BIM技术在某轨道交通车辆段项目管理中的应用

2021-03-11梁江滨张国真

广东土木与建筑 2021年2期

梁江滨，张国真

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司广州510500）

0 引言

BIM是指在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称；通过BIM技术实现数字化建造，利用大数据资源，在计算机模拟中建立虚拟建筑，把建造全过程借助计算机完整模拟，利用计算机模拟施工过程，解决设计和施工中存在的问题。基于BIM 技术的优势，各大省市纷纷出台了鼓励BIM行业发展的政策，并组织专家研究相关技术标准［1］和指南。2018年2 月，江西省推进建筑信息模型（BIM）技术应用工作的指导意见；2020 年7 月28 日国家住房和城乡建设部等13部委联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大BIM、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用［2］。

地铁车辆段项目的施工过程管理是一项综合性的管理工作，通过BIM 技术虚拟施工、过程融入等方法，实现车辆段工程施工中BIM 的全过程融合管理。将协调工作前置，事先发现问题，解决问题，最终减少施工过程中的签证和变更，减少返工，确保工期和工程质量。项目各参与方可以安排项目管理人员参与BIM 应用工作，熟悉各个环节的BIM 管理流程，逐步将BIM 工作分解整合到日常项目管理流程中，从而提高项目管理工作效率，实现项目精细化管理的各项要求。

1 工程概况

某轨道交通车辆段选址位于江西省南昌市，地块位于绕城高速及铁路西环线以西。车辆段用地为呈西南-东北向的长方形，东西长约为1 260～1 380 m，南北宽约368 m，红线用地面积约32 公顷（含二次开发预留用地）。拟建某轨道交通车辆段场地地貌单元属岗地残丘，场地较为开阔，主要为荒地、农田等种植地、树林及民宅，高低起伏不平。拟建场地现地面标高为35.10～51.31 m左右，高差约16.21 m。

某轨道交通车辆段方案内的主要建筑有：运用库、联合检修库、咽喉区、综合楼、物资总库、消防水池及泵房。综合楼布置为L 字型高层建筑，地上11 层，建筑高度为45.6 m，总建筑面积约16 000 m2；运用库建筑面积约40 000 m2，库区及周边盖板一层附属用房2层，建筑高度9.2 m；停车列检库建筑面积约38 000 m2，周边盖板建筑面积约13 000 m2，库区及周边盖板一层附属用房2 层/3 层；物资总库建筑面积约6 000 m2，主库一层，附属用房3 层（地下1 层）；易燃品库、蓄电池检修间在综合楼的南侧，地上1 层，建筑高度分别为4.5 m、5.1 m。图1为项目效果图（含二期开发内容）及BIM模型图。

图1 某轨道交通车辆段项目效果及BIM模型Fig.1 Rendering and BIM Model of a Rail Transit Depot Project

2 工程特点和管理重难点

2.1 专业协调管理难

某轨道交通车辆段项目细分专业主要有房建、道路、轨道、信号、通信、供电、通风空调、给排水、机电设备、门禁、火灾报警、环境与设备监控、信息综合系统等，在施工过程中遇到的专业协调问题非常多，需要通过统一平台的信息共享和传递，各专业之间才能紧密配合和高效协同，才能够保证施工目标的实现。

2.2 室内外管线分布较复杂

地铁车辆段占地面积大，主要建筑包含运用库、联合检修库、咽喉区、综合楼、物资总库、消防水池及泵房，因此各种机电管线复杂，室内外综合管网交错在一起，对施工管理造成一定困难，特别是检修库，多种运营维护设备管线位置需要考虑预留问题，需要整合多专业模型，做好相关管线位置和孔洞的预留，尽量避免因管线碰撞问题导致后期的整改返工［3］。

