BIM技术在地铁土建施工中的应用

杜 航 航

(华北水利水电大学土木与交通学院,河南 郑州 450045)

随着我国经济快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧增加，交通拥堵问题愈发严重，修建地铁成为越来越多大型城市的选择[1]。BIM技术作为建筑产业信息化的重要手段，为建筑的设计、施工和后期运营维护带来变革[2]。本工程主要在地铁土建施工阶段运用BIM技术进行施工场地布置、管线改迁、复杂钢筋节点排布、图纸审查、工程量计算、质量管理，对以后BIM技术在同类工程中的推广应用具有一定的借鉴意义。

1 工程概述

郑州市地铁某车站，为地下3层双柱三跨岛式车站，设有4个出入口，2组风亭。车站采用明挖法施工，地连墙加内支撑的支护体系，基坑开挖面积约4 179 m2。车站主体结构采用混凝土箱型结构，外包长度203.08 m，标准段宽22.9 m，站台宽14 m，总建筑面积18 678 m2。

2 BIM在地铁土建施工中的应用

2.1 场地布置

由于车站位于主城区道路交叉口，周边环境复杂场地狭小，为确保施工各阶段各工序能合理衔接必须对施工现场进行合理的规划，根据车站规模及周边场地情况的图纸，利用BIM模型的可视化对拟建工程的施工场地进行机械布置，对现场的道路、材料堆放等进行合理调整，完善场地各功能区的最佳布置形式，形成两种布置方案，经过比选确定方案二为最佳场布方案。

现场场布方案确定后，对场布方案的实施进行可视化展示，采用lumion创建场布漫游，并通过720云生成二维码展示在现场关键位置，直观展示现场布置情况，如图1所示。

通过模型提取场地布置临建材料用量，自动生成材料明细表指导材料的采购，有效控制材料成本，如表1,表2所示。

表1 矮护栏明细表

表2 高护栏明细表

利用BIM模型的可视化进行三维立体施工规划，为施工现场布置提供可视化参照，提高了施工效率；通过比选，钢筋加工区占地减少了100 m2；道路硬化节省占地150 m2；机械施工区与钢筋加工区实现了有效分离，减少了交叉施工干扰。

2.2 管线改迁

车站基坑周边有电力、热力、雨水、燃气、给水等管线，在基坑施工前需迁改绕行基坑，前期提供的设计路由通过CAD图纸展示，图纸仅仅通过标注管线设计高程的方式提供竖向坐标参数，缺少立面和剖面视图，无法直观地展示基坑及周边建构物与管线竖向相对位置关系。设计深度无法满足施工需要，往往在后期迁改过程中，发现管线与管线及附近建筑物之间存在各种高程及位置冲突，导致二次迁改，延误工期。

通过BIM技术创建各种管线和围护结构模型，展示了管线穿越围护结构的相对位置关系。其中，电力管线穿基坑南端头地连墙，规划向南绕行，通过模型展示发现电力管线原路由东迁至广电大厦门前距离大门过近影响内部人员出入，且其路由与周边热力、给水高程存在冲突，迁改空间狭窄。项目通过合理优化路由避开大厦门前施工,缩短了40%的迁改长度，减少了对大厦的影响，节省了费用15万元，缩短了管线迁改的施工工期20 d，如图2所示。

2.3 复杂钢筋节点排布

车站主体结构各构件节点处钢筋排布复杂，设计图纸现场指导性差，通过对复杂节点处钢筋进行排布，输出钢筋下料单，以指导现场施工，并采用720云生成二维码在现场各个工作面进行展示，方便工人随时扫码确认节点做法，能有效指导现场施工，大大提高了施工的精准度，如图3,图4所示。

2.4 图纸审查

在主体结构模型建立的过程能发现很多图纸问题，诸如柱构件尺寸标注不清、标高错误、平立面图不对应等。在模型创建过程中可以对施工图进行辅助审查，将这些问题汇总，以备在图纸会审会议中进行协商。在CAD图纸中不易发现的问题在三维的BIM模型中即可直观地反映出来。

2.5 工程量计算

因各个车站基坑形式复杂多样，基坑宽度也不尽相同，基坑标准段设置为直支撑、盾构井处则为斜撑，长短不一，而市场上钢支撑均为固定长度的规格，需通过合理配置及结合活络头调整范围综合选取组合长度，常常出现进场长度选取不合适而频繁退场的情况。通过创建支撑各配件自适应族，载入围护结构基坑模型，能快速匹配最佳组合长度，并生成明细表，提高了钢支撑安装的精确度，方便了支撑材料的采购，如表3所示。

表3 钢支撑明细表

2.6 碰撞检测

在车站围护结构施工完成后，创建主体结构模型，通过Navisworks对围护结构与主体结构进行碰撞检查，发现局部存在21处碰撞点，其中均为临时立柱与主体结构梁构件平面位置存在冲突。项目部立即组织对车站临时立柱与主体结构梁冲突情况讨论解决方案，因其涉及结构受力安全，一致认为需调整立柱位置，如图5所示。

通过查看图纸并与设计院沟通协商，为避免对后期施工带来麻烦确保结构安全，在图纸会审时对相关格构柱位置进行了优化调整。项目部对变化部分进行了二次交底，减少了施工过程中出现大量变更的可能性，避免了大量的返工，保障了工程进度。

2.7 质量管理

为满足质量要求，质量管理过程中充分利用轨道公司地铁隐患手持端和一建集团云建造系统，实现质量隐患的提出、整改、复查、预警等功能，有效加强了工程质量管理的过程控制，优化了工程质量管理的效果，提高了各项质量管理活动的效率，对各问题进行及时整改，从而达到预定质量目标，如图6，图7所示。

3 结语

随着城市地铁的大规模修建，BIM技术在地铁施工中的应用会越来越广泛和深入。BIM技术在本项目的应用在缩短工期、降低经济成本、提高质量等方面取得了良好收益，对以后同类工程具有借鉴意义。