BIM技術在地鐵施工階段安全技術質量的應用研究
——以佛山地鐵為例

史佩軍SHI Pei-jun

（中交產(chǎn)業(yè)投資控股有限公司，北京 100000）

0 引言

BIM（建筑信息模型）技術作為一種新興的輔助技術，近些年來在工程行業(yè)發(fā)展迅速，但目前關于BIM的應用在設計階段較多，涵蓋了建設工籌、圖紙設計、實體漫游、造價算量等。對于施工單位而言，其更多用于效果展示、碰撞檢測及造價算量等，且在房建系統(tǒng)應用較多，在城市軌道交通方面應用較少。[1]本文基于佛山地鐵二號線某標段施工階段的實踐，研究了BIM技術對于軌道交通行業(yè)施工階段技術質量安全的應用進行了探索，得出BIM技術在場地布置、三維出圖、圖紙審核、可視化交底、安全質量技術協(xié)同管理方面有效提升管理效能的結論，同時針對BIM技術人才、電子化交底、電子化表單、網(wǎng)絡信號適用性提出了針對性的建議。

1 BIM技術的特點及優(yōu)勢

BIM技術在設計之初就面向項目全生命周期，其能將影響項目進行的因素綜合考量，取代原本松散按部就班的平行作業(yè)，可使整個工程項目提高工作效率，在確保工程安全質量的同時提高效率、節(jié)省成本，縮短工期[2]。

1.1 BIM技術的技術特點。

1.1.1 可視化BIM技術利用三維制圖軟件，通過輸入數(shù)據(jù)構建模型，以真實反映建筑結構梁、板、柱、墻等對象間關系和建設完成后的效果。使用中輔以分解、轉向、剖切、透視、合并、材料、色彩等功能，充分體現(xiàn)“所見即所得”的特性，能讓參與人員更清晰地識圖、審圖、用圖，信息的傳遞和集成更迅捷、高效[3]。

1.1.2 模擬性 管道線路在施工中常出現(xiàn)碰撞、沖突等問題，而BIM技術在模型中模擬實際情況，通過軟件自檢及人工輔助對碰撞沖突處預警，作業(yè)前即可發(fā)現(xiàn)問題。此外，BIM技術也能實時顯示實際進度，并通過鏈接與施工計劃可形象反映、實時比對。[3，4]

1.1.3 信息化BIM技術能夠對整個建筑模型中的所有構件賦予信息，通過手機端也可實時查閱相關圖紙與實際對照檢查，減少了以往隨身隨帶圖紙的不便，對實體構件建造過程技術、安全及質量管控帶來方便。

1.2 BIM技術的應用價值優(yōu)勢

BIM技術還可結合云端平臺及本地數(shù)據(jù)庫，匯總各方信息，打破時空、專業(yè)的屏障，減少無效溝通時間，提高溝通效率，降低溝通成本。通過平臺能實時查詢所需數(shù)據(jù)材料，實現(xiàn)設計、建造、運維全生命周期信息化、數(shù)字化，協(xié)同化，實現(xiàn)項目整體功能的優(yōu)化和價值提升[5，6]。

2 主要研究目標

項目通過佛山地鐵二號線某標段在安全、技術、質量方面BIM技術的應用探索，總結提煉出一套BIM系統(tǒng)使用的有效方法，建立有效的BIM模型，實現(xiàn)以下目標：①通過本系統(tǒng)可以信息化地管理人員，材料、機械、進度、質量、安全、環(huán)境等等施工現(xiàn)場迫切關心的模塊；②對設計中的問題加以識別，優(yōu)化設計，從項目質量、安全、物資、施工，到技術、成本方面全過程跟蹤，方便擴展為適用于全壽命周期的跟蹤管理平臺；③通過本平臺，結合BIM技術、云數(shù)據(jù)等先進技術，通過協(xié)同開發(fā)，有效實現(xiàn)BIM技術的移動化和云儲存，將地鐵BIM技術的信息化模式在施工管理方面得到有效應用，可實現(xiàn)無論何時何地的遠程訪問查看與工程相關的所有信息，包括圖紙、文檔、現(xiàn)場質量管控、驗收標準等，最終可將項目管理水平的大幅提高[7-11]。

