浅谈基于BIM的暗挖地铁车站工筹管理

浅谈基于BIM的暗挖地铁车站工筹管理

王文娟

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310000

摘要：城市轨道交通沿线基本为城市建成区，居住人口密集，环境敏感性高。经过区域多为商业或居民聚集区，周边的学校、居住区及医院较多，绿色生态要求高。施工不可避免产生的噪声、振动、粉尘、废弃物等，社会关注度极高，文明施工要求严格。为有效避免明挖法施工对交通的不利影响，优先采用暗挖法施工，并以机械化施工为主。项目包括前期工程、土建工程、轨道工程、装饰装修工程等。项目规模大，涉及专业多，施工组织协调及管理要求高。如何科学组织、精心规划，确保工程建设全面履约是本项目管理的重点。为保证安全、质量、文明施工、职业健康及环保等各项管理目标实现，利用先进的技术手段，引进先进的信息管理系统，加强各类信息传递及管理，以信息化技术优化施工组织并指导施工；全过程利用BIM应用系统，通过BIM三维技术进行可视化安全、技术等的交底，全面提高劳动生产率，提高安全质量管控水平。

关键词：暗挖车站施工 BIM技术 工筹模拟

引言

地铁施工是一个全方位的动态过程，随着地铁工程规模不断扩大、施工工艺不断增多、复杂程度不断提高，使得地铁施工项目管理变得极为复杂。具有工程量大、项目参与方多、现场管理困难、工艺复杂等特点。分部施工空间狭窄、施工步序多、工序转换复杂，施工干扰大。部分车站出入口及安全出口暗挖段需通过主体隧道开辟工作面进入施工，出碴进料困难，施工干扰大，施工组织困难。

传统项目管理中常用于表示进度计划的甘特图，由于专业性强、可视化程度低，无法清晰的展示施工进度和各种复杂关系，更难以清晰、准确的表达工程施工的动态变化过程。一般方案和计划编制，仅凭过去的经验，没有对方案和计划采取可视化验证，极容易出现实际进度与计划进度不匹配，导致整体进度不达标，工期不能按时完成。 建筑信息模型（BIM），是采用三维和四维信息技术协同设计施工，虚拟仿真工程量计算、工程造价管理、施工设施运行的技术和管理手段。

1、BIM技术的特点

建筑信息模型（BIM），是采用三维和四维信息技术协同设计施工，虚拟仿真工程量计算、工程造价管理、施工设施运行的技术和管理手段。在西方发达国家及日本、新加坡等国，在工程建设领域的取得了良好的发展。不可否认，BIM信息化工具与装配式建筑建造方式的融合，是时代发展的产物，是现代建设工程领域的需要。

BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台，

1.1可视化

在车站主体施工前，利用BIM技术可视化特点，将平面表达的二维图纸转变为三维可视化模型。能够更加清晰的理解设计师的设计意图，在项目的设计、建造过程中，使得相关的沟通、讨论、决策都更加轻松与便捷。同时，地铁施工施工过程中，借助BIM技术建立的三维信息模型能够为施工人员提供清晰且具体的参考依据，便于现场作业人员对施工任务的理解，控制现场施工质量。

1.2协调性

通过BIM技术可以得到最准确的工程基础数据，并可将工程基础数据分解到构件级和材料级，以便随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，并将各种对比数据与施工方、监理方、业主和有关管理人员同步共享，让各方互相进行有效的协调，全面掌控工程项目的各种问题和情况。

1.3模拟性

借助BIM技术对施工组织的模拟，管理人员能够非常直观的了解如施工通道挑顶进车站、车站主体进附属等关键部位的施工工序和施工方案，并能清晰把握该部位的施工难点和要点。同时，还能以BIM视频形式向作业工人进行施工工序技术交底，甚至还可以进一步对原施工方案进行优化和改善。

通过将BIM技术与施工进度计划相衔接，将时间信息与空间信息整合在一个可视的4D模型中，直观精确反映整个建筑的施工过程，对施工进度、质量和资源进行统一管控，既可以缩短工期，还可以降低成本并提高质量。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位进行模拟以提高计划的可行性，

