成果I F ruits and A p p lic a tio n
与应用
彭刚
(郑州市工程质量监督站，河南郑州450052)
摘要
：在建筑工程大规模建设的今天，BIM 理念不断地被认知和认可，其作用在施工领域内日益显著，而
BIM 技术在路桥施工及地铁施工领域应用较少。通过介绍BIM 技术在地铁施工中的运用，展现其在三维可
视化、图纸复核、工程量计算、限额领料、安全质量管理、进度管理、成本管控等项目管理方面的卓越性能，以期
待BIM 技术能在地铁建设生命周期中发挥更多的作用，产生更为广泛的影响。
BIM ；地铁工程；项目管理
DOI ：10. 13219/j. gjgyat. 2017. 05. 015中图分类号：U213.4;TU17 文献标识码：B
文章编号
= 1672-3953(2017)05-0056-05
1
应用
BIM
技术的必要性
在传统的项目管理模式下，工程设计、施工、运 维的各个阶段信息不能相互共享，各专业之间不能 协同工作，给项目管理带来诸多的问题。如规划设 计阶段设计者的意图不能直接的体现，设计、施工、 运维相互割裂，因“差错漏碰”等导致资源浪费严重。
而BIM
技术通过设计、承包商、业主、供应商和运维
者的全过程参与可以解决以上这些问题。
BIM 技
术是以三维模型为载体，将建筑信息附着于模型中， 以此实现项目的信息化管理、精细化管理以及企业
的集约化运营，实现企业科学可持续发展。继Au
toCAD 之后的 BIM 技术，必将在建筑业掀起第二
次革命。
由于
BIM 技术在路桥领域应用相对较少，而目
前在房建工程中应用相对较多。地铁车站类似房建
结构的地下建筑部分，结构复杂、BIM
应用点较多， 其采用房建工程中的平面标注法进行工程量计算， 与房建工程类似，所以优先从地铁车站施工切人进 行BIM
技术应用研究，以期给地铁车站施工带来新
的变革。
2
商英街站
BIM
应用的软硬件配置
及建模方法
2.1
BIM 应用的软硬件配置
郑州地铁5号线商英街站
BIM 模型的建立是
收稿日期：2017-08-30作者简介：彭刚（1976—），男，高级工程师，主要从事工程质量
监督方面的工作。
基于鲁班相关软件进行的，其建模软件为
：Luban 土
建、Luban 钢筋、Luban 施工；进度模型共享软件为： Luban SP ；造价模型共享软件为：Luban MC ；模型 碰撞检查软件为：Luban BIM Works ；移动端软件 为：Luban BIM View 、iBan ；模型建立及应用的硬件 为：戴尔precision M 3800工作站。
2.2
BIM 模型建模方法
鲁班建模软件基于传统的
CAD 软件，建模时
先导人分割好的
CAD 图纸，定位到原点，再根据土
建建模规则及图纸平法标注规则在导人的CAD 图
纸上，依次建立柱、梁、板、墙、楼梯等构件，建立鲁班
土建模型；建模完成之后，利用软件自查功能检查模 型的准确性并修改。主体钢筋模型的建立是利用鲁
班钢筋软件导人建好的主体土建模型，依据钢筋建 模规则及钢筋平法标注规则给各个构件配筋；同样， 配筋完成之后也要利用鲁班钢筋软件对模型的准确 性进行检查。主体围护结构模型由两个专业合作完
成建模：利用TEKLA
软件建立格构柱、钢支撑、钢
系梁、钢围檩等钢结构模型，利用鲁班土建软件建立 围护桩、砼支撑等土建模型，然后把两个模型上传至
鲁班BE
浏览器中进行拼接，完成主体围护结构模
型的建立。
3 BIM
技术在商英街站的应用
郑州地铁5号线商英街站（立体结构模型见图 1)，位于航海路与朝凤路交叉口西南侧，车站沿航海 东路南侧东西向敷设，站位北侧为亚太时代广场，场 地南侧为航海体育馆，场地西侧紧邻岔河。建筑面 积16 700 m
2；结构类型为钢筋混凝土箱型框架结构，
地下二
M 岛式车站，站长229. 5 m ，站宽21. 1 m 。
图1商英街站主体结构建筑模型
3.1
基于BIM 技术的场地布置
根据施工场地以及周边道路情况，模拟整个施
工场地布置，合理安排办公区、生活区、材料堆放区、 施工车辆进出场道路等。通过综合场布的可视化模 拟，可以直观的反映施工现场情况，合理规划施工用
地(见图2、图3)、保证现场运输道路畅通、方便施工 人员作业，有效避免二次搬运，大大提高了施工效 率。例如：
(1)
根据车站旁启明广场的地形，合理规划建设
项目驻地，减少对广场的破坏，减少广场后期恢复的
工作量。
