BIM技术在城市轨道交通工程中的集成应用

石超

中铁二十五局集团第五工程有限公司 山东 青岛 266000

一、引言

将 BIM 技术贯穿于城市轨道交通全过程，针对工程重难点，提出BIM解决方案。建立全方位、全过程、全生命周期信息化管理平台，利用BIM技术可视化前瞻性，重视对数据的集成运用，实现基于动态数据的科学决策与管控。本文从城市轨道交通工程重难点分析及BIM解决方案、建立全生命周期的建筑信息管理平台，强化大数据运用进行介绍。

二、重难点分析及BIM解决方案

（一）穿越地质情况复杂

1．重难点分析

轨道交通工程穿越地质环境复杂，工程地质变化较大。淤泥质土、淤泥质粉砂及全、强、中、微风化花岗岩、全、强、中、微风化泥质粉砂岩等给施工组织带来较大影响。

基本建模方法在创建爬坡段折板和异形侧墙等构件时效率较低，人工统计数量误差大，工作量大；地质模型生成过程中与力学算法联系少，地质条件的预测较为有限；多专业模型与其他专业整合难，进行碰撞检测分析困难。

2．BIM解决方案

对施工前期的地质以及管线迁改、区间土建及机电施工优化、车站机电管线设计以及施工安装优化建立BIM智能化工具集。考虑到不同BIM图形平台的技术特点以及在轨道交通应用的实际场景和需求，通过对各个智能化工具项目的需求整理和功能的适用性分析，根据智能设计工具的不同，分别选择 REVIT平台和 MICROSTATION平台进行开发，通过MDL与API进行BIM智能化工具集开发，实现智能设计与智慧建模。

通过BIM技术运用建立地铁结构模型、地质模型、地形地貌、外部管线模型，结合地铁结构与外部作业项目空间关系，实现地下、地面结构全方位可视化，模型可任意截取剖面，任意角度查看施工作业项目位置地质条件与城市轨道交通结构的空间位置关系，可准确地判断每个阶段施工与地铁结构的关系，在施工前提前了解施工位置地质信息提供前瞻性数据支撑。

（二）施工工法种类多

1．重难点分析

城市轨道交通工程车站涉及明挖法、涉及暗挖、半盖挖法、盖挖法施工，区间涉及矿山法暗挖施工等，区间包含土压盾构法施工、泥水盾构施工、暗挖等，施工工法种类多，对施工方案要求较高。

2．BIM解决方案

BIM技术运用，为施工方案三维可视化模拟提供有效技术支撑，根据施工方案的文件和资料，对施工组织设计进行动态可视化分析。对施工组织设计进行虚拟建造，对施工现场环境与自然环境、施工机械运行路线及作业半径、临时及永久设施设备安装位置进行作业冲突进行检测，对前置任务冲突分析，对施工组织设计进行总体优化，结合工程特点，选取高效低耗施工工艺流程，确定最优施工方案。并通过VR、AR、MR等三维可视化技术，对相关作业人员进行交底，提高认知程度及工作效率。

（三）工程拆迁量大，周边环境复杂，协调难度大，工期风险高

1．重难点分析

城市轨道交通工程征地拆迁和管线迁改量比较大、协调部门多，市区线段交通流量大，高楼林立，线路多次下穿河流，下穿海珠湿地公园、下穿桥梁桩基等。

2．BIM解决方案

利用航拍模型计算地理信息，对区域的点云数据进行处理，统计场地面积数据、记录移交时地容地貌，实现对地形、地貌的勘测，获得土方开挖量的统计，合理规划场地位置，确定施工场地各区域位置及面积。辨识施工对周边建筑物的影响，规避安全风险及信访风险。进行征拆迁工作参照、施工进度监测，同时与BIM模型融合，动态反馈现场实际情况。

利用航拍实景建模技术、正射影像图，与盾构监控系统结合，在平面图/三维场景中，展示整个轨道交通工程各线工程站点、区间地表的环境及周边建筑物等，同时能够结合采集的风险源数据、沉陷观测点数据进行综合展示和综合预警分析。

