BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用探析

酒靜超

中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司 江蘇 無錫 214000

引言

隨著城市工程建設(shè)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，為城市地鐵工程建設(shè)提供了有效技術(shù)支撐，也為地鐵軌道鋪設(shè)工程的前期工程設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)制備、施工過程的管控、運(yùn)營期的維修養(yǎng)護(hù)等階段提供了數(shù)據(jù)模型信息的統(tǒng)計(jì)應(yīng)用。如今地鐵工程裝配式軌道鋪設(shè)的復(fù)雜性多數(shù)超出人力施工的極限，科學(xué)利用立體數(shù)字化模型及相應(yīng)配套機(jī)械工具，對此類施工過程復(fù)雜、實(shí)施空間有限的施工項(xiàng)目的高效裝配施工提供可能性。文章著重探討了基于數(shù)字化與信息化的城市地鐵工程軌道鋪設(shè)工程建設(shè)過程，分析了基于BIM技術(shù)的地鐵鋪軌施工的具體應(yīng)用，應(yīng)用BIM技術(shù)建立數(shù)字化模型實(shí)現(xiàn)對地鐵鋪軌施工過程的有效管理，實(shí)現(xiàn)輕量化BIM模型交付，為整體軌道鋪設(shè)工程的實(shí)施及后續(xù)運(yùn)營管理提供有效數(shù)據(jù)支撐。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是一類應(yīng)用于工程建設(shè)工程項(xiàng)目信息數(shù)字化建模技術(shù)，此技術(shù)主要基于信息數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上的建筑工程輔助類應(yīng)用技術(shù)。BIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理是利用BIM軟件自身功能，實(shí)現(xiàn)將建筑結(jié)構(gòu)及各類建筑信息通過立體模型的模式進(jìn)行展現(xiàn)，通過模型建立實(shí)現(xiàn)工程建筑的各類數(shù)據(jù)修訂、結(jié)構(gòu)調(diào)整、模型動(dòng)態(tài)展示等功能，以協(xié)助工程項(xiàng)目的高質(zhì)量施工和方案設(shè)計(jì)[1]。利用BIM技術(shù)可摒棄常規(guī)的單獨(dú)利用施工現(xiàn)場分析及設(shè)計(jì)方案圖紙分析的局面，有助于提升工作效率，降低工作量。BIM技術(shù)以其良好的應(yīng)用實(shí)踐性，得到了工程建筑參建單位的廣泛青睞，且應(yīng)用效果顯著。

2 BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用價(jià)值

地鐵工程施工項(xiàng)目自身具有實(shí)施體量大、投資量大、實(shí)施周期長等特征，尤其是地鐵軌道鋪設(shè)工程，應(yīng)合理應(yīng)用科學(xué)的技術(shù)并實(shí)施有效的質(zhì)量控制措施，以達(dá)到預(yù)期的地鐵工程鋪軌施工的質(zhì)量目標(biāo)。將BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵軌道鋪裝工程項(xiàng)目中，具有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值。

將BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵鋪軌施工中可有效提升工程實(shí)施質(zhì)量。由于BIM軟件自身具有三維建模功能，將鋪軌工程建設(shè)中的真實(shí)數(shù)據(jù)錄入BIM系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)地鐵軌道鋪設(shè)過程的工程結(jié)構(gòu)、實(shí)施效果的實(shí)際模擬功能[2]。在地鐵軌道鋪設(shè)過程中，參建人員可利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)研究和實(shí)際數(shù)據(jù)的研究，清晰發(fā)現(xiàn)模型中體現(xiàn)的問題缺陷并及時(shí)改正處理，以最大限度地減少地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升。

應(yīng)用BIM技術(shù)可有效提升軌道鋪裝工程施工的整體安全性。主要體現(xiàn)在利用BIM的技術(shù)分析優(yōu)勢可實(shí)現(xiàn)可視化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)展示和優(yōu)良的數(shù)據(jù)檢監(jiān)測功能，即能夠幫助道鋪裝工程施工設(shè)計(jì)人員高效的發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，實(shí)現(xiàn)道鋪裝工程施工安全性的有力保證。