2.3 施工工序繁杂

本项目的重难点施工工序包含高支模施工、深基坑开挖、大跨度施工、大体积混凝土施工等，以及不同工序交叉实施的配合工作等。如何结合BIM技术实现重点难点工序模拟，辅助开展重难点工序施工方案的制订和现场交底，是本项目应用BIM技术的重点方向之一［4］。

2.4 精细化管理要求高

在本项目的施工管理过程中，不仅要注重项目的经济效益，更要保证项目的施工质量。通过采取精细化管理的方式，降低施工成本，实现资源的合理利用，将精细化管理意识融入到施工过程的各个环节。最终实现项目管理的目标。

2.5 工期紧

本项目计划工期为960 d，作为当地的重点项目，又是重要的民生工程，任何耽误都会引起社会的高度关注，影响很大；作为车辆段，需要赶在其它站台完工之前完工，才能保障地铁的正常运营，如果车辆段没有完工，整条线路将无法实现通车。

3 项目BIM技术应用流程

为了提升本项目管理工作效率，结合项目管理流程制定BIM技术应用流程，具体如图2所示。

图2 项目BIM应用流程Fig.2 BIM Application Process

4 BIM应用点分析

4.1 模型可视化应用［5］

通过BIM 项目管理平台，结合平板电脑、手机等终端设备（见图3），完成模型的可视化应用，可以直观指导施工和协同管理。项目BIM 管理平台提供了BIM 模型各种视角的可视化显示，可以根据楼层和专业进行组合和检查。参建方可以点击模型中的任意构件查看其类型、材质、体积等属性信息，将模型构件与二维码关联，使用照片二维码快速定位所需构件，并提供注释和视点保存功能，随时记录关键信息，方便查询和交流，如图4所示。

4.2 碰撞检测与管线综合［6］

本项目的碰撞检测（见图5）是集成各种专业模型，利用碰撞检测功能提前进行碰撞检测，快速找到碰撞点，然后对管道进行全面的布局和净高分析，从而消除因设计错误和碰撞造成的隐患。除了发现结构与机电专业之间的各种碰撞外，还可以发现建筑中的特殊软碰撞，如门窗开启、楼梯碰撞、保温层空间检查等，检修平台械设备及土建安装所需的作业空间。本工程的碰撞检测消除了基础图纸的问题，节省了后续施工的工期和成本［7］。

图3 项目BIM模型终端设备应用Fig.3 Application of BIM Model Terminal Equipment

图4 项目BIM管理平台主界面Fig.4 Main Interface of BIM Management Platform

图5 项目碰撞成果汇总Fig.5 Summary of Project Results

通过各种专业模型的整合，查找建筑、结构、机电、精装修等专业在标高、平面位置、几何尺寸、预留空间等方面存在的问题。施工前解决了设计盲点，提高了各专业之间的合作深度，减少了现场拆除改造和浪费。项目排砖方案与孔洞预留BIM应用如图6所示。

图6 项目深化设计之排砖方案与孔洞预留Fig.6 Brick Arrangement Scheme and Hole Reservation in Project Detailed Design

4.3 项目物资管控

基于BIM 项目管理平台，对现场的物料进行精确管理。本项目场地有32 公顷，如何布置材料堆场，将直接影响材料的二次运输所消耗的时间和劳动力，布置不合理将产生较大的成本支出。基于BIM 项目管理平台完成项目的场地布置，对现场物料仓库、料场的准确布置；应用基于BIM 技术的施工模拟技术，对施工进行模拟合理的规划，减少了不必要的工期、用工浪费，为项目节省了成本。

运用BIM 技术对材料进场进行路线指导，通过项目施工整体模拟，在施工过程中，保证施工程中不断料，使施工顺畅，控制呆料的产生，消除材料因施工的影响出现的临时堆场，从而节省材料周转及存储场所的浪费。

