BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用

BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用

耿远忠

中铁四院集团西南勘察设计有限公司 云南省 650200

摘 要：随着社会的发展和进步，当前阶段人们的生活水平和经济消费能力也获得了提升。且随着城市居民数量不断增加以及私家车数量的增多，就必然造成城市的交通拥挤，从而为了解决和缓解交通拥堵，城市地铁不断扩大建设规模，并为城市的稳定发展提供了更多的保障以及支持。在城市地体的建设和施工过程当中，会涉及到暗挖车站等的过程和环节，在这样的施工形式之下如何保障施工安全就成为基础工作和必要关注点。本文探究BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用，以供参考。

关键词：地铁施工；暗挖车站

引言

随着城市化进程的加快，各城市的汽车保有量迅速增加，导致城市道路日益拥堵，汽车排放的尾气也带来了温室效应、全球变暖等环境问题。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。

1 BIM 技术概述

1.1 BIM 技术概念与特点

BIM技术是一类集合标准仿真模型与数据信息资料收集库的三维立体标准仿真模型。BIM 实现了项目不同利益方的共同协作，能够将项目物理和功能以数字化的形式表达，在共享资源的前提下，为项目全生命周期中所有决策提供可靠信息，这些信息包括视觉信息和非视觉信息。BIM通过数字化技术在计算机中构建了虚拟建筑，虚拟建筑能够提供给多个协作方建筑信息，包括建筑设计、施工和管理中的各项决策，通过这种方式能够提高决策的速度、质量和项目质量，进而增加收益。BIM 技术运用先进的数字化技术在电脑上构建了虚拟建筑模型，使项目涉及到的多个协作方均能够直观感受到项目设计、施工和管理的各个环节进度情况和决策情况，便于决策的选择和优化。BIM 技术具有可视化、协调性强、模拟性和优化性等特点。

1.2 BIM 技术价值

地铁项目建设过程中涉及到多个软件，这些软件在不同的施工阶段会产生大量复杂、广泛的数据，并且存储于各个软件当中。BIM 技术的核心价值在于通过平台将各参与方的模型进行整合，在统一的BIM技术平台中将所有数据集中存储、分析，并且达到数据之间互通和高效联系。三维模型数据库集成了建筑工程项目全生命周期内各阶段的工程信息，包括物理信息、几何信息、工程信息、造价信息等，并支持政府、建设单位、设计、施工、运营、项目管理机构等各方主体对项目信息的调用、修改和存储等，从而实现项目全生命周期内各阶段和所有参与方在工程信息上的共享。

2地铁暗挖车站的现状

随着科学技术的发展和社会的不断进步，我国人口越来越多，客流相对较大，许多城市已经开始实施地铁作为一种交通方式，可以缓解出行困难的压力，提高公交出行的尝试能力，提高城市的宜居水平。在现代城市地铁建设中，地铁车站建设是地铁建设的核心基础内容，地下空间的利用也趋于立体化和多样化。由于城市的地面建筑面漆不可能进行大面积迁移，因此，地铁暗挖也应运而生，为了保证地铁的安全稳定运营，地铁对隧道结构的变形有着严格的要求，位移不能超过20mm，地下隧道的变形半径应足够大，应该大于15000米，相对弯曲变形值应小于1/2500，这样才能保证地铁的安全正常运行。

3地铁暗挖车站施工技术难点

地铁施工是城市轨道交通设施的重要组成部分，地铁施工建设任务繁重，影响建造的因素很多，工程质量要求严格，从施工的角度，大致分为地铁车站结构施工和地铁区间隧道结构施工方面，其表现出来的最大特点就是施工的技术难度多，主要突出特点如下：

3.1工程地质复杂

由于地铁长距离穿行于城市的繁华地带和人员密集区域，导致施工机械使用受限，这无疑增大了工程施工难度，同时对施工技术、施工人员以及管理方法提出了更高的要求。

3.2施工机械种类繁多

地铁施工过程中使用了盾构机、挖掘机、运土机等大型施工机械，需要统计施工机械的数量、施工强度是否满足施工要求，以及在地下窄小的环境中组装、吊运盾构机等过程中如何选择最佳的吊运方案。