(2) 合理规划现场钢筋加工棚的位置，减少钢筋 半成品的运距，进而减少机械设备投人。
(3)
根据场地特性合理选择吊装设备，本工程采
用带有悬臂结构的10 t
龙门吊负责物料的吊装，而
图2
龙门吊场地布置图
未选用设备租赁费用较高的履带吊，减少了机械租 赁费用。
3.2 碰撞检查及图纸审核
地铁工程地下部分施工工艺复杂，二维设计不 能很好地解决三维空间问题，通过围护结构模型与 土建结构模型碰撞检查，在Luban Bim Works
中生
成碰撞模型，导出碰撞报告及图纸，及时发现净高不 足、构件冲突等(见图4)。因把问题可视化，可把影 响施工的图纸问题及早发现，及时解决，避免因图纸 问题影响施工进度[1]。图4 格构柱与梁冲突图
例如在建立商英街地铁站
BIM 模型的过程中
共发现图纸问题104处（详见表1)，其中主体土建 97处、围护结构7处。确定碰撞数量58处：基础层
17处、负二层23处、负一层18处。
表1
主体结构土建图纸问题汇总（部分)
序号
图号
内容
模型处理方法1 结构 02-076顶框梁T H K L 1配筋图中，大样图5-5剖中梁截面宽度不详。
暂取1 900 mm 2 结构 02-077顶框梁T H K L 2配筋图中，梁1-1剖有左侧纵筋标注5C25，而此位置在大样 图上点状纵筋根数表示为10C25，两者不符。
暂布置10C253
结构 02-077顶框梁T H K L 2配筋图中，梁1-1剖面在平面图上没有标注沿梁长度方向的 具体范围。
暂取4 500 mm 4 结构 02-078中板环框梁M H K L1配筋图中，7-7剖面在平面图上没有标注沿梁长度方向的具体范围。
暂取4 500 mm
5
结构 02-073
顶板梁配筋图（一）中，B /7轴TAL5 (3)梁高1 700 m m 没有腰筋（此处板厚
800 m m )，是否合理。
暂按顶板水平筋间距
3.3 工程量计算
BIM 模型建立完成后可以通过BE 浏览器在模
型上直接提取各个部件的工程量，方便、快捷、大大
提高了算量的效率。由于初次应用BIM
模型计算 工程量，通过技术人员手算的工程量与之对比，验证
其工程量计算的精确度，追溯发现各种算法的错误， 从而使计算的工程量更为精确。通过对比，对两种 算法误差较大的部位，进行原因分析，修改错误部 分，并形成报告，为以后利用BIM
模型快速算量取
代传统的手算工程量提供依据[2]。
从表2所示的单根桩的工程量对比可知，相差 型号栏为25 mm ，软件计算依据型号栏，手算依据
最多的粧型号为C
。经图纸与软件结合查到，图 钢筋直径栏，故钢筋相差较多，其余量差均在合理
纸给出桩C 纵筋型号不同，在直径栏为28 mm ，在
范围。
表2
围护粧单根粧两算对比表
kg
型设计值手算值
软件值
号
025 m m 钢筋028 m m 钢筋
总质量
025 m m 钢筋028 m m 钢筋
总质量
025 m m 钢筋028 m m 钢筋
总质量
A
3 777
3 777 3 774
3 77
4 3 766
3 766B 2 233 2 233 2 231
2 231 2 221 2 221C 2 570 2 570 2 567
2 567 2 036 2 036D 2 187 2 187 2 185 2 185 2 175 2 175E 2 187
2 187 2 185
2 185 2 175
2 175F G
合计
2 831 2 831
2 828 2 828
2 821 2 821
9 177
6 60815 785 6 601
9 16915 7708 607
6 587
15 194
3.4
限额领料
(
BIMView 、iban 等软件）拍照、数码D V 录制视频
利用
道路bimLuban M C 中快算及对比功能，及时编制
物资采购总控台账，为材料采购提供有力的数据支 持，分时、分层、分区、分专业、分系统等精细化
提料， 有助于现场施工有条不紊的进行[3]。同时，在保证 现场材料满足正常施工的前提下，不超额采购，减少
建设资金的占用。通过Luban MC
软件中的进度计
划，合理安排现场物资采购量，通过鲁班钢筋对钢筋 进行翻样，合理选择钢筋定尺和钢筋连接方式，减少 钢筋损耗及钢筋连接器用量。郑州地铁商英街站钢 筋设计用量4 892 t ，实际消耗4 980 t
，损耗率1. 8%，
低于一般超2%的传统损耗率。
3.5
工程量收方及验工计价
