BIM技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮著重要作用，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)單位、施工單位和業(yè)主等開(kāi)始應(yīng)用BIM技術(shù)。BIM技術(shù)在地鐵類(lèi)項(xiàng)目的應(yīng)用起步雖然較晚，但應(yīng)用價(jià)值日益凸顯。

如今隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，越來(lái)越多的城市開(kāi)始修建地鐵，我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而，地鐵施工條件復(fù)雜，各專(zhuān)業(yè)間的交叉作業(yè)多，傳統(tǒng)的基于二維圖紙的管理方式已經(jīng)難以滿(mǎn)足地鐵工程的項(xiàng)目管理。因此，引入BIM技術(shù)，輔助地鐵工程施工項(xiàng)目管理十分有必要。一方面，BIM技術(shù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、處理能力為地鐵項(xiàng)目的施工提供了強(qiáng)有力的支撐；另一方面，BIM技術(shù)為項(xiàng)目的各參建方提供了一個(gè)統(tǒng)一、高效的協(xié)同工作與交流平臺(tái)。下面就以長(zhǎng)沙地鐵5號(hào)線(xiàn)項(xiàng)目為例，梳理BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目施工階段的應(yīng)用，介紹BIM技術(shù)為項(xiàng)目帶來(lái)的效益。

一、項(xiàng)目概況

1. 總體工程概況

長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線(xiàn)是長(zhǎng)沙市軌道交通“米”字型骨干網(wǎng)絡(luò)的南北向主干線(xiàn)，北起星馬安沙鎮(zhèn)，途徑萬(wàn)家麗路、環(huán)保大道，接入暮云組團(tuán)，線(xiàn)路全長(zhǎng)35.7km，共設(shè)車(chē)站26座、1段1場(chǎng)、主變電站2座，控制中心利用2號(hào)線(xiàn)杜花路控制中心（與1、2、3、4號(hào)線(xiàn)共享）。軌道交通5號(hào)線(xiàn)在洪山路與3號(hào)線(xiàn)、在晚報(bào)大道與7號(hào)線(xiàn)、在萬(wàn)家麗廣場(chǎng)站與2號(hào)線(xiàn)、在人民東路與6號(hào)線(xiàn)、在勞動(dòng)?xùn)|路與4號(hào)線(xiàn)、在木蓮沖路與9號(hào)線(xiàn)、在湘府東路與8號(hào)線(xiàn)、在韶山南路與7號(hào)線(xiàn)、在中信新城站與1號(hào)線(xiàn)共形成9處換乘，此外在中信新城站與長(zhǎng)株潭城際鐵路換乘。

2. 一標(biāo)段工程概況

長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線(xiàn)一期工程一標(biāo)段由中國(guó)中鐵股份公司總承包，承包任務(wù)為時(shí)代陽(yáng)光大道站～萬(wàn)家麗廣場(chǎng)站（不含)土建及軌道工程，全標(biāo)段正線(xiàn)長(zhǎng)約22.4km，含9個(gè)車(chē)站、9條盾構(gòu)區(qū)間、1條暗挖區(qū)間（存車(chē)線(xiàn)）。

3. 二工區(qū)工程概況

中鐵航空港集團(tuán)第二工程有限公司負(fù)責(zé)施工的長(zhǎng)沙市軌道交通5號(hào)線(xiàn)一期工程土建一標(biāo)二工區(qū)工程，包含木蓮沖站、雨花廣場(chǎng)站、曲塘路站、木蓮沖站四個(gè)地下車(chē)站，其中木蓮沖站、勞動(dòng)?xùn)|路站為換乘站，雨花廣場(chǎng)站、曲塘路站為一般車(chē)站。

其中，魯班軟件負(fù)責(zé)實(shí)施木蓮沖站與勞動(dòng)?xùn)|路站兩個(gè)地下車(chē)站，全面指導(dǎo)這兩個(gè)站點(diǎn)的BIM應(yīng)用。

圖1 長(zhǎng)沙5號(hào)線(xiàn)走向示意圖

二、BIM應(yīng)用點(diǎn)

2.1 BIM在施工前的應(yīng)用

1. 模型創(chuàng)建

依據(jù)項(xiàng)目建模標(biāo)準(zhǔn)、交互規(guī)范和應(yīng)用要求分別采用魯班土建、魯班鋼筋完成土建、鋼筋專(zhuān)業(yè)模型建模工作，將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維可視化模型的同時(shí)也保證了模型整合、信息傳遞的流暢性。

圖2 土建模型

圖3 鋼筋模型

2. 圖紙問(wèn)題發(fā)現(xiàn)

