BIM技术在地铁设备安装施工质量管理中的应用研究

李烜东

摘 要 地铁工程相较于普通房建工程，有着施工工艺复杂、参建单位众多、施工周期长、工期紧张、质量标准要求高等特点，而传统的质量管理方法过于依靠经验，难以满足地铁工程日趋提高的质量要求。而BIM技术参数化、可视化、可模拟、协同性强等优势能够有效解决地铁工程面临的常见问题，为地铁施工中的质量科学管理和决策提供高效、可视的智慧、信息化平台，极大提高地铁工程设计、施工的效率。

关键词 IM技术;地铁施工;质量管理

引言

近些年伴随经济的飞速发展，全国各大城市纷纷投入大量资源开始建设地铁工程，每年都有大量的新建的地铁线路投入运营，在如此大体量的地铁建设情况下，如何保证地铁工程质量成为巨大的挑战[1]。地铁工程相较于普通房建工程，有着设计维度多、建设周期较长、专业多样、施工场地小、工作面各专业交叉作业多、设备安装工程时间短、社会关注度高等特点，而BIM技术参数化、可视化、可模拟、协同性强等优势[2]能够有效解决地铁工程面临的常见问题，极大提高地铁工程设计、施工、运营的效率。如何将BIM技术应用于实际工程中，以满足建筑工程信息化和工程精细化管理的要求，形成适合于地铁工程的质量管理新方法成为重中之重。

1BIM技术的特点

1.1 可视化特点

BIM技术能够将以往设计图上线条式建筑物以3D的形象予以展现，最大限度的表达设计意图和设计理念，通过3D漫游功能能够全方位展示建筑模型。在设计检查阶段，BIM技术能够对设计图纸进行检查，从而发现如管线碰撞等一系列问题，以直观的形式展示设计图纸中可能出现的错误。在施工阶段也可以利用BIM技术对施工中关键质量节点，如梁板柱结合处等进行3D全方位展示，从而明确质量管控要点[3]。

1.2 模拟性特点

在设计阶段，BIM技术能够帮助设计人员对客流预测、紧急疏散等进行直观的模拟，提高設计的准确性;在施工阶段，BIM技术能够在施工前对施工方案、施工组织设计进行模拟施工，及时发现质量控制的要点、难点，确保方案合理、有操作性，同时也可以采用模拟的方式进行可视化交底，达到指导现场施工的目的。

1.3 参数化特点

BIM模型能够将建筑物中每一处构件以参数化的形式进行模拟，并对数据进行统计和分析计算，通过对参数的调整，能够使构件的尺寸、大小、形状、材料等进行实时改变，确保模型与参数联动，达到一处修改处处更新的要求，有利于设计效率的提高。同时各参建单位也可以在建设过程中不断将相关参数在模型扩充，最终达到完整的建筑模型[4]。

1.4 协同性特点

传统的设计和施工管理中，信息的传递难免在不同阶段和不同专业中存在延时，BIM技术能够提供一个统一的管理平台，使得参建各方能够在同一个平台中采用同一个标准对工程进行管理，确保信息交流无障碍，达到各单位对工程协同管理的目的[5]。

2传统地铁质量管理中存在的问题

（1）传统二维图纸存在局限性。传统二维CAD平面图纸，难以表达建筑的全部信息，特别是地铁车站，本身位于地下，空间较小，各类管线密布，读图过程中经常会出现施工员对图纸理解有误，或由于疏忽导致读图错误等问题。加之在二维平面图纸中，极易由于设计疏忽导致空间上出现管线碰撞情况，导致进度延误和质量脱控。

（2）参建各方质量管理方法效率低。在施工过程中，参建各方一般采用工作联系单、电子邮件、电话等方式进行点对点的方式进行沟通协调，极易造成信息传递不及时、信息不对称等问题，特别是地铁工程，参建单位相对较多，不畅的沟通通道会严重降低质量管理的效率。

（3）空间小、单位多、工序交叉大。地铁工程因在地下施工，工作面及活动空间受限，特别是设备、系统安装、装修阶段，由于工种复杂、施工单位多，存在一个工作面、多个单位同时施工的局面。在狭小的空间施工，施工质量、配件加工质量难以保证，施工组织计划很难编制和落实，在交叉作业中，经常出现各单位相互破坏和干扰，影响施工进度和质量。

3BIM技术在地铁安装工程中的应用

3.1 可视化3D模型

首先根据施工图纸，在BIM软件中建立完善的构件族库，项目中的每一个模型均携带相应的构件信息，先局部后整体，每个模型的构建均具有可追溯性，其自身携带的信息满足构筑整个模型的条件，再将这些模型在BIM应用软件Revit中整合，形成整体模型。各类构件族库信息如图1。

