BIM技術(shù)在廣州地鐵18號(hào)線施工中的應(yīng)用

地鐵施工項(xiàng)目具有場(chǎng)地線路長(zhǎng)、環(huán)境復(fù)雜、安全風(fēng)險(xiǎn)大、涉及人員機(jī)械眾多和社會(huì)關(guān)注度高等特點(diǎn)。通過(guò)以BIM為代表的信息化手段提升地鐵施工的管理能力是實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)信息化的重要途徑。作為建筑行業(yè)信息化的重要解決方案之一，BIM技術(shù)也越來(lái)越多地用于解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。許多學(xué)者結(jié)合案例研究BIM技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新和應(yīng)用。張金偉等介紹了BIM技術(shù)在北京地鐵19號(hào)線工程項(xiàng)目中應(yīng)用的方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；程馬遙等為借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)基坑的虛擬施工開(kāi)挖，提出了一種新的車(chē)站基坑明挖法施工方案；何躍川等針對(duì)青島地鐵8號(hào)線項(xiàng)目，集成BIM和GIS技術(shù)研發(fā)了一套數(shù)字化管控平臺(tái)，較好地解決了軌道交通施工過(guò)程中處理進(jìn)度管理信息速度慢、無(wú)法對(duì)偏差進(jìn)行預(yù)警等問(wèn)題；張志偉等為解決北京地鐵19號(hào)線平安里站風(fēng)險(xiǎn)巡視效率低、主觀能動(dòng)性差、協(xié)同度低等問(wèn)題，搭建了BIM-GIS三維場(chǎng)景，提高了現(xiàn)場(chǎng)管理的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力；吳衛(wèi)民等為解決地鐵車(chē)站施工難以協(xié)調(diào)、進(jìn)度與成本控制要求高等問(wèn)題，綜合利用BIM技術(shù)與信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)，提出了實(shí)時(shí)施工模型以及施工模擬流程；何高峰等以南寧地鐵2號(hào)線為對(duì)象，建立了隧道BIM結(jié)構(gòu)模型與三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)了地鐵隧道三維可視化、安全預(yù)警預(yù)報(bào)和結(jié)構(gòu)分析等功能。廣州地鐵18號(hào)線某施工分部包含2座盾構(gòu)井，3段盾構(gòu)區(qū)間，位于18號(hào)線橫瀝站至番禺廣場(chǎng)站之間，全長(zhǎng)約8?000?m。沿途穿越水道、水塘、居民住宅、苗圃地、既有道路、高架橋等。該施工分部工程環(huán)境復(fù)雜，施工涉及人員和機(jī)械眾多，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，提高施工的信息化水平，解決了施工難題。1、BIM族庫(kù)與模型建立為提高施工現(xiàn)場(chǎng)模型的建立水平和速度，建立針對(duì)地鐵施工的BIM標(biāo)準(zhǔn)化族庫(kù)，包括臨時(shí)設(shè)施、地鐵結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備等。標(biāo)準(zhǔn)化的族庫(kù)可任意對(duì)模型尺寸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，使同類型的族可通過(guò)參數(shù)的變化進(jìn)行使用，提高建模效率。地鐵建設(shè)設(shè)計(jì)和施工階段建立族庫(kù)的主要目的是保證設(shè)計(jì)及建模的高標(biāo)準(zhǔn)、高效率、高質(zhì)量。BIM族庫(kù)建立完成后可積累下來(lái)成為項(xiàng)目部的族庫(kù)數(shù)據(jù)財(cái)富，為未來(lái)項(xiàng)目的高效率、高質(zhì)量建立BIM模型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。部分族庫(kù)如圖1所示。（a）（b）（c）圖1部分BIM族庫(kù)展示（a）管片；（b）人員出入口；（c）大門(mén)族庫(kù)建立后，根據(jù)施工圖紙進(jìn)行本項(xiàng)目整體模型及周邊場(chǎng)地的搭建；主要包含主體土建、中間風(fēng)井、盾構(gòu)井、施工機(jī)具、基坑等BIM模型。BIM模型初步建模完成后，對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)、更新，竣工匯總、各專業(yè)交接處理，包括日常數(shù)據(jù)匯總、整理、施工過(guò)程的工程資料輸入等。在過(guò)程中對(duì)BIM模型不斷進(jìn)行深化，最后形成一套精細(xì)化較高的BIM模型。2、場(chǎng)地漫游BIM模型建立時(shí)，場(chǎng)地布置模型是一個(gè)重要項(xiàng)目。