深圳市市政设计研究院有限公司
摘要：BIM 技术作为一种高效的管理工具，目前，正以各种形式运用到越来越多的地铁项目中去，本文通过学习 BIM 技术在其他项目上应用的经验，归纳BIM 在技术、进度及成本管理三方面的应用，协助管理人员进行技术、进度及成本等的管理。
关键词：BIM；地铁工程管理；应用
一、BIM 技术的概念
（一）BIM 技术简介
建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）自提出后，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，被誉为建筑业变革的革命性力量。
根据美国国家BIM 标准对BIM 的定义，BIM 是创建、管理设施物理与功能特性的数字化表达的过程。BIM 是关于设施的共享的知识资源，为设施全生命周期的决策制定提供可靠的信息支持，从最早期的概念阶段到最终的拆除阶段。
二、国内BIM 在地铁项目的应用现状
2014年7月1日发布的《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》中强调推进建筑信息模型（BIM）等信息技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用，提高综合效益，推广建筑工程减隔震技术，探索开展白图代替蓝图、数字化审图等工作。2015年6月16日发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》文件中明确了具体推进目标：到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。近几年BIM也逐渐受到了各界的重视，得到广泛地应用。在。 2016 年到 2017 年，中国 BIM 应用率在 30%以上的施工企业数量将会有 108%的增长（图1），成为前五大 BIM 应用增长最快地区之一。
图1 五大施工企业BIM应用增长最快地区
随着 BIM 技术的发展，越来越多的项目中开始有了 BIM 的身影。目前，地铁项目的设计、施工、运维还处于分离状态，传统二维的设计所具有的信息有限，施工过程中信息传递效率低下，这些给地铁项目的建设及建成后的运营维护管理带来了巨大的挑战，BIM 技术的应用可以很好的解决这些问题，BIM 技术正以各种形式运用到越来越多的地铁项目中去，下面就介绍几个 BIM 在地铁建设中应用的案例：
（1）深圳地铁 7 号线该项目是由水电八局承建的BT 项目，为了保障工作的有序进行，水电八局将 BIM 技术运用到了该项目中，利用动画模型和立体可视化设备对施工现场进行预判并对工人进行模拟教育，最大化的降低施工风险，保证工程零伤亡。项目还通过碰撞检测检查了管线综合效果，优化了管线优化方案，减少了各个专业之间的不和谐。
（2）上海地铁 9 号线三期该项目由上海市地下空间设计研究总院有限公司协助业主进行 BIM 的实施，该项目的 BIM 应用涉及设计、施工阶段全过程应用，期间进行了场地仿真、管线综合设计、管线搬迁模拟、场地漫游、工程量辅助统计、施工模拟、消防疏散模拟等。其还计划竣工时移交给运维单位一个包含各种信息的模型，希望以此提高该项目的运维质量；
三、地铁项目施工特点
地铁建设相比于其他建筑业是建设难度比较大的，他不仅受外部影响比较大而且自身也具有独特的特点：
（1）专业交叉多 建设过程中会涉及建筑、结构、风、水、电、轨道、机车、信号、消防、自动售检票、风机等多个系统；
（2）协调工作量大 在建设过程中需要对涉及的管线进行拆改，交通导改，临近建筑保护等进行协调；
（3）受设计的影响较大 很多项目为缩短建设周期，往往采取以初步设计图作为招标图，待开工后再逐步出施工详图的方式进行，这属于典型的“三边”工程，由于初步设计图纸简单，前期进行施工部署规划是会出现困难；
（4）变更多 地铁工程施工技术复杂，在施工过程中往往会遇到各种复杂的地质条件，这样会造成不可预知的变更，在这种“三边”工程情况下，工程前期的设计不可能全部满足所有的工程状况；
（5）造价昂贵 地铁项目作为一种大型城市的市政基础设施，其投资少则几十亿多则几百亿，投资额巨大，这就要求项目一次成功，从而对承包商的技术、管理水平有着更高的要求；
（6）工期紧 一条普通的地铁线路从开工到通车往往需要 4-5 年的时间，由于地铁项目属于基建工程，往往属于政绩工程，建设方会把工期卡死，但是由于沿途管线拆改，地质复杂导致前期环节进度严重滞后，所以实际工期往往要超过合同工期，这样最后只能抢工期；
