劉景鐸

（天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，天津 300381）

0 引言

BIM技術(shù)在城市軌道交通工程的設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)均能夠發(fā)揮重要作用，同時(shí)能夠較好地服務(wù)于工程造價(jià)控制和進(jìn)度管理。為保證BIM技術(shù)最大化地發(fā)揮自身優(yōu)勢，需要把握各環(huán)節(jié)控制要點(diǎn)。

1 城市軌道交通建設(shè)管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用路徑

城市軌道交通工程存在投資大、周期長、準(zhǔn)公共產(chǎn)品、技術(shù)要求高、系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，對建設(shè)管理工作提出較高要求。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、造價(jià)單位、監(jiān)管單位能夠?qū)崿F(xiàn)充分的溝通與合作，使城市軌道交通工程的設(shè)計(jì)階段、造價(jià)階段、施工階段管理均能夠獲得有力支持。

1.1 設(shè)計(jì)階段

BIM技術(shù)具有多維模擬功能，通過3D乃至4D模型對工程進(jìn)行實(shí)景模擬，能夠順利實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過直觀觀察內(nèi)部構(gòu)造、分析壽命周期，能夠有效規(guī)避城市軌道交通工程施工環(huán)節(jié)的專業(yè)沖突，進(jìn)而獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)，這一過程中涉及的客觀場地評價(jià)、多種方案對比、碰撞檢驗(yàn)等內(nèi)容同樣屬于BIM技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)。

1.2 造價(jià)階段

BIM技術(shù)能夠?yàn)樵靸r(jià)分析人員和設(shè)計(jì)人員提供更高效的溝通平臺，為造價(jià)計(jì)算準(zhǔn)確性提升帶來積極影響，主要表現(xiàn)為縮短計(jì)算周期、縮短不同專業(yè)對接時(shí)間、提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、增加造價(jià)工作連貫性和數(shù)據(jù)統(tǒng)一性。通過應(yīng)用掙值法，可實(shí)現(xiàn)對城市軌道交通工程的動(dòng)態(tài)造價(jià)管理。掙值法涉及ACWP、BCWS、BCWP三個(gè)基本變量，分別代表完成工作量的實(shí)際成本、計(jì)劃工作量的預(yù)算成本、完成工作量的預(yù)算成本，計(jì)算公式分別如式（1）～（3）所示[1]。

BCWP=預(yù)算單價(jià)×某時(shí)間點(diǎn)累計(jì)已完成工作量（3）

結(jié)合上述公式并結(jié)合BIM模型開展績效分析、成本偏差分析，即可開展動(dòng)態(tài)造價(jià)管理。

1.3 施工階段

BIM技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在虛擬施工、關(guān)鍵工藝展示、技術(shù)交底，通過充分發(fā)揮計(jì)劃具備的可視化、自動(dòng)算量、可模擬性特點(diǎn)，能夠更好地保障施工安全、質(zhì)量及效率。

2 城市軌道交通建設(shè)管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 工程概況

以某城市軌道交通地下島式車站為例，該工程全長539.7m、高13.8m、寬21.1m，主體寬度為12m，采用2層設(shè)計(jì)，地下一層、二層分別為站廳層、站臺層。由于工程不屬于標(biāo)準(zhǔn)化車站，存在狹長且窄小空間，主體上方有一條景觀河，且設(shè)計(jì)與施工需要考慮遠(yuǎn)期地塊商業(yè)開發(fā)，對施工造成了一定的安全隱患。此外，案例工程位于城市核心地段，內(nèi)部配套管線和外部市政管網(wǎng)較多，錯(cuò)綜復(fù)雜的管網(wǎng)對設(shè)計(jì)和施工也提出較高要求。為使建設(shè)管理取得預(yù)期效果，案例工程在BIM技術(shù)應(yīng)用方面投入大量精力并最終取得預(yù)期效果。

2.2 設(shè)計(jì)階段

（1）三維可視化

為準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，案例工程與周邊構(gòu)筑物的空間關(guān)系通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)直觀展現(xiàn)，包括車站站位、附屬結(jié)構(gòu)等。在BIM技術(shù)模擬下，車站內(nèi)部走廊、設(shè)備用房、公共區(qū)域的空間合理化布局得以實(shí)現(xiàn)，直觀的方案比選也為設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提供有力支持。

（2）圖紙錯(cuò)漏碰缺檢查

工程設(shè)計(jì)思路無法通過二維圖紙全面反映，為規(guī)避圖紙錯(cuò)漏碰缺問題，必須充分考慮多專業(yè)交叉融合帶來的影響。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的平立剖面，這源于BIM技術(shù)模型的同步更新功能支持，設(shè)計(jì)階段案例工程因此實(shí)現(xiàn)21處圖紙錯(cuò)漏碰缺規(guī)避，施工階段同時(shí)實(shí)現(xiàn)5處場地圖紙錯(cuò)漏碰缺規(guī)避，相當(dāng)于節(jié)約45d工期，有效節(jié)約了建設(shè)成本。