根據(jù)施工組織中的場(chǎng)地布置圖和現(xiàn)場(chǎng)照片對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布置建立場(chǎng)地布置模型。在模型建立過(guò)程中使用族庫(kù)建立現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械、臨時(shí)設(shè)施等模型，以提高建模效率和規(guī)范性。對(duì)場(chǎng)地布置BIM模型進(jìn)行漫游瀏覽，可幫助現(xiàn)場(chǎng)施工人員直觀、快速地了解和熟悉現(xiàn)場(chǎng)（圖2）。圖2現(xiàn)場(chǎng)布置漫游瀏覽效果3、三維技術(shù)交底傳統(tǒng)的施工技術(shù)交底多采用二維圖紙或文本，當(dāng)節(jié)點(diǎn)過(guò)于復(fù)雜時(shí)，施工工藝很難交代清楚，導(dǎo)致技術(shù)交底十分困難。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行BIM建模，利用BIM的三維可視化功能對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工藝、工序進(jìn)行模擬，使技術(shù)交底更加通俗、直觀，提高了交底效率。通過(guò)召開(kāi)基于BIM模型的三維可視化技術(shù)交底會(huì)議，實(shí)現(xiàn)直觀的技術(shù)交底，大幅提高了溝通效率。4、BIM+地理信息將局部的地鐵BIM模型與地鐵沿線的地理信息統(tǒng)一集成在一個(gè)項(xiàng)目管理平臺(tái)當(dāng)中，可使微觀的地鐵BIM模型與宏觀的地理信息在同一管理平臺(tái)中形成對(duì)照，方便對(duì)地鐵等長(zhǎng)線工程的BIM模型管理。對(duì)地鐵施工范圍內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)了地理信息與BIM模型的結(jié)合展示，可為地鐵施工提供參考。圖3為項(xiàng)目管理平臺(tái)中的BIM與地理信息界面。（a）（b）圖3BIM與地理信息的統(tǒng)一集成平臺(tái)（計(jì)算機(jī)截圖）（a）地理信息；（b）BIM模型5、基于BIM的地鐵工程管理平臺(tái)為全面提高施工的信息化水平，本工程搭建了基于BIM的地鐵工程施工管理平臺(tái)，通過(guò)明確每個(gè)部門(mén)和人員的應(yīng)用職責(zé)，將BIM應(yīng)用的具體任務(wù)落實(shí)到每個(gè)施工人員。全員工作流程和職責(zé)分配包括工程部、BIM技術(shù)部、安保部、質(zhì)量部、設(shè)備部、檔案部、盾構(gòu)隊(duì)、現(xiàn)場(chǎng)部等在內(nèi)的各個(gè)部門(mén)，每個(gè)部門(mén)均有相應(yīng)的任務(wù)，保證了現(xiàn)場(chǎng)BIM工作的落地，使BIM的應(yīng)用貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的各工作部分。平臺(tái)的組成結(jié)構(gòu)分為存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、模型層、應(yīng)用層、界面層（圖4）。圖4基于BIM的地鐵工程管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意各層級(jí)的組成及作用如下。5.1存儲(chǔ)層存儲(chǔ)層由全局BIM數(shù)據(jù)庫(kù)和多個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)組成，其中分布數(shù)據(jù)庫(kù)中只包含某一專業(yè)或部分的BIM模型，多個(gè)分布數(shù)據(jù)庫(kù)共同組成全局BIM數(shù)據(jù)庫(kù)。全局BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存有項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的全部BIM模型。根據(jù)BIM模型的位置和專業(yè)種類，將BIM模型分類存儲(chǔ)到BIM分布數(shù)據(jù)庫(kù)。BIM分布數(shù)據(jù)庫(kù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中的BIM模型均可與數(shù)據(jù)層的BIM數(shù)據(jù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)交互，為數(shù)據(jù)靈活調(diào)取等提供保證。5.2數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層包含BIM數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)，平臺(tái)通過(guò)外部接口將來(lái)自存儲(chǔ)層的BIM模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐I(yè)務(wù)邏輯層，滿足業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)BIM模型的使用需要，為其訪問(wèn)和調(diào)用BIM模型數(shù)據(jù)提供接口和渠道。