BIM技术在地铁车站施工中的应用实践

摘要：随着城市化进程的加快，各城市的保有量迅速增加，导致城市道路日益拥堵，为了缓解城市交通拥堵，改善空气质量，许多城市开始发展城市轨道交通。在城市轨道交通的建设中，地铁车站施工是非常重要的一个环节，明挖法施工在此得到了广泛的应用。传统的施工方法是通过二维CAD图纸指导现场施工，但近年来BIM技术在地铁施工中的应用已逐渐兴起。本文对BIM技术在地铁车站施工中的应用进行分析，以供参考。

关键词：BIM技术;地铁车站;施工应用

引言

建筑信息模型（BIM）技术是在20世纪末由美国科学家提出的一种基于计算机的建筑模拟系统。21世纪时该技术被应用到建筑行业中，为建筑行业的技术性变革提供了强有力的技术支撑。

1项目概况

轨道交通十号线土建10107标段工程位于渝北区内，起止里程为K31+935.64—K36+419.649，标段全长4484m，该标段包括：T2航站楼站、渝北广场站和T3航站楼站—T2航站楼站—渝北广场站—鹿山站三个区间。T2航站楼站位于重庆市江北国际机场T2航站楼前广场下方，与既有3号线换乘。该站主体结构为地下暗挖单拱二层岛式站台车站，车站长224m、宽24.40m、高20.01m，底板埋深为45.90m，顶板覆土厚度为25.89m，车站共有17个出地面附属结构口。车站采用双侧壁导坑法施工，暗挖最大断面506㎡，共有17个出地面附属结构口。

2 BIM技术的快速发展

信息化的高速发展和应用推进了整个建筑行业的革新，基于对建筑数字化进一步深入地钻研和尝试，建筑施工技术和施工流程都迎来了全新变革。BIM技术近年来在我国建筑行业迅速发展，它被作为改变传统建筑行业的一项关键技术进行推广。BIM技术在我国被翻译为建筑信息模型，它的核心思想是通过计算机信息技术打造和应用BIM模型，在工程中完成数字化工程信息的实时更新和共享，提高建筑行业的施工质量和效率。随着国内建筑行业BIM技术的迅速发展，我国政府部门也出台多项专项政策进行扶持，BIM技术的研究与应用开始大范围推广落地。

3 BIM正向设计方法

3.1协同设计

为实现协同设计的目标，应保证地铁车站各专业模型的一致性和同步性，因此需要建立各专业设计人员共同使用的协同设计平台。Revit软件是由Autodesk公司设计研发的一款BIM建模软件，可以针对建筑、结构、机电、暖通、给排水等专业进行三维模型构建，支持CAD图纸导入、创建构件明细表、创建体量模型、创建参数化构件、渲染、漫游及各类能耗分析等功能，并实现各专业设计人员的协同设计。利用Revit软件进行协同设计主要有2种方式：①文件链接方式，即在Revit软件里建立一个中心文件夹，土建专业设计人员将其构建的BIM模型放入其中，机电专业人员在建模时链接土建模型，以此类推，从而实现各专业间的模型共享，此方式适用于不同专业间的协同设计;②工作集方式，即对中心文件进行设计任务和权限的划分，各设计人员针对属于自己的任务进行设计，其设计内容可及时在本地文件与中心文件间进行同步，各设计人员之间可相互借用属于对方构件图元的权限进行交叉设计，从而实现信息的实时共享和沟通，此方式适用于各专业内部的分工和协同设计。

3.2模型搭建

由于地铁车站通风空调系统的构件种类繁多，包括冷水机组、风机、水泵、空调器、风阀等，因此搭建通风空调系统BIM模型所需的族文件数量众多，需要根据通风空调系统涉及的族类型对项目样板里的族库文件进行全面完善和补充，以避免花费大量时间临时制作某个族文件，从而提高BIM模型的搭建效率。地铁车站通风空调系统BIM模型搭建完成后，可以利用该模型和项目样板里的提资模板，完成对电力、BAS、FAS等相关专业的互提资料，以保证通风空调设备、阀门的正常运行;可将影响车站装修设计的通风空调设备、风口等三维模型资料提交给建筑装修专业设计人员，供其在设计时参考;还可将该模型提交给车站综合管线设计人员，便于其开展管线调整、碰撞检查等工作。此外，施工单位可以利用相关BIM模型在施工前快速、全面、准确地检查出设计图纸中的错误、遗漏及各专业管线间的碰撞等问题，并据此对相关施工方案进行修改，从而有效地减少返工和控制成本。

