BIM技术在地铁工程数据库中的应用研究

龙梅 李博勤 李国鑫

摘要：BIM信息模拟技术是一项科学合理、便于复查、信息透明的系统性工程，依靠该技术各个参与者可以针对相关数据进行调整沟通，实现建筑模型信息的共享。文章介绍了BIM技术应用的特征，并以南宁地铁1号线为例，研究了BIM技术在地铁工程规划、设计、建设、运营管理等方面的应用要点。

关键词：BIM技术;地铁工程;数据库;建立应用;研究

0 引言

在大数据不断深入发展的信息化时代，我国科学技术水平日益提高，传统的建筑工程生产模式已经满足不了社会经济文化高速发展的需求。随着现阶段新的生产力和生产方式逐渐发生改变，BIM技术在时代发展的需求中应运而生，其通过所建立的三维建筑模式为促进现代化建筑工程项目发展作出了积极贡献。在实际运用中，BIM技术具有承载大量数据的数据库，数据库中大量的相关综合性数字化信息起到为工程项目设计、施工和运营管理提供数据支撑的作用，并能够实现所涉及的各生产管理部门对数据的协同和共享。基于此，面对施工技术难度复杂的地铁工程项目，通过BIM技术建立地铁工程数据库并应用实践，能够为项目施工建设管理提供科学的决策依据。

1 BIM技术应用特征

BIM技术是一项工程施工当中的重要应用型技术，其基本意义在于能够以三维数字技术实现为基础，发挥其基本的功能，使信息修改更为便利。BIM技术能够给建筑物的物理信息进行系统地标注，包括建筑物的地理信息、空间位置、基本尺寸和基本材质。同时，BIM也能够在土木工程项目成本控制中发挥积极作用。其特征如下：

（1）可视化。可视化通常可以将其解释为所见即所得。利用其可视化特点，工程参与者可以轻松获得相关的建筑模型信息，可将模型三维化便于工作人员进行分析，解决二维施工图所造成的诸多不便，最大可能地降低建筑模型信息的错误传递。通过BIM技术的可视化特征，实现建筑信息的可视化，便于直观了解到建筑项目设计建造运营过程的各项流程。

（2）协调性。协调性特征是工程项目建设过程中的关键内容，主要是由于建筑工程结构十分复杂，涉及诸多专业内容，需要良好的协调性才能使整个项目顺利运转，达到有效节约成本以及按时交工的目标。BIM技术可促进建筑项目的协调性，其将各项专业集成至平台，将传统二维图纸解决不了的问题，透视到三维模型中进行优化解决。

（3）模拟器。模拟技术的主要特征，不仅是能够模拟建筑物，还可以做到模拟实际施工中无法实现的事物。在设计环节可以通过BIM技术对项目进行构筑模拟;在施工环节，该技术可以进行4D进度模拟;在后续的运维环节，可以将相关安全紧急情况进行模拟，尤其是火灾，高密度人员区域的疏散等，确保整个项目的安全性。

2 BIM技术在地铁工程数据库中的应用

基于BIM技术在工程项目建设应用中的优越性特征，笔者结合自身工作的实践经验对其所在地铁工程数据库应用展开分析。根据广西交通职业技术学院与南宁轨道交通集团有限责任公司的合作协定，以地铁1号线为例，对轨道交通路网规划、设计、建设、运营管理等方面情况进行介绍，分析了軌道交通设计的重难点，特别是在施工生产建设过程中BIM技术应用要点。

2.1 具体应用步骤

BIM技术应用在地铁工程施工安全上需要将各个元素进行融合和有机利用。通过BIM技术从最初的管理方案到工程验收，将各项工序进行有机配合才能对整体进行无遗漏的控制和管理，特别是将安全问题和安全生产意识进行到底。为突出安全管理的效果，我们可以将BIM技术运用在施工设计图上，用更直观的方式呈现出最优的施工方案。

（1）将地铁工程项目模型构建起来，在施工的过程中结合模型，运用BIM技术让施工的现状和管理模式更直观地呈现出来。（2）对地铁工程项目的安全信息进行集成，运用BIM技术构建的模型与之前其他技术构建的模型最本质的区别，是包含了工程施工安全的多项信息，在实际的处理过程中更加直接、高效。（3）以之前构建的安全管理模型系统为载体，充分利用该系统中包含的数据和信息，及时对工程的安全施工方案进行调整，并且将相关的流程和操作过程细化，对施工的第一现场进行还原度尽可能高的模拟。

2.2 地铁车站结构框架

南宁地铁车站采用明挖的方式居多，主要结构为双层双框模式，这就需要结合车站的实际情况建立对应的车站结构模型框架数据库。如双层三跨车站模式是通过12个族类型参数完成相应的控制，通过采用BIM技术将复杂的构建模式进行优化，将许多的构建环节与步骤进行了省略，极大地降低了整个车站结构框架模式形成的时间。在构建纵向立柱牌数据的时候，需要通过对车站长度及其他数据进行核算并生成，计算速度大大增加，提高了整个车站结构架构的效率。车站结构数据库的优势在于能够完成数据的实时更新，利用相关维度对车站结构框架进行整体的控制分析[1]。图1所示为地铁采用明挖法施工车站结构。

