成都地铁8号线盾构BIM应用

成都地铁首条线路1号线于2010年9月27日正式开通，使成都成为中国大陆第10个拥有城市轨道交通的城市。成都地铁近年来快速发展，在建的地铁线路有8条之多，其中包括8号线。图为调试中的8号线机车。

成都地铁8号线一期工程土建1标项目位于成都市双流地区，标段内有4个盾构区间、16个洞门、7个联络通道。

珠江路站—顺风站盾构区间里程范围ZK23+188.698—ZK24+382.026；上行线区间长度1 218.666 m，下行线区间长度1 194.859 m。区间最小曲线半径400 m，最大纵坡为24‰，区间隧道埋深为10.47~19.30 m。

8号线建设模型

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BIM应用环境

BIM应用目标

BIM技术小组组织结构

软硬件环境

硬件环境：硬件由模型工作站、盾构监控服务器、VR系统服务器、VR头盔构成。具体配置如下表所示。

软件环境：软件由BIM建模软件、模型处理软件、BIM 3D引擎、动画制作软件、VR 3D引擎构成。软件具体型号如下表所示。

BIM应用与设计

BIM基础应用

模型构建

地质模型构建的工作内容包含构建8号线一期工程中所涉及的4个区间全部地层信息的地质模型。

地质模型示例

8号线一期工程施工场地临建BIM模型，用于反映施工场地布置和临时建筑规划、场地周边交通疏导方案。主要模型结构类型包括场地内外交通及主要结构。

项目部场地临建BIM模型

施工场地临建BIM模型

临建BIM模型清单

8号线一期工程包含4个盾构区间。线路区间除按照施工方法区分各区间段外，整体展示区间线路走向及相关联的地质分层和与市政管网、下穿构筑物的位置关系，结合盾构机展现隧道掘进进尺、隧道管片。

盾构区间信息

构建下穿构筑物BIM模型，以建立与主体工程相关联的关键构筑物、地表建筑物的关键尺寸数据，反映与主体工程间的位置关系和重要距离参数。

主工程相关联的关键建/构筑物清单

大型设备模型构建及设备模型库管理。搭建的大型施工设备主要为盾构机模型、自卸车等，用于反映在施工掘进过程中盾构机的行进位置及渣土在施工场地的运输方案；将各类设备进行分类管理，建立设备模型库。

盾构机模型

盾构机相关BIM模型如下。

整体

内部

BIM高级应用

VR虚拟驾驶舱重点场景仿真

用VR虚拟驾驶盾构机模拟盾构机参数设置不合理导致喷涌的场景。

模拟盾构机参数设置

VR场景下的喷涌

用VR虚拟驾驶盾构机模拟盾构机下穿关键建筑物，由于进度及参数设置不合理导致建筑沉降变形。

VR场景下建筑沉降变形模拟

施工进度管理

在基于BIM的施工进度管理方面实现了以下功能：

结合BIM模型的工程进度管理，能够支持施工相关计划的建立与管理。通过工程进度计划与施工工程结构进行关联（WBS结构与EBS结构手动挂阶，或Project计划中字段映射关联并导入），施工工程结构EBS与BIM模型的关联关系，达到工程进度计划和BIM模型的直接关联，实现施工计划的三维动态模拟。

按进度计划模拟BIM模型实时比对，随时校核进度偏差，加强工程管控。开放可查看历史版本的计划、数据源的录入、当前计划和历史计划的模型模拟动画展示、计划手动关联模型功能。

依据施工计划和施工日志的对比，将工程各专业划分为不同施工分区，管理人员可按照施工计划角度，进行任务完成情况分析，展示工区进度，形象进度展示。

实时监测现场量测数据显示界面

查看项目区间进度情况界面

危险源数据管理及预警。集成盾构远程监控系统的危险源信息，将其表达在BIM模型中，并在盾构机掘进过程中提前预警。用于查询风险源的位置、等级等信息，对已预设的风险源，BIM模型中会以闪烁的方式展现。

风险管理界面

盾构机施工纠偏模拟

根据甲方提供的纠偏公式和方案，在BIM中完成快速建模，进行纠偏方案仿真验证和展示。

纠偏施工过程

项目优势与成果

规避风险新手段： 利用三维建模将区间地面及地下建/构筑物与隧道结构进行对比分析，找出施工中可能存在的风险或危险点，提前采取应对措施降低或规避风险发生概率，有效调整项目合同规定的施工进度目标，保证项目的有效进行。

 施工方案规划设计： 由于地铁施工均处于闹市区，施工期间为尽可能减少对周边居民和交通等的影响，地铁施工围挡正逐渐减小，同时受地形影响，围蔽后的施工场地非常有限，给场地布置提出了很高技术要求，但是通过BIM三维建模可将场地内临时设施以仿真的形式置于模型内，反映出各临时设施的干涉，最大程度利用现有场地进行布置，避免后期出现返工现象。

建立以BIM技术应用为载体的盾构施工管理信息化，可提升生产效率，缩短工期。

三维仿真技术能够帮助技术管理人员与现场作业人员进行更好的互动，比传统纸质交底更具说服力的同时提高了工作效率，确保施工交底的意图正确落实到现场，保证施工质量。

通过BIM平台记录盾构施工每一环的掘进参数、施工地层、盾构机姿态、作业时间及相关各项施工数据，技术管理人员能够第一时间掌握盾构施工数据，根据实时参数变化，对现场盾构施工做出及时响应，保证了项目数据的准确性和一致性。

BIM数据库的创建为以后类似工程提供了可靠数据，同时可准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。

针对成都地铁8号线一期工程特点，特别是施工过程中复杂的地形结构和繁琐的配套管理工作，阐述如何应用BIM技术推进地铁隧道盾构施工过程。该项目运用BIM技术对隧道盾构进行规划设计、分析，实现了进度管理、质量管理、安全管理、物资管理等重要功能，同时通过施工模型构建、VR虚拟驾驶舱重点场景仿真、基于BIM的施工进度管理、基于BIM的工程动态移动APP、盾构机实时状态监测及现场量测数据管理，满足了现场管理需求，保证了项目数据的准确性，避免了人员伤亡，提升了项目管理能力，降低了项目开支，确保了施工过程的顺利开展。