BIM下地鐵施工智慧化建設(shè)方法

張文剛

摘要：地鐵車站施工一般都屬于地下工程，地質(zhì)和水文條件較復(fù)雜，不確定性較大，通過BIM技術(shù)不僅能對項(xiàng)目進(jìn)行施工模擬、進(jìn)度管理、碰撞檢查等應(yīng)用，還能模擬地下不同地質(zhì)的分布情況。BIM技術(shù)的興起奠定了“智慧建造”的基礎(chǔ)，同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用及推廣是建設(shè)數(shù)字鐵路的必然選擇。

關(guān)鍵詞：BIM;地鐵施工;建設(shè)方法

1BIM技術(shù)優(yōu)勢

BIM以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行模型建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，從而實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目全生命周期的管理。BIM技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可視化，BIM技術(shù)通過設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方式的提升實(shí)現(xiàn)“所見即所得”，使設(shè)計(jì)師能用三維思考方式來完成建筑設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。（2）協(xié)調(diào)性，建筑信息模型允許不同專業(yè)、不同設(shè)計(jì)者在同一個(gè)模型中添加、修改、存儲不同的建筑信息，而且保持模型的實(shí)時(shí)更新和統(tǒng)一性。另一方面，BIM技術(shù)可以用于碰撞檢查、4D動(dòng)態(tài)模擬等實(shí)現(xiàn)建筑物不同階段的模擬協(xié)調(diào)，預(yù)知施工階段存在的場地沖突、管線碰撞等問題，在設(shè)計(jì)階段就提前解決，減少因信息不共享造成的不同階段常見的錯(cuò)漏碰缺問題。（3）模擬性，BIM模型可以進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等設(shè)計(jì)，在招投標(biāo)和建造階段可進(jìn)行4D施工模擬，即根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)方案導(dǎo)入BIM模型中進(jìn)行仿真分析模擬，進(jìn)而對施工方案進(jìn)行優(yōu)化完善，用以指導(dǎo)現(xiàn)場施工的使用。還可以通過BIM技術(shù)對建筑物本身進(jìn)行5D成本的動(dòng)態(tài)模擬分析（即5D等于4D加上成本信息維度），實(shí)現(xiàn)了成本管理信息化發(fā)展;還可以實(shí)現(xiàn)人員在緊急情況下的逃生進(jìn)行模擬、機(jī)房設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行模擬等。（4）優(yōu)化性，BIM技術(shù)可以進(jìn)行項(xiàng)目方案優(yōu)化，把項(xiàng)目設(shè)計(jì)和投資回報(bào)分析結(jié)合起來，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出設(shè)計(jì)變化對投資回報(bào)的影響，通過不同方案的對比，為決策者提供最優(yōu)方案;可以對特大項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行優(yōu)化，可以帶來顯著的工期和造價(jià)改進(jìn)。（5）出圖性，BIM技術(shù)通過對虛擬的建筑模型進(jìn)行三維可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，可以幫助設(shè)計(jì)方和業(yè)主生成綜合管線圖、結(jié)構(gòu)留洞圖、施工圖、碰撞檢查偵錯(cuò)報(bào)告和建議改進(jìn)方案等。

2工程概況

某地鐵站車站主體斜跨路口，沿路口的東西向布設(shè)。車站周邊建筑密集，道路交通繁忙，車流量大。該車站設(shè)計(jì)為地下二層，車站全長為215.32m，總建筑面積為20106.26m2。工程主體包括車站主體、4個(gè)出入口（1個(gè)緊急疏散口）及2個(gè)風(fēng)亭，車站主體標(biāo)準(zhǔn)寬度為19.7m，采用全明挖作方案施工。

3基于BIM的地鐵施工智慧化建設(shè)

3.1模型搭建

不同于Revit軟件中自帶的常規(guī)族類型，該地鐵站存在著大量類型及參數(shù)類別相似的異構(gòu)族構(gòu)件，且具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。為避免重復(fù)建模，促進(jìn)模塊化建模，不斷建立、積累和完善族庫，BIM小組在建模前便開發(fā)創(chuàng)建了機(jī)電、暖通、給排水等參數(shù)化專項(xiàng)構(gòu)件族庫，將其上傳至企業(yè)云端，同時(shí)也快速應(yīng)用于模型的搭建中，在搭建時(shí)多次應(yīng)用機(jī)電、暖通等族庫中的構(gòu)件，極大地縮短了建模時(shí)間，提高了建模效率。BIM小組根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的二維圖紙，采用Revit軟件進(jìn)行建模。土建、機(jī)電、給排水等模型同步進(jìn)行搭建，完成后在同一場地模型或主體項(xiàng)目模型上鏈接組裝，整合為一個(gè)綜合模型。

3.2管線綜合深化設(shè)計(jì)

該地鐵站的水、電、通風(fēng)與空調(diào)、消防等各系統(tǒng)管線數(shù)量龐大，管線布局錯(cuò)綜復(fù)雜。傳統(tǒng)的二維管線綜合設(shè)計(jì)在可視化表達(dá)上有較大缺陷，尤其是在管線密集交錯(cuò)、空間緊湊的地方，設(shè)計(jì)人員在二維圖紙上查找沖突時(shí)，往往會顧此失彼。這也導(dǎo)致一些隱藏問題和管線間的碰撞矛盾難以徹底暴露，給現(xiàn)場施工埋下了“隱患”。而基于BIM技術(shù)的三維管線綜合設(shè)計(jì)，可以有效地解決上述問題。在項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)的約束之下，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管線間的碰撞檢測、預(yù)留洞口優(yōu)化和綜合支吊架設(shè)計(jì)。

