基于BIM 技术的地铁轨道铺设工程——以佛山地铁3 号线为例

李万博，屈伟锋，张乐华，王国强

（1.佛山市地铁建设有限公司，广东 佛山；2.中铁一局集团新运工程有限公司，广东 佛山）

引言

近几年，各大城市交通网的完善一定程度上推动着轨道交通业的发展，促使地铁建设效果得到进一步优化[1]。一般情况下，地铁轨道铺设工程是十分复杂且多变的，传统的铺设方法多为单向结构，虽然可以实现预期的施工任务及目标，但是缺乏稳定性与安全性，在不同的建设背景下，难以对各个铺设路程进行转换性地把控，阻碍后续建设工作的执行[2]。不仅如此，单向的铺设结构整体的效率较低，这也是导致最终施工效果无法满足预期标准的重要因素之一[3]。为此提出对基于BIM 技术的地铁轨道铺设工程——以佛山地铁3 号线为例的验证及分析。所谓BIM 技术（Building Information Modeling），主要指的是一种建筑信息模型，在当前的应用范围之内，慢慢成为建筑学、工程学日常工作的多维新工具[4]。将该项技术与地铁轨道铺设工程相融合，一定程度上可以进一步扩大实际的施工范围，从多个角度强化铺设的质量，提升总体的加固强度，加强对各个施工环节的控制，设计更加灵活、多变的施工结构，在BIM 技术的辅助和支持下，当前结合工程的搭接需求，标定出支撑点，同时采用协同处理的方式，逐步确保铺设的稳定与安全，为后续佛山地铁3 号线维护建设工作的执行奠定坚实基础[5]。

1 工程概况

此次主要是对基于BIM 技术的地铁轨道铺设工程——以佛山地铁3 号线为例的设计建设效果进行分析与验证研究，考虑到最终测试结果的真实性与可靠性，采用比对的方式展开分析。该地铁工程为3221标段轨道，施工范围及内容设定：顺德客运港站（含）-高村站（不含）（Y (Z)CK7+837.000～Y(Z)CK34+639.612）。当前为确保测试的稳定性与可靠性，设置正线、辅助线的轨道总铺轨长度57.837 Km，有缝线路4.814 Km，无缝线路53.023 Km[6]。减振地段道床7.489 Km，高架段道床0.48 Km。具体的结构如图1所示。

图1 佛山地铁3 号线工程线路平面图示

根据图1，完成对佛山地铁3 号线工程线路平面的设计与实践应用分析。随即，以此为基础，结合实际的工程开展情况，进行初始测试环境的简单布置，形成一个稳定的轨道铺设背景，为后续的施工奠定基础[7]。可以先将该路段划分为6 个，每一个路段均需要设置一定数量的监测节点，节点之间互相搭接关联，形成一个循环性的“监测网”[8]。接下来，结合BIM 技术，设计一个多维具象化的地铁轨道铺设模型，便于日常数据、信息的采集和铺设结构的设计，至此完成对基础工程概况和施工的设置，接下来，结合BIM 技术，进行具体的测定与施工验证。

2 设计佛山地铁3 号线BIM 轨道铺设技术

2.1 施工准备及铺设点位标定

佛山地铁3 号线在进行轨道铺设之前，需要先进行基础性的施工准备，并标定出轨道的铺设点位。首先，需要明确实际的地铁覆盖范围，并将其划分为对应的施工路段，不同的路段上设置的检测节点进行实时数据、信息的采集，以待后续的使用。

随即，以此为基础，进行施工材料及基础装置的准备，主要包括钢轨、土枕、混凝土、吊车、检测装置等，在进行施工之前，需要对所使用的材料、装置进行核验，确保其稳定、可使用之后，进行归类处理。

在轨道的核心位置标定出基桩、中桩以及放坡点的各个位置，并绘制中心线，预设高程点位13.55，复测线路的中桩高度为6.35 m，在施工的过程中确保桩距直线小于45 m，轨道的路段为15 m。设置6 个测试施工周期，利用部署的节点进行实时数据、信息的采集，接下来，结合BIM技术，进行后续的施工建设。

2.2 铺碴整道及轨枕多位置铺设

铁路轨道铺设工程中，铺碴整道是十分关键的，与后续的施工存在较大的关联，所以，此次结合BIM技术，进行铺碴整道及轨枕多位置铺设处理。当前，在各个路段上设置标记点，使用砂石完成底碴的预铺，但是需要注意的是，针对于成型比较晚的路基，传统的底碴预铺方式较为单一，难以为后续的施工营造稳定的环境。所以，可以将底碴堆放在铁路轨道的边缘位置，当路面修葺完成之后，达到预期的铺设条件，在进行多维处理。