通過(guò)BIM模型的建立，發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)階段存在部分問(wèn)題，對(duì)于相應(yīng)的問(wèn)題在現(xiàn)場(chǎng)施工前解決，可以很好的為項(xiàng)目節(jié)約人力、物力、財(cái)力。目前已于項(xiàng)目部核實(shí)圖紙問(wèn)題共計(jì)68個(gè)。

圖4 圖紙問(wèn)題

3. 碰撞檢查 

工程碰撞一直是施工難以全部杜絕的重點(diǎn)，最直接的影響就是材料的浪費(fèi)、成本的增加甚至延誤工期，若前期能夠發(fā)現(xiàn)全部的碰撞點(diǎn)，則對(duì)工程產(chǎn)生極大的價(jià)值，可以保證施工順利實(shí)施，杜絕碰撞，若碰撞地方無(wú)法返工，則提前與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，避免工期延誤。對(duì)此，魯班工程顧問(wèn)在項(xiàng)目部工程部的全力配合協(xié)助下，通過(guò)魯班BIM的碰撞檢查對(duì)工程主體與鋼柱之間完成一次碰撞分析，共發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)33個(gè)碰撞點(diǎn)。

圖5 碰撞分布列表

圖6 碰撞點(diǎn)

2.2 BIM在施工階段的應(yīng)用

1. 成本管理 

將木蓮沖站以及勞動(dòng)?xùn)|路站清單綜合單價(jià)錄入BIM系統(tǒng)中。將造價(jià)信息與模型相關(guān)聯(lián)，便于成本管理部門(mén)快速統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目各階段直接工程費(fèi)用。且通過(guò)MC可直觀(guān)快速地將本項(xiàng)目計(jì)劃成本與實(shí)際成本進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)成本上存在的問(wèn)題，調(diào)整策略，及時(shí)糾偏。

圖7 MC成本分析統(tǒng)計(jì)表

2. 施工場(chǎng)布及漫游

根據(jù)施工場(chǎng)地以及周邊道路情況，本項(xiàng)目已經(jīng)模擬整個(gè)施工場(chǎng)地布置，合理安排施工區(qū)域、材料堆場(chǎng)、施工車(chē)輛進(jìn)出門(mén)位置等。通過(guò)綜合場(chǎng)布BIM模型，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行科學(xué)的三維立體規(guī)劃，包括施工區(qū)、結(jié)構(gòu)加工區(qū)、材料倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)材料堆放場(chǎng)地、現(xiàn)場(chǎng)道路等的布置，可以直觀(guān)的反映施工現(xiàn)場(chǎng)情況，減少施工用地、保證現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆窌惩ā⒎奖闶┕と藛T的管理，有效避免二次搬運(yùn)及事故的發(fā)生。

圖8 項(xiàng)目施工場(chǎng)布圖

3. 高大支模查找

高大支模部位的支模支撐施工，是施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)，對(duì)保證施工質(zhì)量，確保施工安全至關(guān)重要。結(jié)合高支模區(qū)域篩選條件，對(duì)木蓮沖地鐵站進(jìn)行篩選，通過(guò)BIM平臺(tái)輸入篩選條件，在自動(dòng)查找生成的區(qū)域中再次復(fù)核，為專(zhuān)項(xiàng)施工方案的編制與需要專(zhuān)家論證的高支模區(qū)域提供依據(jù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在木蓮沖地鐵站-1、-2、-3層共篩選出81處高大支模。

圖9 高大支模查找

4. 施工模擬建造

通過(guò)BIM技術(shù)完成三維建造模擬用于指導(dǎo)施工，在真實(shí)施工之前優(yōu)化出的施工方案，盡最大可能實(shí)現(xiàn)“零碰撞、零沖突、零返工”，從而大大降低返工成本，減少資源浪費(fèi)與沖突及安全問(wèn)題。

根據(jù)開(kāi)挖施工方案，利用BIM模擬土方開(kāi)挖。可預(yù)先了解方案的可實(shí)施性，利于多方案比選，確定最終的開(kāi)挖方案。也利于與班組進(jìn)行三維交底開(kāi)挖方案，提高工作效率。

圖10 土方開(kāi)挖模擬

根據(jù)支撐拆除施工方案，利用BIM模擬勞動(dòng)?xùn)|路支撐拆除全過(guò)程。可預(yù)先了解方案的可實(shí)施性，利于多方案比選，確定最終的支撐拆除方案。也利于與班組進(jìn)行三維交底支撐方案，提高工現(xiàn)場(chǎng)安全管理。