3.3管線碰撞檢測

本項(xiàng)目使用Revit軟件建立暖通、機(jī)電、給排水、電氣等專業(yè)的三維管線模型，對其進(jìn)行整合處理后使用Navisworks軟件進(jìn)行全方位的碰撞檢查。同時(shí)，基于碰撞檢查的結(jié)果優(yōu)化調(diào)整原設(shè)計(jì)的綜合管線，并對在碰撞檢查過程中可能出現(xiàn)的誤判，人為報(bào)告進(jìn)行審核調(diào)整，進(jìn)而向設(shè)計(jì)院反饋修改意見。

3.4優(yōu)化預(yù)留洞口

二維圖紙表達(dá)的扁平化局限會引起工程人員的理解偏差，加大了施工難度。在車站的砌筑施工之前，通過管線模型和結(jié)構(gòu)模型的組合，可以更準(zhǔn)確地確定出預(yù)留孔洞的位置和尺寸。直觀、形象的BIM模型。用于砌筑施工交底時(shí)，更有利于工程人員的理解，避免了后期管線安裝施工時(shí)對砌體的二次返工，加快了項(xiàng)目進(jìn)度，減少了材料浪費(fèi)。

3.5綜合支吊架設(shè)計(jì)

通過BIM進(jìn)行管線綜合深化，在此基礎(chǔ)上對管線綜合支吊架進(jìn)行設(shè)計(jì)。在保證各專業(yè)施工工藝和工序的前提下滿足多專業(yè)對支吊架的不同需求，最后嚴(yán)格按圖施工。在該地鐵站有限的空間進(jìn)行多系統(tǒng)管線集中布置時(shí)，綜合支吊架提高了管線布設(shè)的空間利用。

3.6進(jìn)度模擬與資金計(jì)劃

將進(jìn)度計(jì)劃（MSproject、Excel進(jìn)度計(jì)劃）導(dǎo)入BIM模型中，將模型中的構(gòu)件與施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行掛接，并深度整合施工過程中涉及的資源（人力、材料、機(jī)械設(shè)備）、成本、安全等信息，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)維度的施工管理，形成5D模型，實(shí)現(xiàn)5D虛擬建造、動(dòng)畫播放，并與成本、工序維度關(guān)聯(lián)，為相應(yīng)資金準(zhǔn)備提供依據(jù)。這樣可以實(shí)現(xiàn)WBS模型進(jìn)度、資金計(jì)劃曲線的同步顯示，直觀了解進(jìn)度，并且查看任意時(shí)間點(diǎn)的WBS進(jìn)度、資金計(jì)劃、人材、機(jī)計(jì)劃等信息。

3.7BIM+VR強(qiáng)化安全教育

地鐵站的施工安全培訓(xùn)在進(jìn)場前采用BIM+VR進(jìn)行沉浸式體驗(yàn)培訓(xùn)?，F(xiàn)場管理人員、施工人員等培訓(xùn)人員利用安全標(biāo)志識別系統(tǒng)可以直觀地預(yù)見、辨識施工現(xiàn)場的危險(xiǎn)源;培訓(xùn)人員在VR安全體驗(yàn)區(qū)以沉浸式主動(dòng)體驗(yàn)的方式進(jìn)行高處墜物、觸電傷害、火災(zāi)事故和機(jī)械傷害等體驗(yàn)。通過體驗(yàn)，從心底里充分意識到施工安全教育的必要性;在真實(shí)的發(fā)生火災(zāi)的虛擬場景中，培訓(xùn)人員親自使用消防滅火體驗(yàn)區(qū)陳設(shè)的滅火器，對于滅火器操作不當(dāng)所引發(fā)的危險(xiǎn)有更為深刻的親身體驗(yàn)，提高了他們對于突發(fā)火災(zāi)的應(yīng)急處理能力。

3.8BIM+AR提升交底效果

本項(xiàng)目制作了滅火器使用教程、安全疏散演練及施工進(jìn)場前安全教育等視頻并上傳至AR平臺企業(yè)云端，現(xiàn)場人員使用移動(dòng)設(shè)備掃描相應(yīng)物品進(jìn)行安全交底。為保障施工質(zhì)量，對于工序復(fù)雜的砌筑、抹灰和消聲器安裝等現(xiàn)場施工，使用Navisworks、Premiere制作可視化交底視頻，表達(dá)方式簡單易懂、交底內(nèi)容詳盡充實(shí)，避免了傳統(tǒng)施工交底模式造成的交底不徹底、窩工、施工質(zhì)量缺陷等問題。項(xiàng)目采用BIM技術(shù)對墻體進(jìn)行建模，建模過程與實(shí)際砌筑過程相一致。砌筑施工包含的每一道工序，從磚的放置、灰縫及接槎錯(cuò)槎的控制，到墻體拉結(jié)筋和構(gòu)造柱鋼筋的布置等，在執(zhí)行時(shí)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范要求，并于砌體工程開始前制作了砌體施工交底BIM模型與砌體施工模擬視頻文件，使施工人員可以精確把控重點(diǎn)，切實(shí)保障砌體砌筑應(yīng)用點(diǎn)的實(shí)施。

4結(jié)語

利用BIM技術(shù)，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場可視化、虛擬化的協(xié)同管理，可以實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)對現(xiàn)場施工的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場信息髙效無誤的傳遞與實(shí)時(shí)共享，提高項(xiàng)目的管理水平。通過BIM技術(shù)在該地鐵站施工建造中的應(yīng)用，節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，可為類似的施工提供參考.

參考文獻(xiàn)

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