BIM技术助力轨道交通项目迈出精益化建造关键第一步

随着我国城镇化的快速发展，城市轨道交通已经大规模发展，轨道交通项目地理环境复杂，工期要求紧，设计与施工复杂，大大增加了投资的管理难度中的应用。BIM技术，可以有效地提高施工和运营阶段的效率。本文通过分析BIM技术在轨道交通项目全生命周期的应用，为轨道交通行业BIM技术的整体发展提供有价值的参考。

1、引言

随着我国城市建设的快速发展，越来越多的人涌入城市，轨道交通的大规模建设迫在眉睫。随着国家大力发展公共建设项目的需要，大型、特大型轨道交通工程项目也越来越多，对轨道交通项目施工和管理技术提出了更高的要求。

轨道交通项目的建设不仅涉及到复杂的地理环境，而且涉及多项复杂工程。首先施工协调困难。铁路、地铁隧道项目中各种管线均呈线型，施工作业面长，且在施工过程中往往伴随着道路施工各建设主体之间沟通存在壁垒。其次，轨道交通设计与施工复杂，如地铁作为城市人流疏散的枢纽，其结构种类繁多、施工条件复杂，仅依靠传统的二维图纸很难提前检测或发现设计中存在的冲突问题。最后，后期的运营、维护、管理时遇到问题不能及时获得所需信息，还需查阅大量的设计、施工文档，极大的影响后期维护效率。这些问题为轨道交通项目的建设带来了大量的负面影响：材料浪费、工期延长、项目生产效率低下等种种问题。

2、BIM在轨道交通项目中的应用

为了提高轨道交通工程的施工和管理的效率，有必要将BIM技术引入到轨道交通工程中来，BIM技术可实现对轨道交通工程设计、项目前期工作的可视化和模拟，规划项目驻地、临时用水电、水泥混凝土拌合站等前期工作提供依据；模拟变更和完善设计方案；在施工阶段，实时监控铁路、地铁、隧道等重点工程施工过程、收集项目各工序的数据、并运用构建的BIM参数化模型所承载的设计信息指导构件标准化生产、智能化控制、规范化装配，对于项目的质量安全等风险及时进行预警，真正实现对施工现场的质量管控。在运维阶段，BIM参数化信息模型为地铁等内部的设备、设施提供了便捷的维护环境。在轨道交通工程项目的全生命周期，BIM技术将为轨道交通工程施工带来巨大的经济效益，设计复核、工序模拟、进度模拟、可视化交底和成本管理等方面的应用，可以减少设计变更，减少返工、提高设计与施工效率，为轨道交通工程的施工建设提供强有力的支持。

BIM技术在创建、计算、管理、共享和应用海量工程项目基础数据方面具有前所未的能力，BIM将设计二维平面图纸，转变为三维可视化多维数据库，为其拓展应用带来了无限的潜力，可科学配置轨交资源、数控现场、有效管控轨交项目，实现项目全生命周期的信息管理。

鲁班基建BIM系统平台管理软件是针对基建项目的设计、施工与运维等特点研发的基建行业的企业级BIM项目管理平台，不仅服务于施工建造阶段，而且还可以服务于后期的运营、维护环节。设计、施工与运维阶段的协同应用将为项目的全生命周期带来巨大的经济效益。鲁班软件在常规的碰撞检查、管线综合优化等功能的基础上，结合GIS、VR技术，推出专业性、适用性、落地性更强的基建专业的BIM系统，促进BIM技术在基建行业的应用落地。

2.1 BIM在轨道交通工程设计阶段的应用

（1）地理数据助力项目正确选址

导入高清地形数据，通过GIS系统完美展现实际地形，直观查看整条路线与周边地形、山川河流的位置关系，支持市政工程的三维仿真方案，结合高精度模型，判断路线规划设计的合理性，及时进行方案调整；多方案比对更便捷，选址效率大幅提高。

（2）直观可视化

与传统设计方式不同，基于BIM的设计是三维设计，所见即所得，设计成果就是三维模型，并不是简单的以纯效果图或者图表的形式来展示，BIM技术可视化的实现降低设计参与者及相关人员对设计意图的理解难度，增强了相关人员的沟通与联动性，令交流更为顺畅，信息互相传达的效率更高。

可视化功能还能协助关键结构设计。隧道、地铁中的隐蔽工程众多，以往只能依靠设计人员的想象力去设计，难道会出现纰漏。BIM软件拥有强大的可视化功能，可以实现隧道体任意角度剖切，协助设计人员查看隐蔽工程的空间与结构。另外，地铁中管线众多，穿插频繁，管线标高难免会出现碰撞，BIM软件业可以协助设计人员查看各支管的信息和精确测量管道间距离，实现最优的设计方案。

（3）加强各专业设计人员的协同

基于BIM技术的设计，可实现多专业、多领域的设计工作人员在统一数据平台沟通协作，可显著提高设计效率，减少不同专业设计人员沟通环节中的信息损失更加顺畅。

2.2 BIM在轨道交通施工设计阶段的应用

（1）快速建模，精确统计工程量

鲁班基建BIM钢筋建模软件是基于Autodesk公司Revit平台，颠覆传统的Revit钢筋配置操作，研发出鲁班钢筋客户端，按照规则快速生成市政各类构件钢筋的软件，成倍提升钢筋模型的建立效率，大幅节省建模时间。按照规则快速生成轨道交通各类构件钢筋的软件，成倍提升钢筋模型的建立效率，大幅节省建模时间。