5.3業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理需要和工作流程，業(yè)務(wù)邏輯層整理成系統(tǒng)需要的業(yè)務(wù)邏輯，將現(xiàn)場(chǎng)的管理和工作流程以程序形式體現(xiàn)。施工管理人員通過(guò)程序操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工作業(yè)的信息化管理和控制。借助網(wǎng)絡(luò)接口將該業(yè)務(wù)邏輯程序通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)/局域網(wǎng)上傳到網(wǎng)頁(yè)端，管理人員在網(wǎng)頁(yè)端操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理功能。5.4網(wǎng)絡(luò)通訊層網(wǎng)絡(luò)通訊層主要包括局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩方面的通訊手段，其中局域網(wǎng)方便項(xiàng)目?jī)?nèi)部的信息流動(dòng)，有較高的安全性；互聯(lián)網(wǎng)便于數(shù)據(jù)的跨地域傳輸，有利于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端的信息流動(dòng)。5.5基礎(chǔ)模型層基礎(chǔ)模型層中的數(shù)據(jù)由基本信息模型和4D信息模型組成。其中基本信息模型是來(lái)自存儲(chǔ)層傳來(lái)的模型信息，也包括土建結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、臨時(shí)設(shè)施等模型。將進(jìn)度和時(shí)間信息添加到基本BIM模型上，使基本BIM模型與進(jìn)度時(shí)間相關(guān)聯(lián)，形成4D信息模型?；拘畔⒛Ｐ秃?D信息模型共同構(gòu)成該管理平臺(tái)的信息基礎(chǔ)。5.6應(yīng)用層應(yīng)用層包含現(xiàn)場(chǎng)的各種施工管理業(yè)務(wù)功能，有人員管理、派工單、模型管理、檔案資料管理、資源管理、質(zhì)量安全管理等，其中人員管理可采集和統(tǒng)計(jì)在場(chǎng)的施工人員數(shù)量和個(gè)人信息情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的精細(xì)化管理。根據(jù)每天的施工計(jì)劃和BIM模型進(jìn)行材料和人員分配，提供精準(zhǔn)的派工單，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工人員和材料的高效配置。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)全部BIM模型進(jìn)行分類儲(chǔ)存，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模型的分類管理。現(xiàn)場(chǎng)人員可根據(jù)模型的種類和名稱等信息快速找到想要的模型。將資源和檔案資料等信息錄入平臺(tái)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)集中管理相關(guān)檔案和資源的功能。將現(xiàn)場(chǎng)的安全和質(zhì)量管理巡檢、整改等過(guò)程上傳到該平臺(tái)上，達(dá)到可追溯的質(zhì)量和安全管理的目的，提高現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量和安全管理的水平。5.7界面層上述所有功能均展示到界面層，通過(guò)界面層實(shí)現(xiàn)人員與系統(tǒng)的交互，界面層包括PC端和移動(dòng)智能手機(jī)等硬件。PC端和移動(dòng)智能手機(jī)通過(guò)App、瀏覽器等實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用層功能的操作，以達(dá)到高效管理施工現(xiàn)場(chǎng)的目的。6、結(jié)束語(yǔ)廣州地鐵18號(hào)線施工中，以提高項(xiàng)目施工的信息化水平，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理效率和水平為目的，從多方面應(yīng)用BIM技術(shù)，為BIM在軌道交通工程中的推廣提供了參考。施工實(shí)踐證明，BIM在軌道交通施工中的優(yōu)點(diǎn)如下。（1）BIM模型可使平面圖紙相對(duì)抽象化的工程對(duì)象實(shí)現(xiàn)可視化，提高現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)工程對(duì)象的認(rèn)知能力，對(duì)施工技術(shù)交底、漫游瀏覽等多個(gè)過(guò)程都有積極意義。（2）軌道交通施工現(xiàn)場(chǎng)距離跨度大，涉及施工機(jī)械和人員多，常需多段同時(shí)施工，其施工