3.3施工现场风险性大

基坑的支护措施工程量大，结构复杂，周边建筑物近，基坑对土地的扰动大，对周边的建筑物的影响大，这些因素无疑加大了施工现场危险性。

3.4工程协调难点多

选取合理的方法衔接各专业人员有序进行施工难度大。在施工工期内避免因设计图纸的错误造成不必要的返工并保证减少施工中物料的浪费成为了最大的技术难题。

4 BIM技术在地铁暗挖车站施工中的应用

4.1管线碰撞检查

地铁暗挖车站施工中要注意管线的碰撞检查。由于地铁管线复杂、空间狭小，各专业之间很容易出现冲突情况。BIM技术能够实现三维可视化，在解决该类问题中起到了很好的协调作用。常见碰撞检查包括土建各专业间的碰撞;管线与土建的碰撞;管线之间的碰撞。通过碰撞检测后发现各专业管线存在碰撞问题，在碰撞检测前，通风管与水管产生碰撞，经过BIM技术调整后水管向上绕过通风管，使地铁空间得到合理布置，提前解决了管线安装过程中的问题，利用BIM技术能够直观的展现出各碰撞点之间存在的问题，避免实际施工中出现错误，增加损失。

4.2模拟施工方案

项目开工前，将三维模型与施工进度的相关数据结合，建立4D施工信息模型，预排两种施工方案。BIM技术能够形象的将这两种施工方案展现出来，还能够对其进行对比分析。在模拟过程中，识别出其中存在的不合理问题，验证施工中存在的干涉和冲突，并及时提出科学有效的解决对策。通过一系列操作，得出最佳的施工方案，优化施工资源的配置，节约成本，缩短施工周期。

4.3施工进度的管理

利用BIM技术施工管理平台，结合现场施工进度以及监控量测集成的应用，对施工进度进行管理。开工前，按照实际的施工方案，预排施工计划，并结合实际施工情况细化施工过程。提升现场施工的管理能力，让计划的可操作性进一步提升。其次，在施工过程中可以利用BIM技术跟踪每项施工任务进度，及时更新到管理平台中，便于项目领导及时了解施工进度状况。实现对项目施工的动态化管理，实现有依据可寻，有内容可控。

4.4工程量计算

项目管理中最重要的环节便是对工程量的计算，该项工作最有效的手段是对比计算。其中，三个维度主要包含时间、工序、区域。对现场施工材料的消耗、項目的检查与管理都需要以这三个维度为基础，进行工程量的统计与计算，每个部分都要被标记为一个区域，在施工中可针对每个区域进行核算，分总回报，有效减少传统人工手动预算出现的误差，提升工作效率。此外，还能够对工程量的完成情况、材料使用情况等进行统计与分析，真正做到了对施工资源的动态管理。

4.5监测量测

BIM技术与现有监测量测平台可以通过数据连接在一起，集成现有监控测量平台。能够在不增加技术人员的前提下实时了解车站测点的数据，变形超限的测点等动态因素。并技术通知项目管理人员，提出及时有效的管理对策，为项目的安全施工提出保障。