應(yīng)用BIM技術(shù)可有效提升軌道鋪裝工程施工效益。實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目效益提升主要體現(xiàn)在工程建設(shè)中，利用BIM技術(shù)可減少質(zhì)量問題，提升施工質(zhì)量，并有效提升施工效率，保證項(xiàng)目實(shí)施工期，并可有效降低因工程質(zhì)量問題及工程工期延誤造成的賠償，因此實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益的有效保證。施工效益提升的另一方面體現(xiàn)，是通過應(yīng)用BIM技術(shù)可很好的體現(xiàn)軌道鋪裝施工企業(yè)良好的技術(shù)應(yīng)用能力和項(xiàng)目質(zhì)量保證能力，這也在一定程度上提升了施工企業(yè)的市場口碑和行業(yè)競爭力，有助于保證企業(yè)在后續(xù)的市場競爭中立于不敗之地，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益的保證。

3 BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用

3.1 建立地鐵鋪軌臨建工程模型

利用專業(yè)測量器械準(zhǔn)確測量出地鐵工程區(qū)間U型槽鋪軌基地框架坐標(biāo)，通過畫圖軟件將測定坐標(biāo)數(shù)據(jù)繪制平面圖，并導(dǎo)入BIM軟件中，根據(jù)地鐵鋪軌臨建工程設(shè)施實(shí)際要求，搭建U型槽鋪軌基地模型[3]。地鐵鋪軌臨建工程施工過程中，將通過BIM模型完成施工過程的仿真模擬，實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約，為鋪軌實(shí)施帶來方便。地鐵鋪軌臨建工程模型如下圖1所示。

圖1 地鐵鋪軌臨建工程模型圖

3.2 搭建地鐵鋪軌項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)族庫

區(qū)別于常規(guī)房屋建筑工程項(xiàng)目，BIM技術(shù)在地鐵工程的同樣應(yīng)用Revit軟件實(shí)現(xiàn)開發(fā)，但由于Revit軟件中不包括軌道工程方面的內(nèi)容，因此需要模型建立人員將地鐵軌道方面的內(nèi)容補(bǔ)充完善，才可實(shí)現(xiàn)后續(xù)的BIM技術(shù)應(yīng)用。模型建立人員依據(jù)施工設(shè)計(jì)圖和行業(yè)對應(yīng)BIM建模標(biāo)準(zhǔn)搭建族庫存儲(chǔ)歸檔體系，并相應(yīng)建立地鐵鋪軌工程涉及的道床、扣件、接觸軌、道岔、軌道、疏散平臺(tái)等構(gòu)件的自動(dòng)建模[4]。

3.3 會(huì)審基于BIM系統(tǒng)的施工圖紙

在地鐵鋪軌項(xiàng)目工程實(shí)施之前，施工管理方應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的全部設(shè)計(jì)施工圖完成模型的建立工作，利用所建立的模型實(shí)施不同專業(yè)性質(zhì)的審核，在開工前及時(shí)消除施工圖上“錯(cuò)、漏、碰”的情況[5]。利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖紙會(huì)審，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并得以結(jié)局，在開工前告知設(shè)計(jì)院完成設(shè)計(jì)變更操作。通過將施工問題有效及時(shí)的處理，既可免除在施工過程中出現(xiàn)返工、怠工等情況，杜絕產(chǎn)生工程施工廢料，也極大地提高了項(xiàng)目施工質(zhì)量，防止成本和工期的兩份，提升軌道一次性安裝合格率。另一方面，利用BIM技術(shù)的圖紙會(huì)審工作，會(huì)審人員在BIM三維模型中審核，通過訪問者的角度查看工程模型，及時(shí)排查軌道鋪設(shè)工程扣件安裝、接觸軌安裝、道床形式、機(jī)電工程之間的工序交叉問題。通過漫游已搭建好的BIM模型，可更清楚直觀的排查軌道、下部結(jié)構(gòu)、隧道排水溝、人防與防淹工程、機(jī)電工程、接觸軌安裝等專業(yè)間的碰撞圖紙問題，降低工程實(shí)施變更，有效節(jié)省了鋪軌成本和工期。