传统施工过程中的建筑构件、设备的计量工作都是依靠工程量计算软件对CAD图纸的二次建模，费时费力，容易出错，效率和准确性往往得不到保证。BIM模型可充分考虑轨道交通工程的“线型特点”，结合轨道交通工程的工程量计算规则，得出较为准确的工程量计算结果。工作人员可方便快捷的从BIM模型数据库中提取工程量信息，为成本估算、业主方案比选、施工过程中的工程预算和竣工决算提供参考依据。

（2）强化工程质量管理

碰撞检查。运用BIM的碰撞检测技术对施工作业中交叉施工项进行碰撞检测。将各专业的模型组合起来，检查组合之间的合理性，检查地铁隧道结构与结构之间的冲突，结构与机电间的冲突，机电与机电之间的冲突等，将所有的冲突与交叉暴露出来，根据碰撞结果及时调整设计方案，从而提高纸复核的效率。分析碰撞检测报告，对碰撞点进行方案优化。在施工前发现施工方案中的错误，避免方案审批后又重新变更、修改，提高施工效率，强化了质量管理。

管线排布优化。在碰撞检查的基础上，利用BIM技术的虚拟建造功能，结合原有设计图纸的规格和走向，对给排水等各专业管线排布进行优化，改进原有的管线排布冲突，合理优化管线布置。管线优化可以在施工前，提出最优的管线排布方案，有利于减少设计变更，避免实际施工过程中，因排布冲突造成的返工成本，提高施工效率。

施工模拟。地铁等轨道交通一般位于交通运输繁忙或工程管线设施较多的主要车道，涉及的地下施工作业多，施工难度大，故选择合理科学、便捷的施工方案尤为重要。运用BIM技术进行施工方案模拟，对管道的运输、施工过程、机械配置等进行预演，确定施工顺序，比较多种方案的可实施性与便捷性，提前暴露出施工方案中的安全隐患与冲突问题，为施工方案的择优提供依据。此外，施工前对施工班组进行虚拟施工交底，避免了因二维图纸理解错误造成的施工返工及材料浪费。

（4）提高工程进度管控能力

在选择可行最优的施工方案的基础上，对该方案的进度计划进行模拟。将各个构件附加时间参数，BIM软件可将根据这些信息模拟施工进度。通过进度模拟，检查进度计划制定是否合理，并相应调整与优化进度计划。在对进度进行动态管理方面，当施工实际进度与计划进度偏离较大，分析偏差原因，方便管理人员及时纠偏，实现了工程进度的动态管理。

（5）可靠的成本控制

可以将BIM的虚拟施工技术与构件、材料统计特点结合，可以按照时间段、区域、工序迅速进行工程量统计，将需要使用的材料、设备等事先分析出来，提前与材料、设备供应商联系，保证材料的最优采购量，减少材料在仓库存储时间和设备在工地存放时间，这样可以减少场地占用、库存和管理人员，最大限度利用施工场地，实现项目的精细化管理。

2.3 BIM在轨道交通工程运维阶段的应用

BIM技术能够实现对计量数据、虚拟三维实景、图形和非图形信息进行整合处理，并结合GIS技术，将轨道交通工程地理位置等内容进行模型化三维处理，形成包含工程外部环境数据及内部工程构建信息等的综合信息模型。在轨道交通工程的运维阶段，该综合信息模型将发挥巨大的价值，实现轨道交通工程项目维护业务的信息化运作。

通过基于BIM和GIS技术的维护管理系统，充分利用系统已存储的轨道交通工程数据，1）将地铁等轨交工程各构件和分部的设计施工图纸与模型对应位置挂接，将工程维护产生的巡查、检测、维修施工等动态数据自动挂接所发生的对应位置，将各种监测的数据进行对应位置的自动挂接，能够在点击具体部位时即可看到这些资料数据，达到地铁等轨交工程实物的可视化。2）可快速高效的开展巡查、维护施工、质量安全管理、材料供给、验收归档等业务。3）分析统计报表，达到整个业务管理工作可视化。4）实现维护业务的移动化、自动化、系统化，准确定位故障设备，对维护人员进行轨迹跟踪定位管理。5）实现设备传感器、视频的监控自动化，及时对设备故障进行预警，提升决策层管理及时性和对局势管理的控制力。

3、结语

BIM技术，可将原有轨道交通工程各阶段的原有离散型的信息聚集起来，简化专业间信息传递路径，实现各环节、各专业的协同作业，打破信息壁垒，搭建信息传递链条，达成项目各环节与专业信息共享，让大家在统一的环境下协同作业，改善传统信息之间沟通不到位对工作的影响，极大的提升工作效率，BIM技术的价值已被国内各建筑企业认同。随着信息化技术的不断成长，BIM技术应用会越来越广泛，BIM技术的应用不仅仅局限在房建领域，像市政管廊工程、桥梁工程等项目都已开始使用BIM技术。鲁班基建BIM系统的面世，将极大的提高市政工程项目的经济效益，提高市政工程企业的项目精细化水平，推动市政工程建设发展。