摘 要：為提升地鐵車站的信息化管理水平，提高車站地鐵施工組織效率，該文以地鐵車站設(shè)計(jì)施工為背景，對BIM施工的優(yōu)勢進(jìn)行詳細(xì)介紹，基于BIM技術(shù)，對地鐵車站進(jìn)行三維可視化建模，從施工管理平臺(tái)需求性出發(fā)，對地鐵車站施工平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升車站施工的運(yùn)行管理效率。

關(guān)鍵詞：BIM；施工管理；車站施工；信息平臺(tái)；地鐵

中圖分類號(hào)：TU921 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）22-0106-04

Abstract： In order to improve the information management level of subway station and improve the efficiency of subway construction organization， this paper introduces in detail the advantages of BIM construction based on the background of subway station design and construction， and carries on the three-dimensional visual modeling of subway station based on BIM technology. Based on the demand of construction management platform， the subway station construction platform is designed to improve the operation and management efficiency of station construction.

Keywords： BIM; construction management; station construction; information platform; subway

BIM全稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），可以直觀立體展示建筑的具體信息，是建筑信息的立體化模型，通過建立BIM，能夠提高施工信息化、智能化水平標(biāo)準(zhǔn)，可以協(xié)同設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等項(xiàng)目全周期的信息化管理，提高各個(gè)專業(yè)的信息共享，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間、技術(shù)等方面效率的提升。地下車站設(shè)計(jì)施工具有體量大、施工步驟繁多、施工工藝復(fù)雜和施工周期短等特點(diǎn)，對地鐵車站施工模型進(jìn)行可視化處理，可以立體展示施工過程，協(xié)同各專業(yè)溝通效率，從而達(dá)到降本增效的目的。

陳慶周等[1]對地下空間3D模型設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)模型的優(yōu)劣勢進(jìn)行了比較分析。張忠良[2]通過對基坑施工進(jìn)行三維建模，實(shí)現(xiàn)了基坑施工的信息化管理。張翠萍等[3]基于施工項(xiàng)目需求出發(fā)，通過BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對于施工質(zhì)量與施工效率的合理把控。桑學(xué)文等[4]將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用到地鐵施工管理中，實(shí)現(xiàn)了對于風(fēng)險(xiǎn)的可視化管控。喬守江等[5]從BIM建模、施工方案審查、安全預(yù)警管控等方面實(shí)現(xiàn)了對于建筑施工的安全管理。戴修成等[6]將BIM模型引入到超高層建筑的設(shè)計(jì)與施工中，實(shí)現(xiàn)了對于復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的碰撞分析、安全項(xiàng)目管理等。豐慧等[7]從項(xiàng)目的核心需求出發(fā)，對BIM平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，對BIM平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。王開等[8]通過BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對橋梁下部結(jié)構(gòu)的精細(xì)化建模。王依寒等[9]將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑裝修管理中，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的降本增效。官波等[10]將BIM技術(shù)引入城市軌道城市管理中，轉(zhuǎn)變工作模式，實(shí)現(xiàn)了管理向數(shù)字化、精確化方向發(fā)展。

可以看出，在建筑領(lǐng)域?qū)τ贐IM平臺(tái)的利用與開發(fā)已經(jīng)相對成熟，但對于地下工程的設(shè)計(jì)、施工、管理，BIM運(yùn)用方面起步較晚，與傳統(tǒng)建筑行業(yè)相比，地鐵車站設(shè)計(jì)、施工過程往往存在設(shè)計(jì)專業(yè)多、工況復(fù)雜、地質(zhì)信息復(fù)雜等狀況，為了能夠節(jié)約施工成本、提升工程質(zhì)量、節(jié)省工程時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全過程的信息共享，建立建筑信息模型還是十分必要的。

