BIM技术在城市轨道交通施工阶段的应用

阮丁

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

城市轨道交通工程与城市普通基础性建设工程以及其他商业建筑工程相比，其具有施工周期长、经济投资大、专业涉及广、施工风险大、不可控事物多的特点。如果城市轨道交通工程一直采用传统的施工方式进行施工，在一定程度上会直接影响城市轨道交通的建设以及后期运营。因此，对于城市轨道交通工程的施工，相关建设单位应该积极改革创新施工方式，进一步提高城市轨道交通工程的施工质量和施工效率。而BIM 技术的科学应用，对完善城市轨道交通工程各施工阶段的工作、提升城市轨道交通工程的质量，有重要意义。

1 BIM 技术概述

BIM 技术是建筑信息模型技术的简称，其是一种基于设施物理以及功能特性数字表达的全新建筑技术。BIM 技术具有数字信息可视化、建筑模型直观化、施工工作环节模拟化的特点。从实际应用情况来分析，BIM 技术是建筑行业施工技术方面的一项重大变革，其对提升整体工程质量、把控重点施工环节、严格控制工程预算等有重要作用[1]。在城市轨道交通行业中科学应用BIM 技术，以及将BIM 技术与其他相关技术融合应用，使我国的城市轨道交通行业得到了飞速发展。

2 BIM 技术在城市轨道交通工程中的应用

BIM 技术在我国城市轨道交通行业施工阶段拥有广泛的应用，其在城市轨道交通工程施工阶段中的工程设计、施工场地科学规划、城市轨道交通工程施工模拟、工程施工进度把控、施工工程造价把控以及施工安全控制等方面发挥着极为重要的作用。

2.1 BIM 技术在城市轨道交通工程设计工作中的应用

在城市轨道交通工程中科学应用BIM 技术，不仅可以有效提高设计工作的效率，同时可以整体提高工程设计中的数据可视性、图纸出图效率、设计成本控制等方面工作的质量和效率。其作用主要体现在以下两个方面。

第一，在城市轨道交通中的道路翻新和管线改迁方面。在城市轨道交通工程实际施工建设的过程中，往往会涉及很多工作细节，其中最突出的就是市政道路管线的更改变迁工作和市政道路的翻新工作。在实际工作中，为了使这两项重点工作能够顺畅地开展，在工作中需要科学应用BIM 技术，将整体工程附近的道路信息以及建筑信息通过三维立体模型的形式展现出来，如工程周边的大型建筑信息、整体地形特点、各种交通管线以及交通设施等信息。得到工程周边具体三维立体信息之后，相关工程建设单位要积极协调各部门工作，共同商讨制订工程施工方案，这样能有效控制工程施工的衔接性，提高整体施工工程的质量和效率，有效促进市政道路翻新以及相关管线更改变迁工作更快更好地完成。

第二，BIM 技术在管线布局以及碰撞检测工作的作用体现。在轨道交通工程实际施工建设的过程中，常常会面临城市市政工程中复杂的机电类工程，此类工程不仅施工环境复杂、施工操作空间狭窄，并且因为年久失修工作人员疏于管理，各种管线的布置极为杂乱无序，这些情况都会为城市轨道交通工程的施工建设带来极大的困难。为了有效解决这一问题，在实际工作中相关工程建设单位要积极应用BIM 技术，通过对现场施工环境建立三维立体模拟模型，对杂乱无序的各种管线进行科学细致的排查，进而有效避免施工管线与工程施工构件、管线与管线之间发生碰撞。与此同时，合理应用BIM 技术，还能够对碰撞检测的结果进行细致科学的分析，并依托BIM 技术强大的数据分析以及数据处理能力，得到相应设备管线的协调数据。得到相应数据之后，实时传输给各个相关职能部门，使其在最短的时间内对相关管线进行科学调整与修改[2]。这样不仅能有效避免施工矛盾的产生，还可以进一步优化城市轨道交通的工程设计方案，减少不必要的工程施工，极大地节约工程施工成本。

2.2 BIM 技术在施工场地规划工作中的应用

城市轨道交通工程具有施工场地环境狭窄、周边建筑影响大、施工关系复杂的特点[3]。在城市轨道交通工程的不同施工阶段，经常受到各种管理单位和施工设备限制，尤其是在工程施工后期，现场施工环境规划的影响更为明显。为了提高施工质量和效率，优化施工环境规划，工程建设单位应科学应用BIM 技术对施工场地进行规划，降低工程风险和成本。BIM 技术在工程施工场地规划中的作用主要体现在以下两个方面：