3.4 基于BIM技術(shù)的三維模型交底

地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目利用模型精細(xì)化建立、虛擬漫游技術(shù)、實(shí)施過程三維動(dòng)畫展示等實(shí)現(xiàn)鋪軌基地建設(shè)過程模擬、普通道床施工模擬、鋼彈簧浮置板鋼筋籠組裝、軌排組裝、浮置板道床施工過程模擬等，并實(shí)施三維模型交底。防止由于手工交底不清晰造成的施工資源浪費(fèi)、工程窩工、返工、實(shí)施質(zhì)量問題等。地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，設(shè)計(jì)變更、施工藍(lán)圖、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等技術(shù)文件資料都在項(xiàng)目技術(shù)管理人員手中，管理人員應(yīng)利用技術(shù)交底的模式將安全施工注意事項(xiàng)及詳細(xì)的施工技術(shù)要求教授給實(shí)際施工人員。地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目利用BIM模型，通過漫游軟件、多功能移動(dòng)端、VR設(shè)備等實(shí)現(xiàn)三維可視化交底，模擬出鋪軌項(xiàng)目的BIM實(shí)施模型，并配有必要的視頻功能，對重要的部件及技術(shù)實(shí)施參數(shù)標(biāo)注，建立可視三維電子文檔，達(dá)到圖文并茂的效果。地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施人員可通過電子穩(wěn)定查閱工程結(jié)構(gòu)信息、三維BIM模型，并對三維模型實(shí)施工程數(shù)據(jù)獲得，應(yīng)用三維模型特定構(gòu)件結(jié)構(gòu)完成標(biāo)注。利用BIM模型對軌道鋪設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場實(shí)施多角度、多維度三維技術(shù)交底，可很好地適應(yīng)行業(yè)操作人員的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)，同時(shí)具備了交底內(nèi)容針對性強(qiáng)、詳盡、通俗易懂、可操作性強(qiáng)等特征。此種方式的技術(shù)交底模式既可實(shí)現(xiàn)施工高效率，也可實(shí)現(xiàn)地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目的各個(gè)施工工序均可依據(jù)施工規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)范要求完成，防止了作業(yè)間交叉混亂，為鋪裝質(zhì)量提供保證。

3.5 基于BIM技術(shù)的地鐵鋪軌工程模擬方案優(yōu)化

基于BIM技術(shù)的地鐵鋪軌工程實(shí)施過程中，對各類土建結(jié)構(gòu)及道床形式實(shí)施模型建立，充分結(jié)合地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目施工機(jī)械設(shè)備的實(shí)際情況，模擬分析項(xiàng)目施工現(xiàn)場情況，進(jìn)而建立項(xiàng)目工裝機(jī)械設(shè)備配置及實(shí)施方案，預(yù)先排查方案中的沖突點(diǎn)并及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，進(jìn)而保證地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目的順利實(shí)施。

3.6 軌道工程材料及工程量統(tǒng)計(jì)

利用BIM技術(shù)實(shí)施前期各類軌道構(gòu)件族的搭建時(shí)，針對不同種類構(gòu)件的材質(zhì)、單價(jià)及對應(yīng)信息完成編輯輸入。根據(jù)模型在地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目實(shí)施中對道床完成組裝拼接，利用Revit軟件的明細(xì)表功能，實(shí)現(xiàn)標(biāo)段道床的工程量統(tǒng)計(jì)工作，并將明細(xì)表從軟件中以文本格式的方式導(dǎo)出。因?yàn)閺腞evit中導(dǎo)出的格式為文本格式，因此應(yīng)將導(dǎo)入到表格中實(shí)施二次編輯處理，最終達(dá)到統(tǒng)計(jì)出的工程量與實(shí)際地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目標(biāo)段需要的工程量一致。