在早期设计阶段中，就可以发现后期实际施工阶段会出现的各种问题，以便进行提前处理；在后期实际施工阶段中，可以对施工活动进行可行性指导，如施工方案以及人员、材料的合理配置和使用，从而在最大范围内实现各种资源的优化和合理运用。

1.4可重复利用

通过BIM模块化的方式，在一个工程项目建立BIM信息之后，在保存信息模拟过程和积累经验的基础上，能够获得传统方式难以留存的知识和技能，以便在下一个类同的工程项目中加以引用，达到同样工作只做一次的“标准化”目标。

1.5高效性

利用BIM技术可以十分便捷地获得工程图样和图纸，这种利用计算机制作的工程图样和图纸不但可以节省大量的绘图时间和人工，而且还能依据各种施工的实际需求绘制出多维空间、多种形式的工程图样和图纸。

2、基于BIM技术的可视化工筹模拟工作流程

BIM-4D进度计划模拟应用过程介绍：

图2 进度模拟流程图

1)数据准备。收集施工图深化设计模型；编制施工进度计划的资料及依据，确保数据的准确性。

图3 设计资料收集

图4 深化施工模型

2)将施工活动根据工作任务分解结构要求，分别列出各进度计划的活动内容；根据施工方案确定各施工流程及逻辑关系，制定初步施工进度计划。

图5 土建1标工程进度计划甘特图

3）将初步施工进度计划与施工图深化设计模型通过fuzor软件关联生成施工进度模拟模型。

图6  Revit模型导出设置

图7 盘桂路站工筹与BIM模型关联

4）利用施工进度模拟模型进行可视化施工模拟，检查施工进度计划是否满足约束条件、是否达到最优状况。

图8 基于可视化三维工筹模拟讨论

5）针对问题优化工筹，对调整后的工筹进行可视化验证，根据最优工筹调整资源配置，进行现场实施。

图9 工筹调整，资源配置重置

3、应用价值

（1）通过4D-施工模拟提前校验，发现初始施工进度编制存在较大问题。通过三维模型的提前校验，排除在进度进度编制中方案不合理问题，优化方案，提前发现并解决问题，提高项目的组织管理质量。基于进度模拟，下一步开展在资源组织模拟。人力组织模拟通过结合施工进度计划综合分析，优化项目施工各阶段的人力需求，优化人力， 组织计划，资金组织模拟可结合施工进度计划以及相关合同信息，明确资金收支节点，协调优化资金组织计划。通过项目应用，优化项目管理机制、优化施工方案。

（2）城市轨道交通工程建设涉及多个单位和专业人员之间的相互配合，通过BIM软件可以将二维的平面图纸转化成更加生动直观的三维立体模型，以真实感和直接的视觉冲击，能有效节省读图和汇报时间、便于非工程类专业人员理解设计及汇报意图，从而便于加强各参建单位之间的沟通质量和效率，更利于施工问题的解决。

（3）降低施工图纸的识图误差。借助BIM技术进行施工工艺模拟，加深参建各方人员对图纸、方案的理解，管理人员能够非常直观的了解关键部位的施工工序和施工方案。可视化、易理解的三维模型更有利于各项目参与方之间方案的交流与审核，促进项目理解以及各方共识的达成。提升项目组织管理效果。

（4）车站暗挖三维可视化施工工艺模拟可作为标准工艺动画存入集团工艺库，可重复使用。

4、总结

随着BIM技术在城市轨道交通领域的应用逐渐深入，在施工阶段BIM应用通过施工专项方案模拟与优化、施工进度的科学管理及竣工模型构建等多项应用点的开展，减少工期，提高施工质量，促进施工安全，控制项目造价，提高施工管理水平。

参考文献：

[1]中国建筑施工行业信息化发展报告（2014）--BIM应用与发展[M].北京：中国城市出版社，2014.

[2]张建平，BIM在国内的研究、应用及发展[R].

[3]BIM学习网 BIM论文参考：浅析BIM技术的应用现状及未来发展前景展望

[4]中达bim365  BIM技术是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达