2.3 钢筋混凝土桩

地铁工程建设中的钢筋混凝土桩数据库文件需要提前做好，便于在后续相关技术应用时可以直接调用与优化。钢筋混凝土桩数据库的主要优点在于可以结合8个维度，如桩半径、桩头长、桩尖半径、桩身长等，对整个钢筋混凝土桩进行控制分析[1]。钢筋混凝土桩的情况会随着相关参数的改变而进行调整，从而满足整个地铁工程的具体需要。

2.4 地铁工程基于数据库的施工优化方案

BIM数据库多应用于初期地铁建模，不仅速度快，而且参数化的控制节点便于整个车站模型的调整，有利于后期地铁工程的持续优化与补充。充分运用BIM技术构建地铁数据库模型，使得整个模型具有更高的科学水平，且更具有可操控性。另外，将BIM数据库应用到实际地铁车站施工可保证现场施工的准确性，对现场施工状况的深度模拟有利于地铁建筑规划的优化，从理论角度利于地铁车站建筑项目的完成。例如通过地铁工程BIM技术模拟基坑开挖的土方模型，通过挖掘机将每一次开挖的土方数量进行平均预估，再将模型划分为固定标准的立体房模型，并对现场开挖施工进度进行实时模拟，使得整个开挖土方的工程具有可参考性。

2.5 现场施工中BIM技术应用

现阶段对于地铁施工的要求越来越高，不仅追求速度，而且对于地铁建设的质量和外观都有更高的要求，地铁工程的设计施工也越来越复杂。在地铁施工的过程中会用到很多的机械设备、施工原材料和构件预制品。其中，机械设备安装不规范会给施工带来潜在的危险，原材料多次搬运和装卸会增加材料损耗与浪费，构件预制品堆放与组装不当会影响施工效率和安全。地铁施工环境复杂多变，存在较多的不可控因素，利用BIM技术管理现场施工成为提高生产效率的重要举措，可以有效减少地铁工地的潜在隐患，避免发生事故。在地铁基坑开挖过程中，BIM技术可以模拟基坑开挖模型，通过Revit建立起三维虚拟模型，安排虚拟的开挖施工作业，对每次开挖土方量进行分析统计，对每项施工工序方案进行优化（如图2所示）。BIM技术可以对施工现场生产作业进行实战模拟，把材料搬运的全过程分阶段做成课件，实时动态化地把控施工原材料管理，并通过模拟发现实施方案中的漏洞，根据模拟的结果进行优化，不断完善施工组织方案，节约资源和成本，避免安全隐患发生。

2.6 安全组织管理的BIM技术应用

一些潜在的风险因素要是未能及时发现和处理，容易给地铁工程带来重大的安全隐患。如果运用BIM技术建立工程项目模型，对安全因素进行归类和具體化分析，能够有效地识别安全风险因素。BIM技术立体模型还可以对信息进行归类和汇总，提高安全风险因素的识别度。目前国内对于如何将该技术应用于地铁工程安全施工管理上尚处于摸索阶段，在全面性和规范性上还需进一步探索研究。首先是精细化安全组织管理需求，大多数地铁工程项目的施工和管理办法较为传统，具有一定的认识局限性，在管理组织上可能难以做到精细化，导致大多数工程项目存在管理效率低的安全隐患。BIM技术依托于信息化技术，能够实现科学化、精细化管理需求，因而被大量运用到安全管理上。实现工程项目精细化安全管理，应根据需求制订量化标准，根据职能、岗位等划分具体职责，对地铁工程项目安全管理进行检查整改，BIM技术在支撑持续跟踪检查方面能够使得总体目标实现精细化、标准化。

3 结语

由于BIM技术产生于国外，我国的地铁工程也是在改革开放这几十年才大规模兴起的，相对于国内的建筑业来讲BIM技术属于比较新颖的信息化技术。BIM技术作为工程项目生产建设重要的应用型技术，其基本意义在于能够以三维数字技术实现为基础，发挥其基本功能，更加便利地修改各项信息，并进行深化。本文以地铁工程项目为例，展开BIM技术在地铁工程项目建设控制中的应用研究，得出以下结论：

（1）利用BIM技术能够创新和集成地铁工程项目各个环节，并能够通过具体的计算与分析，对项目进行发散性构思，优化项目建设方案[2]。

（2）充分利用BIM技术建立地铁工程数据库对项目建设进行优化和效益分析，并根据成本控制策略，落实成本最低化原则，对项目全过程的设计进行分析和施工模拟，节约项目建设成本，提高项目生产建设质量，确保地铁工程项目建设效益。

（3）BIM技术在安全组织管理的应用不再局限于传统意义上的管理模式，它通过对地铁施工进度进行相应的动态精细化的安全管理，搭建精确、细致、及时、灵活的安全组织管理体系，通过细化管理层实现大范围、深层次的管理，避免传统管理过程中的指挥路径过长和不能及时沟通的问题，实现地铁项目施工的安全可控性。

参考文献：

[1]邢 民.基于BIM的地铁数据库建立及其应用[J].广东土木与建筑，2018（4）：55-58.

[2]马文娟.基于BIM技术在工程项目成本控制中的应用[D].兰州：兰州交通大学，2016.