1 基于BIM的地鐵車站設(shè)計(jì)優(yōu)勢

1.1 信息可視化

BIM可以實(shí)現(xiàn)模型的三維可視化。傳統(tǒng)二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，往往需要通過平面圖、立面圖、剖面圖等多種形式實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)建的結(jié)構(gòu)表達(dá)，對于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)，單純靠二維圖形設(shè)計(jì)往往表達(dá)不出設(shè)計(jì)初衷，施工圖設(shè)計(jì)表述不清，往往會(huì)對施工者對于設(shè)計(jì)圖的施工意圖造成誤解，對于一些復(fù)雜構(gòu)建，三維模型可以清晰地進(jìn)行表達(dá)，有利于對施工圖紙的理解。通過BIM模型，可以更直觀立體地反應(yīng)出施工過程中的重難點(diǎn)，對施工重難點(diǎn)有針對性地提出相應(yīng)方案。

1.2 施工場地設(shè)計(jì)與優(yōu)化

地鐵車站修建附近經(jīng)常存在大量建筑，用地紅線緊鄰施工現(xiàn)場情況經(jīng)常出現(xiàn)，因此需要對施工現(xiàn)場進(jìn)行合理布設(shè)。在車站BIM構(gòu)建的過程中需要與周邊環(huán)境結(jié)合，對施工機(jī)械場地、施工臨時(shí)場地、大型設(shè)備安裝拆卸等問題都需要考慮在內(nèi)，通過周邊場地模型，實(shí)現(xiàn)施工場地的合理搭建。車站周邊環(huán)境施工模型如圖1所示。

1.3 施工碰撞模擬

在傳統(tǒng)平面圖設(shè)計(jì)過程中，施工如果出現(xiàn)管線交叉、施工圖缺陷等問題時(shí)，往往需要對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行重新修改，大大造成了人力、物力資源的浪費(fèi)，影響施工進(jìn)度。將設(shè)計(jì)好的BIM模型運(yùn)用到施工過程中，可以對地鐵車站的施工全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，在模擬過程中，施工人員可以對施工過程中的錯(cuò)項(xiàng)、漏項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)充檢查，對設(shè)計(jì)的問題與缺陷進(jìn)行改善也可對施工機(jī)電設(shè)施分布、管線分布等位置進(jìn)行碰撞檢查，預(yù)先發(fā)現(xiàn)碰撞問題，規(guī)范設(shè)計(jì)方案，降低施工成本，加快施工進(jìn)度。

1.4 BIM的協(xié)同信息共享

BIM的信息共享是BIM平臺(tái)相對于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工的另一項(xiàng)優(yōu)勢，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)的協(xié)同與溝通，施工階段可以根據(jù)現(xiàn)場施工反饋對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)在運(yùn)營管理階段也可根據(jù)設(shè)計(jì)施工模型，查找問題。同時(shí)通過搭建平臺(tái)，也可實(shí)現(xiàn)對于施工成本、施工進(jìn)度、資源配置等的不斷優(yōu)化。

2 地鐵車站施工模型的需求性分析

2.1 數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化管理

隧道車站設(shè)計(jì)包括車站主體設(shè)計(jì)、地鐵隧道設(shè)計(jì)等，在車站設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)各專業(yè)需要對圖紙進(jìn)行不斷交底、優(yōu)化并且隨著地鐵施工的進(jìn)行，設(shè)計(jì)圖紙也會(huì)出現(xiàn)調(diào)整與變更情況，這就需要對設(shè)計(jì)、施工圖紙進(jìn)行系統(tǒng)化管理，保證圖紙更新及溝通效率。在施工階段，地鐵車站、隧道的施工進(jìn)度、監(jiān)測數(shù)據(jù)和工程日志等也會(huì)產(chǎn)生大量信息。因此地鐵車站項(xiàng)目工程體量大、參與單位多、施工時(shí)間長等都會(huì)伴隨著出現(xiàn)大量資料數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)紙字版資料缺乏系統(tǒng)管理性，存在規(guī)范性不高、查找不便等問題，對于查閱人員，也會(huì)因資料繁雜在提取有用信息時(shí)耗費(fèi)大量精力。因此，車站地鐵等大型施工項(xiàng)目對于工程進(jìn)行信息化管理還是非常必要的。