运用BIM 技术与RFID 技术相结合，优化物料记录管理，在现场物料管理中，建立精细的物料管理台账，能清楚地查找物料的使用、仓储等情况，从而辅助项目管理人员对材料进场和采购决策。建立基于BIM 的电子材料清单，能通过模型快速找到相关电子清单，也可以通过电子清单中的二维码入口，快速查找材料所在的项目构建中，实现材料可追溯管理［8］。项目物资管控流程如图7所示。

图7 项目物资管控流程Fig.7 Project Material Control Flow Chart

4.4 进度模拟

在项目管理平台中，以各方充分沟通交流后形成的BIM-4D 模型和施工进度计划，作为项目在施工阶段实施的指导性文件；利用BIM 管理平台模拟项目的进度，使专业分包单位清楚地知道下一步的工作时间和工作内容，合理安排专业材料设备的供应和施工时间。严格要求各专业分包商按图纸施工，防止返工和进度延误，使进度控制得到发现和控制。

在施工过程中，不断进行进度调整的动态管理。通过将实际施工进度与BIM 模型进行比较，可以动态、直观地了解各项工程的实施情况。当现场施工情况与进度预测有偏差时，分析影响进度的因素，及时调整模型数据，采取措施确保工程的施工进度始终在可控范围内。进度管控应用如图8所示。

图8 综合楼进度模拟Fig.8 Progress Simulation of Complex Building

通过与各分包单位的充分沟通和交流，对项目数据进行整理和统计，优化和细化BIM 模型和施工进度计划，并通过BIM 平台与其他部门共享进度计划，为采购部和施工管理部各阶段工作做好充分准备［9］。

4.5 方案模拟

BIM 技术应用的另一大优势是能实现项目的方案模拟；本项目施工过程中，在进行多工种交叉作业和复杂节点施工时，通过BIM 模型制作施工方案动画，提供技术方案模拟。对项目重难点区域、施工工艺制作综合楼深基坑施工、上盖机电安装施工、土方运输路线等提供技术方案交底视频，并基于BIM 项目管理系统进行技术交底工作，为项目管理人员乃至一线施工人员提供形象的技术方案交底。高支模专项方案模拟如图9所示。

图9 高支模方案模拟Fig.9 High Formwork Scheme Simulation

4.6 信息集成查询

基于BIM 项目管理平台，本项目全专业模型数据汇总至平台上，并以BIM 集成模型为载体，将施工过程中的进度、合同、成本、工艺、质量、安全、图纸、材料、劳动力等信息集成到一起，在项目建设过程中使业主方、设计方和施工方等各参与方更加灵活、及时地获取准确的工程信息，以此为基础更好地实现项目信息化和精益化管理的目标［10］。BIM 模型项目信息显示比较全面，以混凝土板为例，在BIM 项目管理平台上可以显示其名称、类别、钢筋及布置信息、标高数据、混凝土强度等级、抗震等级、进度信息、涉及图纸、构件数量、工程量清单、资源量等零部件的主要数据。

除此以外还可以与VR、三维激光扫描、无人机等技术相结合应用，在BIM 项目管理平台上可直接读取这些信息，是本项目BIM 技术应用的一个重要创新点。项目管理平台界面如图10所示。

5 总结

本项目采用BIM 技术辅助施工管理。在项目管理过程中，充分应用了BIM 项目管理平台，在三维可视化、模型虚拟漫游、工程现场质量监督、施工进度监督等方面取得了良好的效果。项目在智慧监测、智慧工地等与BIM 项目管理平台深度融合，这些技术应用在当地轨道交通类项目施工中技术比较先进。整个项目管理过程基于BIM 模型，提高了管理效率，减少了因对图纸理解不足而产生的问题。碰撞检查、净高检查等工具大大减少了设计中的隐患，提高了设计质量，减少了施工中人力、物力和时间的浪费。工程量的快速准确统计，大大减少了现场工程量校核的时间，并提高了计算结果的准确性。BIM 模型及相关应用数据为后续项目运维管理系统预留信息接口，为后续的智慧运营管理提供数据基础。