圖11 支撐拆除模擬

5. 進(jìn)度管理

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所提供計(jì)劃進(jìn)度安排，通過(guò)與BIM模型進(jìn)行管理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度進(jìn)行形象模擬，過(guò)程中與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行結(jié)合通過(guò)模型對(duì)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行直觀(guān)對(duì)比。通過(guò)這種施工模擬可以很好的控制生產(chǎn)周期，提前準(zhǔn)備好人材機(jī)，能有效的減少工期及材料，人力等浪費(fèi)。

圖12 勞動(dòng)?xùn)|路進(jìn)度模擬視屏截圖

6. 資料管理

基于BIM技術(shù)的業(yè)主方檔案資料協(xié)同管理平臺(tái)，可將施工管理中、項(xiàng)目竣工和運(yùn)維階段需要的資料檔案（包括驗(yàn)收單、合格證、檢驗(yàn)報(bào)告、工作清單、設(shè)計(jì)變更單等）等列入BIM模型中，實(shí)現(xiàn)高效管理與協(xié)同。2017年5月已上傳資料175份。

圖13 資料管理

7. BV應(yīng)用及管理

采用移動(dòng)終端（智能手機(jī)、平板電腦）采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量缺陷、安全風(fēng)險(xiǎn)、文明施工等數(shù)據(jù)資料，與BIM模型即時(shí)關(guān)聯(lián)，方便施工中、竣工后的質(zhì)量缺陷等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選及確認(rèn)被授權(quán)的管理人員通過(guò)BIM瀏覽器實(shí)時(shí)得到通知并查看。在安全、質(zhì)量會(huì)議或者每周例會(huì)上統(tǒng)一講解、統(tǒng)一解決，大大提高了工作效率，為班組進(jìn)行績(jī)效評(píng)估提供了重要的依據(jù)。

有效實(shí)現(xiàn)全員參與安全質(zhì)量管理：多方參與單位的相關(guān)人員，如業(yè)主方監(jiān)察人員、監(jiān)理人員、施工單位施工員、安全員等；缺陷問(wèn)題的可視化；現(xiàn)場(chǎng)缺陷通過(guò)拍照來(lái)記錄，一目了然；缺陷直接定位于BIM模型上；讓管理者在辦公室即可隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量缺陷安全風(fēng)險(xiǎn)因素；有效的協(xié)同共享，提高各方的溝通效率；實(shí)施周期短，便于維護(hù)。2017年5月已上傳相關(guān)照片50份。

圖14 BE客戶(hù)端的現(xiàn)場(chǎng)照片掛接

三、BIM應(yīng)用價(jià)值

通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，為中國(guó)中鐵航空港長(zhǎng)沙軌道交通5號(hào)線(xiàn)項(xiàng)目帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的益處。

這些益處主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

（1）成本管理，通過(guò)工程量計(jì)算、兩算對(duì)比、施工段提取工程量以及利用5D模型進(jìn)行成本管理。創(chuàng)造直接及間接效益共計(jì)30萬(wàn)元。

（2）虛擬建造，通過(guò)圖紙問(wèn)題核對(duì)、碰撞檢查、施工場(chǎng)布模擬及鋼支撐拆除模擬等創(chuàng)造直接及間接效益共計(jì)40萬(wàn)元，節(jié)約工期25天。

（3）綜合管理，通過(guò)資料管理、BV應(yīng)用管理以及鋼筋現(xiàn)場(chǎng)管控等創(chuàng)造直接及間接效益20萬(wàn)元。減少各方溝通時(shí)間20天。

（4）社會(huì)效益，自BIM技術(shù)實(shí)施以來(lái)，得到了業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理的一致好評(píng)，樹(shù)立了企業(yè)及項(xiàng)目科學(xué)管理、技術(shù)先進(jìn)的品牌形象。

綜上所述，BIM技術(shù)為本項(xiàng)目帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，避免因返工風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的直接與間接損失經(jīng)濟(jì)約90萬(wàn)元，避免因返工風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的工期損失約25天，節(jié)約與設(shè)計(jì)、分包等各方溝通時(shí)間約20天。

四、結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)沙地鐵5號(hào)線(xiàn)是長(zhǎng)沙市首批應(yīng)用BIM 技術(shù)的地鐵工程，通過(guò)BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地鐵工程的可視化、形象化、信息化、精細(xì)化，為項(xiàng)目各參與方提供交流順暢、協(xié)同工作的平臺(tái)，采用 BIM技術(shù)進(jìn)行隧道施工取得了良好成效，顯著縮短了工期，提高了施工質(zhì)量，節(jié)省了成本和造價(jià)，為施工企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。

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