4 BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的質(zhì)量控制

4.1 地鐵鋪軌施工前質(zhì)量控制

利用BIM技術(shù)的三維展示功能，技術(shù)管理人員應(yīng)注重動(dòng)態(tài)演示和碰撞檢查工作，以為后續(xù)工程實(shí)施時(shí)各類問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，提升設(shè)計(jì)施工方案的優(yōu)化程度。在地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目施工過程中，非專業(yè)人員難以通過現(xiàn)場分析和圖紙分析及時(shí)找出施工的各類問題，通過利用BIM技術(shù)，進(jìn)行科學(xué)有效的施工前模型質(zhì)量控制，利用三維模型實(shí)現(xiàn)對地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目不同構(gòu)件位置的顯示，并通過對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行同步展現(xiàn)，以有效幫助非專業(yè)人員實(shí)現(xiàn)對專業(yè)技術(shù)問題的分析，提出應(yīng)對策略，實(shí)現(xiàn)施工前質(zhì)量控制，降低鋪軌施工過程造成的資源浪費(fèi)及出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.2 地鐵鋪軌施工過程質(zhì)量控制

由于地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目施工過程復(fù)雜，通過利用BIM技術(shù)對工程施工的動(dòng)態(tài)化施工模擬及分析展示，實(shí)時(shí)排查工程施工的質(zhì)量問題，及時(shí)改進(jìn)，防止發(fā)生質(zhì)量問題，并在累計(jì)一段時(shí)候后再處理的狀況。同時(shí)，通過有效的BIM技術(shù)的管控平臺(tái)建設(shè)，利用施工現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備，搭建一個(gè)可視化的、動(dòng)態(tài)的管控平臺(tái)，完成對地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場施工操作的實(shí)時(shí)管理。并做好場景的渲染工作，實(shí)現(xiàn)對不同施工角度下效果的演示，有助于設(shè)計(jì)人員多角度考量和分析設(shè)計(jì)結(jié)果。利用BIM技術(shù)還應(yīng)強(qiáng)化信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量、安全性的保證，促進(jìn)工程施工的推動(dòng)發(fā)展。

4.3 地鐵鋪軌施工后質(zhì)量控制

利用BIM技術(shù)搭建的數(shù)據(jù)信息平臺(tái)既可依據(jù)地鐵軌道鋪設(shè)項(xiàng)目參數(shù)進(jìn)行建模，還可對施工過程中各類信息資料完成分類歸檔，利用施工現(xiàn)場的各種影像數(shù)據(jù)資料和BIM三維模型搭設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫。施工后的驗(yàn)收階段可根據(jù)數(shù)據(jù)庫完成項(xiàng)目驗(yàn)收，及時(shí)驗(yàn)證可能的隱患和缺陷，形成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比對，核準(zhǔn)施工問題，保證工程質(zhì)量。

5 結(jié)束語

地鐵鋪軌施工是地鐵建設(shè)工程的關(guān)鍵施工項(xiàng)目，為科學(xué)確保地鐵鋪軌施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地鐵鋪軌工期的有序推進(jìn)，應(yīng)科學(xué)利用BIM技術(shù)等手段協(xié)助實(shí)現(xiàn)鋪軌施工的順利完成。文章圍繞BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用展開談?wù)?，在介紹BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而詳細(xì)論述了BIM技術(shù)在地鐵鋪軌施工的應(yīng)用及對應(yīng)的施工質(zhì)量控制措施，以期為相關(guān)地鐵鋪軌施工建設(shè)質(zhì)量優(yōu)化提供參考。