4基于BIM的一体化协同模式

4.1内容一体化协同

基于三维对象的参数化建模BIM作为各种建筑信息数據参数化集合的平台，设计师在建模之前可以植入相关的建筑规范或者规则。例如，在自动生成建筑构件时，新生成的构件大小尺寸不合理，系统会实时报警并改正，保证构件的准确性。2）不同应用程序间的交互性在实施地铁车站建筑工程项目时，不同软件的程序互通和文件交互格式成为主要问题。当前BIM数据模型主要以IFC标准为基础，各参与方为了更好地进行数据交换，必须采用统一的数据格式。IFC标准中明确了地铁车站建筑项目中建筑物的所有组成部分，描述了建筑模型中的所有具体和抽象元素，为项目各参与者之间信息的共享和交换提供了基础。

4.2多专业协同设计的流程

在多专业协同设计流程中以BIM模型作为基础，设计师在统一的标准和平台下进行设计，各个专业的设计数据实时更新分享，同时BIM平台还提供文档的版本控制和交流沟通，模型和设计信息实时同步。在整个流程中实现多专业的无缝对接，打破时间、空间的界限，进行并行的设计，提高了整体的工作效率，减少设计环节的时间周期。在协同实施阶段，主要流程是：①各专业分别建立BIM模型，利用可视化特点及模拟分析程序对模型进行深化，形成各专业初步设计模型;②将精确的各专业模型整合在一起，生成全专业模型;③将全专业模型进行碰撞检测，并对碰撞问题进行处理及优化，生成“零错误”的施工模型，指导生产及施工过程。

5 BIM技术在地铁车站施工中的应用实践

5.1图纸审核

地铁车站施工前需进行图纸会审，提前发现施工图设计中的漏洞、错误和按照设计图纸无法完成的工程结构等问题。由于该地铁车站所处位置外界环境较为复杂，因此施工前进行图纸会审尤为必要。根据业主方提供的施工图纸，利用revit建模软件完成地铁车站的BIM模型。在完成建模工作的基础上，利用BIM软件的碰撞检查功能，分别预判出了项目中存在的设计漏洞和碰撞点，进而出具图审报告和预留洞口报告、预埋套管报告，共发现图纸问题21处，其中主体结构问题6处。

5.2 BIM模型的建立

利用三维建模软件，根据施工图纸，建立车站结构的三维BIM模型。地下车站施工模型包括维护结构、支撑体系、土方开挖、主体结构以及相关附属结构，通过整体建模以达到信息集成的目的。要求在工程项目开展的前中期，对施工中各个环节存在的风险进行模拟，对施工过程中存在的风险和质量问题进行预测，在具体落实过程中着重监控，减少施工过程中存在的安全隐患。车站结构模型见图1。

5.3工程量提取

通过创建车站建筑和结构模型，采用BIM技术快速算量的功能，能够按照施工需要快速生成分层、分区、分专业、分系统等部分的工程量清单，为项目材料采购、用料计划提供了数据支撑。利用LB管理平台实现施工过程中的材料管理，根据现场实际施工进度，分别对车站主体及内部结构的土建工程量和钢筋工程量进行了统计，并出具工程量报表。将BIM模型计算出来的车站主体及内部结构钢筋工程量与项目预算工程量进行对比分析，形成初步经济效益报告。利用BIM技术对该地铁车站主体与内部结构工程量进行对比分析，发现项目初期预算与BIM工程量存在一定差距，由此避免清方结算时发生多算少算现象，为项目节约经费的目的。