基于BIM技术的3D可视化模型相较于传统相比于传统的二维图纸更加直观和形象，能够方便管理人员更加清晰、快速的了解设计意图和工程情况，精确制定质量控制方案，明确质量管理要点。此外，通过3D模型现场漫游、动画演示，模拟施工全过程进行可视化交底，能够使作业人员直观领会施工效果和需注意的质量控制难点，取代传统施工中呆板、难以理解的口头交底，提高质量管控能力。

3.2 质量问题协同管理

使用鲁班协同（Luban Cooperation）建立基于3D模型的质量管理平台，参建各方均可以通过电脑或移动平台对车站的质量情况进行全过程跟踪。一旦发生施工矛盾，矛盾各方可以通过质量管理平台将矛盾通知牵头单位，牵头单位能够通过平台迅速向各方下达指令，协调问题。建设、监理单位在日常巡查中发现的质量问题，可以通过移动设备拍摄照片，并上传至质量管理平台，要求责任单位迅速整改并进行闭合，提高效率，减少传统管理方法中公文来往所需的时间。

3.3 管线碰撞检测

地铁车站内部管线极其复杂，风水电、综合监控、通信、信号等十余个专业的管线交错，利用BIM技术对管线碰撞进行模拟，通过施工动画提前解决碰撞问题，同时利用BIM软件的剖切功能，可以直接从模型中提取剖面，且与模型联动，一处修改，处处更新，有效提高效率，减少图纸变更。

3.4 工厂预制化加工

将BIM三维模型进行拆分细化，形成一个个单独个体，并将管道的主要线路路径进行划分，然后将划分好配件、管线进行编号，BIM系统可根据模型直接输出配件、管线的几何尺寸和长度，形成三维模型，并将相应数据和模型交专门厂家进行工厂预制化生产。

相较于传统的现场加工，工厂化预制加工场地固定、人员集中，实现了机械化、流程化生产，有着作业环境好，不受场地、环境条件限制，有利于质量的检测和控制、加工尺寸更加精细，降低生产成本，减少材料浪费等优势。工厂预制化加工完成后，预制配件送至施工现场，施工现场根据BIM模型进行拼装，大大提高了施工效率和工程质量[5]。

4BIM技术的应用效果评价

4.1 管线优化排布

通过BIM技术对设计图纸的比对，制定了准确的管线排布方案，及时发现和消除碰撞点102处，基本解决了传统施工中经常出现“错、漏、碰、缺”等问题。

4.2 提高施工質量，提高施工效率

从建立BIM模型到优化管线布置方案再到工厂化预制加工，通过一系列精细化质量管理，结合先进的连接工艺，可视化的交底和先进的管理手段，有效提高施工效率及一次性通过验收率。

4.3 降低工程成本

基于BIM技术的信息化、智能化管理，可以做到信息共享，更加有效的实时了解工程进度;同时BIM模型可以精准地统计材料的分类、需求数量等信息，为材料的采购、预制下料等提供方便，真正做到了“多、快、好、省”，有效节约成本。

4.4 有利质量管理

通过BIM平台参加各方能够迅速上传巡查中发现的质量问题，并立即组织责任方整改，并能够对质量问题多发部位出台了专项施工方案，提高了质量管理效率。

5结束语

地铁工程的特点和面临的问题与BIM的优势十分契合，有着成为BIM技术广泛应用重点领域的潜力，BIM技术通过参数化的方法将质量管理的事前、事中、事后三个阶段进行了有机的统一，利用基于BIM模型的质量管理平台，能够提高工程效率，提升工程质量。

BIM技术能够改变传统粗犷的地铁施工管理模式，促进我国地铁施工管理模式向精细化发展，通过BIM技术能够有效提升地铁工程设计、施工、运营维护等全阶段的管理效率，通过在地铁交通工程中的实践，BIM 技术的应用领域也将更加广阔。

参考文献

[1] 伍进进.城市轨道交通工程质量安全协同控制对策研究[D].安徽：安徽建筑大学，2017.

[2] 何关培，李刚.那个叫“BIM”的东西究竟是什么[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] 刘伟.BIM技术在建设工程项目管理中的应用研究[D].北京交通大学，2015.

[4] 何关培，李刚.那个叫“BIM”的东西究竟是什么[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5] 陈杰.基于云BIM的建设工程协同设计与施工协同机制[D].北京：清华大学，2014.