顯示。在進度預(yù)警方面，當實際進度發(fā)生偏差時，平臺將根據(jù)發(fā)生偏差的部位和發(fā)生偏差的原因提出警示，直至管理人員根據(jù)警示有針對的制定切實可行的糾偏措施。在進度統(tǒng)計方面，平臺以日、周、月、年構(gòu)建類型為單位自動生成現(xiàn)場完成百分比、實際施工時間與計劃時間對比圖表，以及相關(guān)部位責任人。

4 結(jié) 語

提出一種基于BIM技術(shù)的沿海地區(qū)地鐵車站施工管理方法，通過將BIM施工管理平臺引入深圳地鐵12線的施工管理過程中，整合施工中各個階段與各方面信息，從施工安全、施工質(zhì)量和施工進度三方面對地鐵施工進行管控。BIM施工管理平臺的使用，保證了工程在施工期間內(nèi)未出現(xiàn)人員傷亡及財產(chǎn)損失事故，并按時完成目標。該方法通過工程實踐證明了自身的可行性與高效性。