一是对施工场地环境中大型机械设备的规划。在实际情况中，城市轨道交通工程的施工离不开塔吊、大型钻机、大型泵车等机械设备，而这些机械设备的高效运用需要进行严格的场地测算和施工场地规划。如果在对这些大型机械设备进行场地测算时，还是按照以往传统的图纸测算法或者现场勘测法进行测算，会出现测算结果偏差、测算时间周期长、人力物力投入大等情况，不仅会影响城市轨道交通工程的施工进度，也会大大提高整体工程的施工成本。而BIM技术的科学合理应用就可以有效解决这一问题。以城市轨道交通工程施工必需的大型塔吊设备为例，如果科学应用BIM 技术进行三维立体模型的建立，根据工程实际施工特点进行分析，可以直观地观察出整体塔吊的安放位置、调整计划、实际施工等情况，进而更为精准地规划出塔吊的安放位置以及后期应用规划，从根本上解决测算周期长、人力物力投入大的问题，进而有效提高整体施工效率。

二是对人流进行规划。在城市轨道交通工程设计规划工作中，人流规划是施工规划中的重要工作之一，其对后期轨道交通工程的实际使用有着极为重要的影响。而在人流规划中，科学引入BIM 技术可以对轨道交通工程中的车站、候车大厅、进站口、出站口等公共空间进行人流流动的真实模拟。在具体工作中，可以以BIM 三维立体模型为核心载体，结合相应的人流分布数据，实现对整个车站公共空间、工程施工场地、工程工作人员办公区域以及生活区域的人流流动模拟、车辆流动模拟以及紧急情况人流疏散模拟。并且，BIM 技术可以实现轨道交通工程在实际运行中的碰撞模拟，可以更早地发现人流流动与车辆流动是否会发生碰撞的情况，及时发现运输车辆是否会与工程周边建筑物、市政道路发生冲突。同时，借助BIM 三维立体模型，可以动态模拟出遇到紧急事件时各种不同类型的施工人员紧急撤离的情况，进而科学规划出合理的疏散路线和紧急避难路线。

2.3 BIM 技术在城市轨道交通工程施工模拟中的应用

科学应用BIM 技术可以在城市轨道交通工程施工前对整体施工过程以及重点施工阶段进行模拟，以此检查城市轨道交通工程施工方案的科学性和可实施性。

在具体工作中，可以依托BIM 技术3D 立体模型，并深入结合工程施工期间的数据信息，进而形成包含时间元素的4D 模型，从而直观地查看整体工程不同工作阶段的施工进度。

在此基础之上，将施工进度与工程施工所需的建设资金、建筑材料供应等工作进行科学关联，从而提前制订相应的供应计划，并及时向相关投资单位和建设单位进行反馈，以保证整体工程建设所需物资的充分供给，有效提高整体工程管理工作的可操控性。BIM 技术在整体工程施工模拟中的应用主要体现在以下两个方面。

一是可建性模拟。在城市轨道交通工程实际施工建设的过程中，不同类型的施工工作，在同一施工地点同一施工时间交错施工的情况经常出现，这会给不同类型施工作业的组织协调带来很多困难。而科学应用BIM 技术，可以借助三维立体模型在虚拟的环境空间内对工程施工场地规划、工作顺序梳理、工程安装设计等工作进行模拟，以最科学的形式确定不同类型施工工作开展的顺序，尽量减少各施工工作的交叉碰撞，在保证施工进度不受影响的前提下，尽可能减少整体工程成本的投入。

二是对大型设备安装路径的模拟。在城市轨道交通工程传统的施工过程中，有时会出现设计工作不合理、操作不规范导致的大型设备损坏、大型设备维修的情况。而通过BIM 技术的科学运用，可以对大型设备的安装路径进行科学细致的模拟，依托BIM 技术强大的直观化、可视化技术优势，有效避免设计不合理的情况，进一步提升大型设备的使用效率[4]。