（7）施工风险大 地铁项目施工周期长，经济环境波动较大，人工材料费用上涨较大，沿途环境复杂，要穿越既有线路和房屋基础面临各种风险较大。
四、BIM技术在地铁项目施工管理中的应用
技术管理、成本管理及进度管理对地铁项目施工管理的影响较大。目前，施工阶段的 BIM 应用也是主要集中这三方面，下文将围绕 BIM 技术在这三个方面的应用现状展开。
1、在技术管理方面
BIM 作为一种工具，可以很好的协助项目管理人员进行项目的管理，地铁项目的技术工作相对来说比较复杂，也比较困难，它涉及项目的方方面面，对项目的质量、安全、进度、成本等都有重要的影响。项目管理人员更需要 BIM 技术来协助其进行技术管理工作，以提高技术管理工作的效率。通过众多的 BIM 应用案例可以发现，BIM 技术在技术管理方面的一些的应用现状如下：
（1）图纸问题梳理
施工单位在参照 CAD 图纸进行翻模过程中，就可以发现图纸未标注或矛盾点甚至设计不规范等问题，目前通过建模基本可以解决图纸上的这些问题；
（2）三维场地布置
通过 BIM 三维建模手段，可以根据了解的现场情况，结合高清地图（百度地图、谷歌地图等）进行施工场地精细化规划，进而进行临建设施工程量的初步统计。目前，该功能广泛应用于投标阶段；
（3）投标方案动画
主要通过BIM 技术对项目的施工规划进行三维动态展示，该功能也是主要应用于投标阶段，应用率还不是很高，只有少数企业在进行大型项目投标时采用，而且也是请的专业公司进行制作，施工企业本省这种能力较弱；
（4）施工方案模拟及三维技术交底
该应用主要通过三维建模软件进行施工方案的创建，然后进行动态演示，使方案更加生动、交底更加形象。目前很多企业在复杂钢筋节点、钢结构节点、大构建吊装等施工过程中会使用该功能，使用率也是很高的；
（5）施工流水段的划分
通过 BIM 的流水段划分功能进行施工流水段的提前划分。该功能只在少数几款平台上才有，目前应用还不太广泛，企业更加依赖传统的方法进行流水段的划分；
（6）三维碰撞检查
将不同专业的三维模型整合到一起，然后进行碰撞检查，可以检查出各专业之间的碰撞点，而且还可以在三维模型中进行调整，该功能可以解决实际工程中的“错”、“漏”、“碰”、“缺”等问题。目前，该功能的应用率最高，基本应用BIM 技术的项目都会应用该功能，应用度也是最为成熟的；
（7）砌体排布
通过 BIM 平台的内置功能，实现砌体的自动排布，还可调整砌体的大小，灰缝厚度，排布样式等，方面砌体及砂浆工程量的估算，该功能是一个比较实用的功能。
2、在成本管理方面
如何做好成本管理是企业很关心的问题，这关系到企业的可持续发展。BIM技术可以协助项目管理人员进行成本管理工作，在 BIM 技术的协助下，管理人员的工作量有所减少，工作效率有所提升。应用现状如下：
（1）制定材料用量计划
三维模型与时间、成本挂接后可得到包含成本信息的 5D 模型，通过在计算机上对建筑模型的模拟建造，出资源需求表，提前进行材料用量的计划。该功能对材料计划有很大帮助，但目前由于建模精度问题，在混凝土用量计划方面有所应用，其他材料方面应用很少。
（2）审计变更调整
发生变更后，可在模型上进行准确更改，快速出量，使变更加准确，免去了对量的繁琐工序，很多大的项目都有该应用点，一般的项目也正在普及。
（3）内部多算对比
将3D模型与时间、计划收入、计划成本、实际成本先关联，计算机可以出三种费用（成本）的时间曲线图，管理人员可对其进行实时对比。由于现场实际成本测算很麻烦、也很困难，所以目前基本都是进行模型计划费用和模型实际费用的对比。
3、在进度管理方面
进度管理对项目的准时移交至关重要，关系到企业合同履行问题。基于BIM的4D 管理模型已经在很多项目上进行了使用，例如广州东塔、上海金融中心等，BIM 技术在进度管理中主要有两个应用点，其应用现状如下：
（1）协助安排施工进度计划4D管理模型可以提供可视化的4D 虚拟模型，进而检验进度计划的合理性，该应用点可操作性强，在上述案例中都有所涉及，目前应用的范围也是相对较广。
（2）进度分析总结
通过模型进行一段时间内计划进度与实际进度的关系进行比较分析，进而分析实际进度是落后还是提前，出现这种现象的原因是什么。该应用点在上述案例中应用较少，还有待探索。
五、BIM技术在地铁项目施工管理中应用案例分析
1、项目概况
（1）车站地理位置