2.2 信息的動(dòng)態(tài)傳遞

地鐵車站在施工過程中，周邊往往存在大量建筑、管線等設(shè)施，施工周邊環(huán)境復(fù)雜，與建筑行業(yè)不同，地鐵車站施工過程中對于地質(zhì)環(huán)境要求更高，特別是監(jiān)測量測單位，需要對施工階段的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，設(shè)計(jì)施工單位也可根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。對于施工單位管理者，也需要對施工項(xiàng)目的施工進(jìn)度、施工成本、施工安全等多方面信息進(jìn)行精確管理，因此在動(dòng)態(tài)調(diào)整過程中如何保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性與精確性，對于項(xiàng)目施工管理顯的尤為重要。

2.3 施工預(yù)警

地鐵車站施工過程中需要對周邊地表沉降進(jìn)行控制，同時(shí)，在車站隧道施工前，需要對隧道前方地質(zhì)信息、富水程度等進(jìn)行監(jiān)測，施工過程中需要對基坑的沉降、隧道的拱頂沉降等各個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測的主要目的是預(yù)防施工過程中突發(fā)狀況產(chǎn)生，因此在施工過程中要對極易產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的施工過程、施工區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，將施工過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的施工薄弱環(huán)節(jié)通過立體展示、標(biāo)注，可以清晰地看到施工的薄弱環(huán)節(jié)，施工管理、技術(shù)人員也可直觀發(fā)現(xiàn)問題，因此通過施工模型，對施工薄弱區(qū)進(jìn)行施工標(biāo)注，并根據(jù)施工動(dòng)態(tài)反饋，可以起到動(dòng)態(tài)施工預(yù)警的作用，在發(fā)生數(shù)據(jù)異常時(shí)，可以及時(shí)提出應(yīng)對措施。

2.4 施工模擬與指導(dǎo)

地鐵車站與隧道的施工過程動(dòng)態(tài)模擬主要通過Navisworks實(shí)現(xiàn)，將設(shè)計(jì)好的BIM模型文件導(dǎo)入Navisworks中，通過施工工序的設(shè)定，可以對施工工序進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，同時(shí)通過動(dòng)畫模擬可以直觀展示工程施工過程，使施工人員對于施工過程具有清晰明了的把控。通過施工模擬，還可以對施工進(jìn)度、材料需求等進(jìn)行模擬分析，可將其應(yīng)用于施工組織管理與分析過程中。

3 基于BIM的地鐵車站施工信息平臺(tái)搭建

基于BIM可實(shí)現(xiàn)地鐵車站的三維可視化建模，將BIM模型引入信息化管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)地鐵車站從設(shè)計(jì)施工到監(jiān)測管理全方位的工作協(xié)調(diào)。管理平臺(tái)可分為數(shù)據(jù)的信息采集、車站及地鐵模型搭建、設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)管理、監(jiān)控量測信息監(jiān)測與預(yù)警4個(gè)方面。施工信息平臺(tái)架構(gòu)圖如圖2所示。為方便施工人員登錄，系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，工程人員可以通過網(wǎng)頁登錄實(shí)現(xiàn)工程信息的實(shí)時(shí)獲取。

3.1 施工信息的采集

施工信息的數(shù)據(jù)采集包括勘測階段數(shù)據(jù)采集，勘測階段數(shù)據(jù)采集主要為地質(zhì)信息、富水程度、周邊環(huán)境和地下管線信息等方面的信息采集，將信息輸入到信息平臺(tái)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)施工提供支撐。設(shè)計(jì)階段信息采集主要為地鐵站臺(tái)的施工圖設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案的修改與變更等信息的錄入。施工階段信息的采集主要包括施工日志、施工進(jìn)度、施工預(yù)算等方面數(shù)據(jù)信息。監(jiān)控量測主要為施工過程中地表沉降、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道沉降等數(shù)據(jù)的采集。

3.2 平臺(tái)層模型的搭建

基于BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)三維可視化模型的搭建，模型按照各單位不同主要分為地質(zhì)勘探BIM三維模型搭建，勘測單位根據(jù)采集的地質(zhì)信息與周圍建筑物標(biāo)高信息，實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)三維模型搭建。設(shè)計(jì)單位主要是根據(jù)施工圖對車站整體設(shè)計(jì)進(jìn)行建模。施工單位可以通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對隧道施工三維動(dòng)態(tài)展示、施工進(jìn)度、施工安全等方面把控。監(jiān)控量測單位主要根據(jù)BIM模型，對地表以及隧道等監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，建立車站監(jiān)控量測數(shù)據(jù)模型。