使用压路机和摊铺设备路面的平整度进行处理，依据绘制的中心线进行道路的找平工作，在可控的范围之内，逐步扩大铺碴的范围，在路轨道的宽度上形成一定的延伸，以保证路段的稳定及安全。在此基础之上，进行多位置的轨枕铺设，此次所选定的类型的轨枕，具体如图2 所示。

图2 多位置轨枕及枕排铺设图示

根据图2，完成对多位置轨枕及枕排的铺设。随即，在此基础之上，对钢轨各个位置的点位进行加固处理，通过BIM 技术，对当前钢轨的基准度与平整度进行测定，避免钢枕出现弯曲，强化内置的结构与钢轨性能。

2.3 BIM技术进行钢轨搭接及道岔板安装

结合BIM技术，基于上述设置的多位置轨枕及枕排铺设，进行钢轨搭接，同时安装道岔板。首先，需要进行钢轨的脱卸。采用夹钳、铺轨机进行拖拽，将钢轨运送到设定的位置之上，通过拖拉架来调整钢轨的位置，并进行加固处理，避免出现移位、滑落等情况。随后，使用液压装置把钢轨放置在成轨槽之中。形成预匹配的搭接槽段。测定计算出当前轨间的缝隙间距，具体如公式（1）所示：

式中：D 表示轨间缝隙间距；h 表示接轨范围；k 表示重复安装距离；n 表示接入缝隙数量；ℑ 表示可控范围。结合当前的测定，实现对轨间缝隙间距的计算，在施工的过程中，将间距最大程度控制在1.02～1.05 cm之间为最佳。随即，以此为基础，通过BIM技术，描述轨道的安装扣件，并精准标定出各个元件的加固进口位置，使用螺帽将平垫圈搭接在一起，确保圈内位置摆正，使其与轨枕紧密相连。

接下来，进行道岔板的安装，通过BIM 技术先对道岔板的具体位置进行测算，使用虚拟比对的方式，进行移位处理，严格控制铺设的实际精度，在道岔板上实际选定4 个角点作为支撑，设计支撑结构，便于后续的轨道内置结构的搭接。

2.4 焊轨处理与定点加固实现地铁铺设

完成钢轨搭接及道岔板安装之后，接下来，基于BIM 技术，对地铁轨道的铺设进行焊接处理，并对各个边缘点位进行加固，完成对佛山地铁3 号线的铺设。在进行焊接之前，需要先明确具体的焊接位置，并确保焊接的两个方向钢枕平整。

但是需要注意的是，由于焊接施工具的特殊性，需要适当设置防火装置，确保焊接施工的稳定安全。使用焊接装置将钢轨进行搭接，与此同时，在地铁轨道上标定出4 个均衡节点，作为对应的加固节点，节点下方均需要设置支撑桩柱，进行定点加固处理，并测算出铺设范围，具体如公式（2）所示：

式中：M 表示定点加固铺设范围；m 表示轨道铺设区域；g 表示重复堆叠范围；λ表示承载力；l 表示支撑桩柱数量。结合当前的测定，完成对定点加固铺设范围的确定，并实现最终的佛山地铁3 号线轨道铺设的施工处理。

3 实例施工结果分析

结合上述施工设定，接下来，依据BIM技术，对当前佛山地铁3 号线的轨道铺设工程进行设置与施工验证，最终获取对应的数据、信息。随机选定5 个路段进行测试，并测算出各个路段的荷载比，具体如表1所示。

表1 佛山地铁3号线轨道铺设路段结果分析

根据表1，完成对测试结果的分析：针对上述随机选定的测试路段，最终得出的荷载比均可以达到6.5以上，说明在BIM 技术的辅助与支持下，当前所设计的地铁轨道铺设方法更加灵活、多变，自身具有较强的可控性与针对性，在不同的背景环境，可以强化对应的铺设质量及效果，误差可控，具有实际的施工建设意义。

结束语

综合上述分析，对基于BIM技术的地铁轨道铺设工程——以佛山地铁3 号线为例的设计与研究分析，与初始的地铁轨道铺设方式相比对，此次结合BIM技术，所设计的铺设结构更加灵活、多变，自身具有较强的灵活性。在不同的背景环境下，通过BIM技术，设计三维处理模型，提取地铁铺设工程中存在的三维可视化、协同性、信息可提取性等特性，进一步提升铺设位置及点位的精准锁定，推动工程进度，为后续相关技术及建筑行业的发展提供参考依据。