3 BIM技術在項目的實際應用情況

3.1 項目概況

佛山地鐵二號線一期工程線路長32.4km，某單位承建第3標段，合同總造價約為11.3億。主要工程量為：兩座車站、三段盾構區(qū)間、一段明挖區(qū)間、一段U型槽區(qū)間。其中登洲站及灣登區(qū)間由二分部負責。登洲站全長217.0m，明挖雙層單柱兩跨鋼混框架結構，島式站臺，設出入口2個，風亭組3個。灣登區(qū)間隧道全長2.48km，盾構法施工，設風井1座、聯(lián)絡通道3處。

3.2 BIM在軌道交通施工中的應用

3.2.1 基于BIM技術的現(xiàn)場布置

地鐵施工由于工序多、轉換頻繁，從地基加固、圍護結構施做、基坑開挖、層板澆筑到盾構端頭井加固、始發(fā)、接收，施工場地不斷變換，需多次布置。利用BIM技術對施工現(xiàn)場布置三維模擬，可檢驗施工場地合理性，減少重復勞動，設備及臨時便道等臨設的使用率也可增加，減少成本，具體見圖1－圖3。

圖1基坑開挖階段平面布置圖1

圖2基坑開挖階段平面布置圖2

圖3基坑開挖階段平面布置圖3

3.2.2 基于BIM技術的三維出圖

項目團隊通過BIM軟件revit，將二維紙質平面圖繪制成三維圖像，使現(xiàn)場技術管理人員對平面圖紙施工參數(shù)有了深入的了解，也可對建筑結構進行了可視化分析，以便籌備設計變更工作。生成的3D模擬圖能隨時在網(wǎng)頁及手機端打開，方便及時與施工實際核對，以確保問題早發(fā)現(xiàn)、早處理，見圖4-圖8。

圖4車站主體結構模型

圖5車站主體結構剖視圖

圖6車站主體及附屬結構圍護及支撐結構圖

圖7中間風井圍護結構圖

圖8電腦網(wǎng)頁端的4D漫游圖

3.2.3 基于BIM技術的圖紙審核

項目在BIM協(xié)作單位的幫助下，將設計圖紙統(tǒng)一建立了三維模型，在模型建立過程中發(fā)現(xiàn)了圖紙中的錯、漏、碰、缺處，如車站圍護結構砼支撐標注尺寸和圖紙尺寸不符，地連墻編號標識錯誤、腰梁標注尺寸錯誤等問題，見圖9－圖11。

圖9砼支撐與標注尺寸不符

圖10附屬結構地連墻標號錯誤

圖11砼腰梁標注尺寸和圖紙尺寸不符

項目將發(fā)現(xiàn)的問題匯總整理，向設計院提交反饋意見，減少了因圖紙原因導致的停工。

3.2.4 可視化交底

技術交底工作通常由技術人員在施工前向作業(yè)人員通過口頭講解及書面簽認，使作業(yè)人員掌握工程特點、施工工序、技術要求、質量標準等，但往往抽象難以理解。且傳統(tǒng)平面圖紙對于復雜位置的鋼筋、梁、板等往往列表繁復，剛畢業(yè)的學生及知識水平不高的作業(yè)人員，常常難以理解。而通過三維模型交底，各復雜節(jié)點的模型與現(xiàn)場真實構件一致，更有效地指導施工，避免技術質量等事故的發(fā)生。