（3）管線綜合設(shè)計(jì)

案例工程選擇正向設(shè)計(jì)工作流程進(jìn)行管線綜合設(shè)計(jì)，具體如圖1所示。通過模擬碰撞檢查，能夠有效預(yù)防設(shè)計(jì)階段三維空間管線存在的硬碰撞問題，管線排布方案優(yōu)化也能夠獲得充足依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)正向設(shè)計(jì)出圖，有效規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計(jì)問題引發(fā)的管線碰撞問題，圖2為正向設(shè)計(jì)示意圖[2]。

圖1 管線綜合設(shè)計(jì)流程

圖2 正向設(shè)計(jì)示意圖

（4）檢查孔洞預(yù)留

孔洞遺漏在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中屬于常見問題，不準(zhǔn)確預(yù)埋孔洞很多時(shí)候會影響施工成本和進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)還可能產(chǎn)生安全隱患。因此，應(yīng)充分應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)留孔洞設(shè)計(jì)，提前精確定位管線預(yù)留孔洞，為各單位協(xié)同作業(yè)提供依據(jù)。

（5）統(tǒng)計(jì)房間面積明細(xì)

結(jié)合消防驗(yàn)收等需要，在BIM模型支持下，設(shè)計(jì)人員提取工程內(nèi)站臺、站廳、設(shè)備區(qū)域面積信息，獲得常用面積指標(biāo)。模型修改過程中的關(guān)聯(lián)修改基礎(chǔ)因此夯實(shí)，快速精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)在房間布置優(yōu)化等方面也發(fā)揮著積極作用。

2.3 施工階段

（1）模擬場地布置

結(jié)合具體的施工方案部署，明確了施工場地在不同施工階段需要設(shè)定的臨時(shí)設(shè)施，科學(xué)劃分施工場地中的生活區(qū)和施工區(qū)。在臨時(shí)設(shè)施布置預(yù)演展示、行車路線確定、明確各工種及專業(yè)干擾等方面，BIM技術(shù)的作用也得到充分發(fā)揮，為方案穩(wěn)定、各專業(yè)溝通交流提供有力支持。

（2）模擬交通導(dǎo)行

BIM技術(shù)在交通導(dǎo)行方案制定中同樣得到充分應(yīng)用。結(jié)合案例工程的三個(gè)建設(shè)階段，包括現(xiàn)狀、主體結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)，通過動(dòng)態(tài)模擬演示交通導(dǎo)行方案在不同工況下的變化，保證了方案的可行性。

（3）模擬市政管線切改

結(jié)合地下管線切改方案，BIM模擬能夠直觀展示管線現(xiàn)狀，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各階段切改方案對比，為各方交流、方案優(yōu)化提供支持。案例工程涉及電力、燃?xì)?、熱力、通訊、雨水、輸配?種管線搬遷，通過對管線搬遷進(jìn)行模擬，BIM技術(shù)應(yīng)用事先消除42處管線碰撞問題，節(jié)約了約60d工期。

（4）安全風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控

案例工程處于較為特殊的地理位置，車站主體與最近建筑的距離為32.21m，因此，在風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控方面投入大量資源，設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn)包括支護(hù)樁頂水平及豎向位移、地表沉降、地下管線豎向位移、建筑物豎向位移、地下水位、立柱結(jié)構(gòu)豎向位移、鋼支撐軸力，通過提前預(yù)埋風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測點(diǎn)并通過BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，有效規(guī)避了相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。預(yù)埋前需要通過BIM技術(shù)建立豎向位移監(jiān)測點(diǎn)模型，同時(shí)需要在施工過程中建立混凝土支撐軸力、立柱結(jié)構(gòu)監(jiān)測點(diǎn)的模型，全方位監(jiān)控車站結(jié)構(gòu)傾斜、沉降，輔以數(shù)據(jù)協(xié)同向風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控平臺同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，順利實(shí)現(xiàn)直觀、形象、便捷的安全風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控。

（5）施工進(jìn)度模擬

結(jié)合車站結(jié)構(gòu)圖和施工組織計(jì)劃，主體及附屬結(jié)構(gòu)模型按照31個(gè)施工段拆分，同時(shí)對柱、板、梁、墻開展標(biāo)準(zhǔn)化編碼，保證實(shí)際進(jìn)度與分區(qū)分構(gòu)件相匹配，同時(shí)引入軟件Navisworks開展4D進(jìn)度模擬，施工進(jìn)度最終得到科學(xué)管控。

3 結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)能夠較好地應(yīng)用于城市軌道交通建設(shè)管理中，該應(yīng)用在設(shè)計(jì)、施工階段均具有良好表現(xiàn)。為進(jìn)一步優(yōu)化城市軌道交通建設(shè)管理，BIM技術(shù)應(yīng)用還應(yīng)聚焦精細(xì)化管理模式、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)、TOS系統(tǒng)等第三方管理平臺的引入，為進(jìn)一步優(yōu)化城市軌道交通建設(shè)管理提供保障。