XX地铁站是深圳地铁X 号线的第十三个车站，位于北环大道XX 汽车站南侧。该地铁站为地下三层岛式车站，负三层为 Y 号线，负二层为 X 号线，远期与Y 号线上下同台换乘。车站负二层西端与孖银盾构区间及出场线相接，设盾构始发井，东端与银泥区间相接，设盾构吊出井。车站负三层东、西两端与 Y 号线矿山法区间相接（见图 2）。
该区域地质情况较为复杂，土质以残积砂质粘性土为主，地下岩层为全风化混合岩、强风化混合岩、微风化石英砂岩，需要根据具体情况对其进行填石处理（见图 3）。
2、BIM 技术应用
2.1技术管理
本项目在实施过程中主要有工期节点紧、专业交叉作业多、工程地质条件复杂、周边环境影响大等几处重难点问题造成项目工期和成本把控较难，BIM 技术具有其自身的优势，借助 BIM 技术可以更好的保障项目工期目标的实现和项目成本的控制，既提高了项目的成功率同时也能为项目降本增效。
（1）碰撞检查
本项目通过碰撞检查共检查出 900 多个碰撞点，通过土建内部碰撞，检查出土建模型不合理的地方。通过管线与土建碰撞（见图 7）找出土建与机电之间不合理的地方，通过机电内部各种管线之间的碰撞（见图 8）找出机电之间不合理的地方。
（2）方案建模
在主体结构模型的基础上，对一些重要的施工方案进行建模（见图9），使方案更加直观和可操作性，还可根据方案建立工程量清单，利用前期编制的定额库对施工方案进行组价，快速得出方案所需的费用方便领导进行方案的评选。
2.2成本管理
本项目成本管理的目的在于通过成本分析从整体上实时了解项目的盈亏，从局部了解那些项目在挣钱，那些项目在赔钱，为后续工作的开展提供指导。为此需要对项目的工程量进行计算、测定企业的定额、了解项目所在地的清单计价、最后通过计算实际成本与预算收入进行成本分析，这些都可以在 BIM 环境下高效完成，相比于传统的方式，更加快捷、方便和准确。通过各部分的成本绩效指数，我们可以看到人工费亏损 2215 万元，地连墙成槽（铣槽机）亏 900 万元，抗拔桩成孔和降排水成孔（旋挖机）亏 406 万元，土石方工程盈利 728 万元；中立柱、型钢梁盈利 190万元；钢支撑工程盈利 369 万元。通过编制企业施工定额，依托 BIM 技术，将《企业地铁站施工定额》、《深圳市轨道交通施工定额》与工程量清单组价并与模型相关联，实现三维模型包括清单的计划收入和计划成本信息功能，最后通过现场每周或节点进行实际成本的统计，计算成本绩效指数 CPI，据此能清楚的查看项目的成本情况。
2.3进度管理
本项目将 BIM 技术引入工程进度管理主要是想用更新的、更高效的、更直观的方式代替以前那种传统的“上墙”式的进度管理方式，让进度管理更加精细和精准。利用 BIM5D 技术解决新人对项目施工流程和工序不熟问题项目上的很多新员工对本项目大体的施工流程和一些工序不是很清楚，如果能让管理人员提前熟悉地铁施工的各项工序和施工过程中的重难点及关键工序，不仅对它们的成长有益，而且可以为公司省去部分用人成本、这也变相的为项目创造了价值，在 BIM 技术下，依托本平台的 BIM 技术可以实现项目建造过程的模拟，很好的解决了这一难题，通过 BIM 技术模拟后，管理人员在实际施工过程中就能准确地掌握在所需材料、技术工种等一定的情况下各个工序的施工时间是否能够满足工期节点的要求。在项目进行过程中可以将现场实际进度的时间输入系统中，与计划进度进行对比，当实际进度落后或提前时，模型会以不同的颜色表示出来，这样我们就可以清楚的知道项目哪些分项工程落后、哪些提前了，这对项目部后期资源的调配、人员的安排等具有重要意义。
a）现场钢筋笼加工制作 b）钢筋笼吊装施工
图11 地连墙钢筋笼现场吊装图
六、结束语
随着其不断改进与完善，将BIM引入到在项目管理中对提高项目管理水平有很积极的效果，必将带来巨大的收益。本文结合自己的见解和工程实践对地铁项目施工过程中的技术管理、成本管理、进度管理进行了简单探索。
参考文献：
[1]李恒，郭红领，黄霆，等.建筑业发展的强大动力：虚拟施工技术[J].中国建设信息，2010，（2）：46-51.
[2]何关培.业主BIM应用特点分析[J].土木建筑工程信息技术，2012（4）：32-37.
[3]何关培.现阶段业主应用BIM关键问题分析[J].土木建筑工程信息技术，2014（2）：41-36.
论文作者:高玉玲
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/27
标签：项目论文; 技术论文; 模型论文; 进度论文; 地铁论文; 成本论文; 功能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;