此外，將Revit建立的模型通過PR、AE等軟件生成視頻，視頻交底使接受人更有興趣，培訓效果也更好，見圖12－圖14。

圖12鋼支撐可視化視頻交底

圖13地連墻施工參數(shù)可視化交底

圖14圍護結構拆解可視化交底

3.2.5 安全質量管理協(xié)信息化

通過BIM平臺的建立，將原先施工管理的工作移植到平臺，如將施工日志及周報月報在平臺上填寫，通過手機及PC端質量安全流程，對施工過程中出現(xiàn)的質量安全問題進行記錄及管控，將問題明確到責任人，完成整改，最后閉環(huán)，見圖15－圖17。

3.3 小結

本項目通過BIM技術的應用，實現(xiàn)了場地平面布置、三維出圖、可視化技術交底、碰撞檢測、技術資料信息化、進度控制等效果，在工作中得到充分而廣泛的應用。

4 結論及建議

4.1 結論

本文以佛山地鐵二號線某標段為依托，立足城市軌道交通行業(yè)研究了BIM系統(tǒng)對于施工過程的作用，分析研究了項目在BIM信息化的引入與推廣對于質量、安全、技術的效果。最終取得如下結論：①BIM技術在場地布置、三維出圖、圖紙審核、可視化交底、安全質量技術協(xié)同管理方面應用得較好，項目管理效率有明確的提高，項目在實施過程也未發(fā)生重大安全技術質量事故。②參照本項目的BIM應用情況，通過專業(yè)公司培訓項目施工人員對Revit和BIM協(xié)同平臺進行學習，多數(shù)技術管理人員雖為土木行業(yè)畢業(yè)，但對于軟件技術的掌握水平不一而足，協(xié)同工作較困難。③部分質量安全信息如施工日志、巡查日志等雖然能通過手機端填報，但建設方要求以手寫版為準，故施工日志、安全日志的電子化輸入成為為錄入平臺而多做的一項工作，相關業(yè)務人員對此重復化的工作感到厭煩與不支持、不配合。④由于工地車站基坑及盾構隧道內(nèi)普遍沒有網(wǎng)絡或信號較差，相關技術管理人員在查閱和填寫信息時，往往不能下載上傳，各項數(shù)據(jù)加載較為緩慢，影響使用體驗。

圖15平臺質量管理系統(tǒng)

圖16平臺安全管理系統(tǒng)

圖17平臺手機端

4.2 建議

①目前我國的BIM專業(yè)人員仍較少，各大院校應開設BIM專業(yè)課程，加強人才培養(yǎng)。各企業(yè)在招聘時也應考慮有相關技能經(jīng)驗的人才，也可聯(lián)合學校開展定向人才培養(yǎng)，既滿足工程信息化的需要，也可避免占用管理工作繁重的項目人員大量時間，影響工作效率。②在可視化交底方面，目前僅限于輔助管理人員及一線工人加強對現(xiàn)場工藝要求、質量要求的理解，后期建議業(yè)主與施工單位加強溝通，通過人員網(wǎng)絡交底，實現(xiàn)電子化、信息化的學習、考核，不限于傳統(tǒng)紙質層面記錄，即電子化交底也與傳統(tǒng)紙質交底具有同等效力，才能更好地促進施工生產(chǎn)。③在質量安全網(wǎng)絡協(xié)作方面，建議各規(guī)范編制單位強化電子化通用表單的研究與實施，建立建設五方統(tǒng)一認可使用的平臺，避免重復化工作導致BIM平臺僅僅成為項目宣傳的亮點，而成為管理的累贅。④在施工一線無網(wǎng)絡區(qū)域的信息獲取與錄入方面缺陷，一方面建議建設單位在預算里考慮增加相關通訊設施的費用，施工單位也要采取措施為無網(wǎng)絡的區(qū)域增設基站加強信號，也可鋪設無線網(wǎng)絡，以解決信號瓶頸；另一方面建議相關的BIM開發(fā)研究單位加強研究，讓軟件能在無網(wǎng)的條件下也能保持登入的狀態(tài)或者先緩存相關數(shù)據(jù)，在人員回到有網(wǎng)的地方能自動上傳下載相關數(shù)據(jù)，以利于現(xiàn)場實際操作。