4.6施工进度模拟及优化

以往施工进度大多是技术人员参考类似工程，依靠施工经验进行编排的，这样编排方法人为干扰因素多，缺少数据支撑。而采用BIM技术将BIM施工模型和施工进度计划关联，实现BIM的4D施工进度模拟。一方面使施工过程直观清晰，便于各参与方针对施工过程中存在的问题进行有效的沟通处理，提高发现并解决问题的可能性，另一方面，施工方可以根据施工进度计划，结合施工方案进行施工进度模拟，对比分析不同的施工方案，选择最合适的施工方案，结合施工现场情况进行科学合理的安排，实现施工进度的优化。在此施工方案的基础上进行施工顺序优化，从而达到顺利完成工期目标。
4.7施工资源配置及优化
车站以施工图纸为依据，构建完成BIM施工模型后，利用BIM技术统计各施工段工程量，制定材料用料计划。根据施工进度情况，科学合理编制采购计划，实现材料的精细化管理，改变传统粗放式的施工，严格控制材料的进出，减低材料的浪费，从而实现施工材料的优化。将施工模型相关的时间，计划成本，计划收入，实际成本等信息进行整合关联计算，计算实际成本费用随时间变化的曲线图，对比计划成本费用与实际成本费用的差异，从而查找造成差异原因，制定合理的解决办法，优化施工成本。根据工程量和施工进度的实际需要，结合施工现场设施情况，科学合理安排施工人员数量，避免员工窝工或设备闲置，充分利用施工场地，资源优化流程合理安排施工资源，最终实现优化施工资源。
4.8施工信息管理方式优化
车站以信息管理平台为载体，以BIM施工模型为核心，将BIM施工模型导入信息管理平台，以此为基础进行施工信息管理。施工现场管理人员能够利用手机客户端将进出施工现场的材料、机械以及其他临时设施及时拍照上传至信息管理平台与施工模型进行关联，确保管理信息的准确性。同时也可以将现场发现的安全、质量、文明施工等问题上传至该平台，实现施工问题可视化。管理人员在办公室信息管理平台电脑端根据自己的权限查看属于自己管理的范围是否存在问题，针对存在的问题及时处理并通过信息管理平台反馈给施工现场工作人员，达到优化施工沟通方式，实现协同工作，提高沟通交流效率的目的。

5地铁暗挖车站施工保护管理的分析

5.1严格根据要求进行施工

地铁暗挖车站施工中采用的方法及辅助工法等要严格按照相应的规则来设计计划、措施和作业规程，这些设计好后应经过上级部门和安全监理的审核批准后方可进行施工。在上报时，每一环节步骤都需做到详细的交底，保证施工工作的安全进行。如在施工过程中，设计发生变动或者更改，也需上报上级部门和安全监理，得到确认后方可继续施工。在施工期间，应确保施工机械的安全运转，密切观测周边建筑物等的变化情况，依据变化及时作出相应的调整，保证施工周围建筑的安全;

5.2做好安全警示工作

地铁暗挖车站施工现场自始至终应按照《安全标志》等相关规定设置警示标志，确保安全施工，在特殊地点如易燃易爆的地方也需放置警示标志。考虑周全，按照规定作好一切安全警示工作，避免危害事故的发生。

5.3作好地铁暗挖车站施工的应急预案

由于地铁暗挖车站施工具有不开放性、复杂性等特性，因此对施工工作中可能出现的事故作好应急预案，可以在事故发生时有效地减少人员伤亡和财产的损失。设立固定的抢险单位，做好定期的演练工作。安全监理需按照国家相关的规则条例，作好安全管理的工作，发挥安全监管的重要作用。加强地铁暗挖车站施工人员的安全意识。在地铁暗挖车站施工前，需对工程各个环节的施工人员进行系统严格的安全意识培训，不做表面文章，切实加强施工人员的安全意识，同时让施工人员熟知应急预案，确保工程施工的安全，也进一步保障施工进度能够稳步推进。

结语

总之，对于现代化城市的发展而言，切实离不开地铁这一重要的交通设施，从而对于地铁的建设，进行车站暗挖时，也更是需要注重安全和稳定，从而需要做好施工之前的规划和设计，以及重要的勘察，进而施工过程做好技术落实和材料应用，这样能够更全面的保障施工作业的效果体现。

参考文献：

[1]戴东利.基于BIM技术的市域铁路工程项目管理应用技术研究[D].华东交通大学,2019

[2]何勇.基于BIM技术的潍坊北站地铁施工关键技术研究[D].兰州理工大学,2019