（四）换乘站多、车站规模大，既有站改造施工难度大

1．重难点分析

新建城市轨道交通工程往往同既有已开通线路交叉换乘，主要存在换乘枢纽体量大、结构复杂、风险大等，施工过程困难，需要对已开通线路的车站进行改造。新线建设期间，对既有车站的改造涉及到客运组织、设备迁改、设备用房迁改、商铺迁改、施工围蔽等诸多方面。

2．BIM解决方案

在图纸设计交底、图纸会审过程中，通过BIM技术运用建立车站全专业 BIM模型实进行三维可视化交底审查，工程施工人员在三维可视化环境下直观了解设计意图、结构构造、施工重难点等；并针对大体量项目复杂施工节点进行专项分析，对施组设计、专项方案、施工工法等应用 BIM技术进行虚拟分析、碰撞检测、方案推演、三维自动核算，科学动态优化设计，标识施工危险源和施工控制难点，从而在科学性、准确性、可操作性等方面提高设计方案，减少后期变更。

（五）轨道、机电工程结构接口较多，管理难度大

1．重难点分析

整个轨道安装工程施工，要与通信、信号、电力、装修等工程进行协调配合，轨道施工既要抢工期、保进度，又要给其他专业施工创造条件，相互配合多，干扰大，需要进行科学的前期策划和密切的协调配合。

2．BIM解决方案

机电系统工程专业多，在同一专业的内部存在接口，同时各机电专业系统相互间之间也存在大量接口；机电系统与土建、轨道、站房、装饰装修之间同样存在大量接口，只有及时理顺这些接口关系才能保证整个工程顺利实施。通过BIM技术运用建立车站全专业BIM模型优化施工组织，提前进行虚拟建造模拟理顺专业之间的前后、交叉施工衔接关系；并采用机电预制加工技术实现工厂化预制减少现场制作占用作业面大、耗时长等问题。

三、建立全生命周期的建筑信息管理平台，强化大数据运用

通过BIM平台，以虚实结合的派工单为主线。通过人员信息管理、物资设备管理、计划管理、模型管理等模块将各工序节点所需人、机、料以及时间同模型构件相关联，通过派工单的模式，结合施工预警、派工单完成情况填报、模型图钉、安全质量管理等实现施工过程的动态化控制，人与物的精细化管理，努力实现人员的动态管理、资源的最优配置、时间的最合理利用。

将每日工作内容通过BIM平台派工单的形式，在特定时间内将指定的人机料分配到指定工作面。派工单中包含了所属计划、施工站点、施工部位、开始时间、结束时间、工序指引、施工班组、施工人员、施工设备、施工材料等计划信息，并每日进行完成情况填报，将上述信息的现场实际情况填报到BIM平台，并完成监理线上审核，安全质量模块按模型图钉标记巡检、问题，辅助管理安全质量。利用综合监控系统、人脸识别门禁、人员设备定位系统、无人机动态监测保证派工单数据的真实性。

通过派工单的双闭环管理，将档案资料与工序进行挂接，实现工序完成与档案资料同步完成。虚拟档案与现场实时产生的真实档案相互结合，做到虚实结合。能够查看派工单预警提醒预归档、工程建造与档案交付同步资料、档案资料进度可视化等。工程指挥中心可根据数据实时了解项目整体情况与最新进展。集中展示各种数据类型的关键数据或指标，给企业生产管理者提供便捷的获取信息的途径。实现基于动态数据的科学决策与管控。

四、结束语

创新应用BIM管理系统实现了项目管理各大功能模块的综合应用。根据施工现场管理需要，项目创造性地实现了质量安全图钉、虚拟建造、派工单、模型工程量及智能化监控各模块的综合应用，全面提升了施工现场管理水平。

BIM技术在项目上实现的主要应用包括：在临建规划选址上的应用、三维地质建模、施工阶段应用、智能监控系统应用、大数据成本分析应用及BIM管理云平台应用。项目应用基于 BIM技术的轨道交通信息模型管理系统，以及以“智慧工地”为导向的工程综合监控手段，通过信息化、数据化推动建造和过程管控智能化，为项目管理人员履责提供有力支持。

系统充分运用数据挖掘及展现技术，为宏观管理和决策支持提供深层次的数据参考，提高建设领域信息的可用性和利用率。