5.4施工现场重难点工作监控

对于该项目中施工过程的重难点，如地下连续墙的成槽、土石方开挖面积较大、主体结构施工超大跨度结构、地层围岩稳定性较差以及地下管线的迁改工作，需要重点进行监控。尤其是在BIM建模过程中，对于重难点工作进行着重模拟。另外，在人员、机械、设备入场施工后，重难点工作施工的过程中要及时记录施工数据，如有异常情况要及时进行反馈，确保工程项目的顺利进行。

5.5对施工现场数据和BIM信息比对做出响应

当现场人员将现场数据上传至BIM信息化平台之后，管理人员可以通过已经完成的BIM模型信息与现场信息进行比对。如果信息出现偏差，要及时分析BIM信息与施工现场数据存在误差的原因，找出现场的不可控因素或建模中可能存在的问题，如果现场施工存在问题，可及时调整施工方案，并给出合理的解决方案。若由于特殊原因现场施工方案无法调整，则要对BIM建模信息进行及时更改，确保BIM信息与施工现场信息的统一。

5.6基于BIM技术的施工进度管控

在项目施工之前，相关设计人员可以通过BIM技术对施工项目进行模拟，详细地对施工项目中的每个细节进行提前模拟，确保施工项目的合理性，对施工进度进行合理的安排。利用BIM技术建立建筑模型，给予相关人员可视化的体验。还能用模型进行施工碰撞检查，通过模型进行算量、施工以及运营维护，实现一个模型的多种用途。通过BIM技术可以建立预制构件库，通过预制构件库管理预制构件的出入库，详细了解每类预制构件的使用情况，可以清晰明了地掌握材料的使用情况，及时跟进每个施工项目的进度，从而更好地協调项目的施工进度。对施工项目进度的控制能力更强，降低了地铁站施工错误率，提高了建筑施工的效率。通过研究发现：本次研究的BIM结构模型提供了地铁车站从施工设计到后期的运营维护整个施工流程的模拟，便于相关人员对施工进度的控制，保证了施工效率。同时有限元分析方法的使用可以对结构的力学性能进行有效地分析，从而为结构的优化提供依据，提高了地铁车站整个施工流程的管理效率。

结束语

本项目通过引进BIM技术，实现了施工图纸三维可视化，可根据施工要求，自动生成任意截面剖面图，方便各类人员快速了解施工图，有效地指导现场施工，减少返工造成的损失，同时利用BIM技术对施工模拟进行快速模拟和实时调整，大大提高了施工计划的可行性和准确性。

参考文献：

[1]基于BIM的地铁施工过程集成管理[J]. 周少东，饶阳，周迎，徐海清.  土木工程与管理学报. 2016（04）

[2]BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用[J]. 路耀邦，高军伟，刘东亮.  施工技术. 2015（S2）

[3]BIM技术在多哈大桥施工管理中的应用[J]. 刘占省，李斌，王杨，卫启星.  施工技术. 2015（12）

[4]应用BIM技术进行福州奥林匹克体育场施工过程仿真关键技术研究[J]. 郭晓.  施工技术. 2014（S2）

[5]BIM技术在某项目管线综合中的应用[J]. 纪凡荣，徐友全，曾大林，赵灵敏，张秦.  施工技术. 2013（03）

[6]BIM技术在无锡地铁车站绿色施工中的应用研究[J]. 陈朝阳，王冰，赵鹏程，张伟.  安徽建筑. 2020（03）

[7]基于BIM的建筑性能化模拟分析方法在地铁车站中的应用研究[J]. 张洪伟，李惠.  建筑技艺. 2019（10）

[8]BIM技术在地铁车站设计中的应用[J]. 曾圣.  建材与装饰. 2018（08）

[9]BIM技术在地铁车站暖通设计中的应用[J]. 董军寨，李纪英.  山东工业技术. 2020（02）

[10]基于BIM的既有地铁车站改扩建数字化全过程管控技术[J]. 应宇垦，李文，徐勇敏，赵昕.  重庆建筑. 2021（03）

作者简介：么学春（1988-），男，籍贯：黑龙江省，民族：汉族，职称：工程师，学历：本科，研究方向：城市轨道交通车站装饰装修工程BIM技术应用研究