2.4 BIM 技术在工程施工进度把控方面的应用

城市轨道交通工程的施工进度把控，一般包括施工进度计划制订以及施工进度把控两个方面的工作。

传统的工程施工进度把控工作，主要依靠工程施工图、管线网络设计图等，这种施工进度把控方式有时会出现工程施工信息丢失、无法发现施工工作冲突、施工进度跟踪困难，以及施工数据信息分析错误等风险。一旦施工进度把控工作中任何一个环节出现差错，都会严重影响整体工程施工的效率。

科学应用BIM 技术，可以将整体工程施工中的不同环节以三维立体模型的形式展现出来，便于工程进度把控人员更直观地监督各个施工环节的重点工作以及重点施工信息。并且，将时间元素融入三维立体模型，能形成系统化的4D 工程施工进度模型，可以进一步实现对工程施工进度、工程施工所需物资消耗、成本数据信息的高效管理，进而达到科学合理把控整体工程施工进度的目的。

除此之外，依托BIM 技术对施工工作环节的模拟，可以预先观察判断出影响施工进度的各项紧急情况的出现，从而提前制订相应的解决方案，进一步保证整体工程顺利推进。

2.5 BIM 技术在工程施工造价管理方面的应用

在城市轨道交通工程施工阶段的造价管理工作中，主要包括工程进度计量、施工工程款支付、投资成本管理等工作。在整体工程造价工作中科学引入BIM 技术，可以有效控制工程施工阶段的造价工作。基于BIM 技术强大的3D 展现技术，有效融合时间元素便能形成BIM 4D 工程进度管理模型，而基于BIM 4D 进度管理模型再融入经济成本数据信息，便能形成能够有效控制工程施工成本的BIM 5D 工程造价控制模型。

借助BIM 技术强大的可视化、直观化技术优势，管理人员可以对施工阶段的各个环节进行施工材料的有效控制。一方面，保证足够施工材料的充足供应，另一方面，根据科学的施工测算，可以有效控制施工材料的消耗，进而达到有效控制施工成本的目的。除此之外，根据BIM 技术实时动态模拟技术的应用，还可以根据整体工程的实际施工特点，及时修改变更工程造价计划，以实现对工程造价的进一步科学控制，以有效降低整体工程人力物力的投入。此外，利用BIM 技术对整体工程进行实时监控，还能有效杜绝施工材料浪费的情况，进一步优化工程成本管理。

2.6 BIM 技术在施工安全控制方面的应用

在城市轨道交通工程实际施工建设的过程中，施工安全控制是一项极为重要的工作。在传统的工程施工安全控制工作中，主要是依靠工程施工安全巡视控制人员对工程施工安全进行把控，巡视人员主要依靠相应的工程施工数据检测设备对施工工作进行科学检测，在这一过程中有时会出现测量数据不准确的情况，会影响安全控制工作效果。而科学运用BIM 技术，不仅可以依托直观的数据信息体现，对施工过程中的各个施工环节进行科学细致的把控，还可以及时对不合格的施工工程及时制订调整计划，从而降低施工返工情况的出现概率。除此之外，依托BIM 技术强大的可视化功能，可以进一步实现工程安全交底工作。在实际施工工作中，通过BIM 技术建立相应的施工三维立体模型，能够以直观的动画形式生动形象为施工人员展示重点施工工作以及危险施工工作，使施工人员充分了解重点施工工作的要点以及错误施工导致的危险。这样可以使施工人员能够在施工时更加重视安全施工的重要性，进而在施工时保持精神高度集中。并且，借助BIM 技术进行施工安全模拟，还可以对实际施工时可能出现的紧急状况进行安全防范以及安全处理演练，及时做好相关安全事故的处理工作，进而有效提高工程施工的安全性，并降低工程施工安全事故发生的概率。相信，通过对BIM 技术的科学应用，可以进一步提高城市轨道交通工程施工质量和施工效率，保证整体施工能够安全、有序、保质、保量地完成。

3 结语

我国城市轨道交通事业的飞速发展，对整个施工工程的管理和控制提出了更高的要求。在城市轨道交通工程施工过程中科学引入BIM 技术，可以对施工工作的各个环节进行科学的模拟和监控，以保证整体工程能够保质保量地完成。相信通过广大轨道交通工程从业者的不断努力，我国城市轨道交通行业一定能得到快速稳定的发展。