3.3 平臺(tái)數(shù)據(jù)管理

平臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理主要有地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫可對管線位置、建筑物標(biāo)高、圍巖等級(jí)等信息進(jìn)行獲取。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫主要為隧道BIM設(shè)計(jì)模型，可以對構(gòu)件的尺寸、配筋等信息進(jìn)行查詢。施工信息庫主要包含日常施工信息、進(jìn)度、預(yù)算等信息的采集與查閱。監(jiān)控量測信息數(shù)據(jù)庫主要包括每日監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息的錄入與分析。各專業(yè)人員可以根據(jù)不同權(quán)限，查閱和修改數(shù)據(jù)庫的各相關(guān)信息。

3.4 施工平臺(tái)應(yīng)用

通過施工平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)單位的溝通協(xié)調(diào)與施工預(yù)警，監(jiān)測單位可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對施工異常區(qū)域向設(shè)計(jì)、施工單位進(jìn)行預(yù)警，施工單位可以對施工過程中的施工進(jìn)度、施工方案等進(jìn)行合理把控，對于設(shè)計(jì)不合理的地方可以向設(shè)計(jì)單位反饋，對于地質(zhì)信息不符的地方也可向勘測單位反饋。根據(jù)反饋信息勘測單位對地勘進(jìn)行補(bǔ)勘，設(shè)計(jì)單位可以對施工圖進(jìn)行優(yōu)化、修改。

4 基于BIM的車站設(shè)計(jì)施工平臺(tái)應(yīng)用

本文以青島某地鐵車站施工為例，基于BIM模型，搭建施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了地鐵車站施工的信息化管理。

4.1 車站文件庫的搭建

車站文件庫的搭建主要是通過以revit為基礎(chǔ)的族庫搭建，族庫的設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師模型搭建構(gòu)件所需要的重要資源，車站族庫的設(shè)計(jì)對于車站結(jié)構(gòu)模型的搭建是必不可少的，通過族庫設(shè)計(jì)，可以整合構(gòu)件資源，對于同類型構(gòu)件，設(shè)計(jì)人員可以通過修改參數(shù)，從而提高作圖效率。圖3—圖6為族庫展示。

4.2 模型參考方式的選擇

對于各專業(yè)，在模型設(shè)計(jì)時(shí)需要提供基礎(chǔ)模型，對于基礎(chǔ)模型的選擇往往需要遵循共同性原則，即模型可為各個(gè)專業(yè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合地下施工工程特點(diǎn)，可將車站結(jié)構(gòu)模型作各個(gè)專業(yè)的參考模型，如地質(zhì)模型設(shè)計(jì)時(shí)，可將地質(zhì)模型加載到結(jié)構(gòu)模型中，對結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化，可在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)模型的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行項(xiàng)目成本控制。圖7為車站基礎(chǔ)模型。圖8為隧道施工模型。

4.3 動(dòng)態(tài)施工管理

通過施工系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)施工工法的動(dòng)態(tài)展示，施工人員也可根據(jù)三維施工模型，對施工工藝進(jìn)行熟悉與掌握，通過管理系統(tǒng)可以查詢施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度實(shí)時(shí)管理。圖9為隧道施工進(jìn)度模型展示。

5 結(jié)束語

本文基于BIM技術(shù)，對BIM三維施工的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，從需求端出發(fā)，總結(jié)歸納了信息平臺(tái)可以發(fā)揮的優(yōu)勢。對基于BIM的系統(tǒng)施工架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，最后以青島地鐵某車站為背景，對地鐵車站的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測等方面進(jìn)行了展示。通過信息平臺(tái)，大大提高了施工過程中的協(xié)調(diào)與溝通效率，保證了車站的安全高效化施工。

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作者簡介：王緒洋（1989-），男，工程師。研究方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。