对劳务队伍收方及对业主验工计价，可利用
Luban M C
软件基于进度模型导人不同的价格清
单，提取此时间段内的工程量及对应的价格清单，完 成每月对劳务队伍的结算清单及对业主的验工计价 清单的编制。传统的人工手算方式完成此工作很容
易出错，但在采用BIM
技术后，不仅工作的精确性
得到保证，而且还大大提高了工作效率，节省人力， 项目工经部由4人精简至3人。
3.6
现场安全质量管理
基于
BIM 技术的现场轻量化施工管理，高效便
捷。通过移动终端(智能手机、平板电脑等）采集现 场数据，建立现场质量缺陷、安全风险、文明施工等
数据资料，并与BIM
模型即时关联，方便施工中、竣 工后的相关数据的统计管理。
基于BIM
模型进行质量管理，其重点是信息的
采集，商英街站现场数据的采集通过手机移动端
等方式，对现场比较重要、复杂的工序进行信息采 集。信息采集完成之后自动录人模型，关联相关构 件，为模型再增加一项质量信息维度[4]。对于不同 的质量问题，可分门别类的收集，如施工比较好的质 量样板信息、施工有待改进的质量缺陷信息、已经整 改的质量缺陷信息等等。信息收集完成之后，针对 不同的问题，分别处理：比如质量样板信息，会对其 留存并打印出来给工人做宣传；对于质量有缺陷的 信息，在综合管理平台上定位至相关构件并及时下 达自动生成的整改通知书。在此种模式下，有助于 明确记录内容，便于日后的统计复查。
基于BIM
模型进行安全管理，通过对各楼层的
结构空间形体的自动计算分析，可以主动查到各 个需采取安全防护措施的洞口，自动生成临边防护
(见图5)，并且可以直观的看到需要防护的位置以 及所需材料的尺寸等等[5]。
(a
)系统生成
（b
)现场情况
图5
临边防护应用
3.7
施工现场进度管理
基于
Luban MC 软件建立的BIM 5D 进度模型
可全面呈现工程形象进度、施工进度计划及对应施
工产值之间的系统变化关系（见图6)，实时掌握工
程建造进度的滞后与提前、施工产值盈与亏，从而实 现动态调节，实时管控，合理安排施工计划、组织施 工以掌控进度。商英街站主体结构业主下达节点完 成日期为2016年10月20日，实际完成日期为2016年9月20日，比业主节点工期提前30 d。
模型+_+造价
■M l I
I l/'f- J" .* "u.
-<-■ ■■■
红进度滞后
图6 5D■进度模型管控
3.8 方案模拟及方案交底
借助BIM技术建立三维模型，通过对地下工程 施工重点、难点、工艺复杂的施工区域进行可视化预 演，可以多角度全方位查看模型，便于理解，提高交 底效率。
对土方开挖方案的模拟：通过BIM技术对土方 开挖方案进行仿真模拟，使得方案更加形象直观，各 参建方有效地协同工作；打破传统工艺下基坑设计、施工和监测之间的隔阂，实现多方无障碍的信息共 享，让工程施工阶段的各参建方如总承包方、监理 方、业主方掌握基坑工程实施的形式以及运作方式。
商英街站基坑开挖方案通过可视化模拟优化后，从 传统的长臂挖机（每月租赁费用5万元）置于基坑上 开挖，改变成使用普通挖机（每月租赁费用3万元）放坡拉槽开挖，使运输机械直接下至基坑内部装运 土方，不仅节省了开挖机械的投人还提高了开挖工 效：由长臂挖机每晚开挖500 m3增加到普通挖机每 晚开挖960 m3。
同时商英街施工中对底板混凝土浇筑首件工程 进行施工模拟：动画模拟用于可视化交底、施工方案 优化、验收汇报、科研课题等多个方面。通过此动画 对施工工艺流程简单模拟的应用（见图7)，切实表 明针对特定的施工工艺，可借助BIM技术对其高程 度模拟，对协助提升项目管理质量、管理人员管理能 力等起到很大的作用。
3.9 可视化技术交底
可视化技术交底（见图8)的应用是BIM技术 应用的一大创新点，改变传统的平面交底方式，不仅 方便技术人员进行现场质量管控而且还提高了施工
图7 商英街站基坑开挖方案模拟视频截图
图8 复杂节点可视化技术交底
作业人员的施工质量。对于复杂节点的全方位演 示，可以使参建各方清晰的认识到施工的重难点；对
于有争议的节点，提前进行可视化模拟，可以避免施 工过程中出现的失误。同时，在每次施工之前，给施 工作业人员观看模型的剖切图，使之直观的了解施工 工序和各个构件的空间位置属性，大大减少了因为对 于平面交底理解不足所造成的失误。依据模型的可 视化，对于施工过程中可能出现的问题，共同商讨解 决，及时调整施工方案，保证优质的完成施工任务。3.10 施工资料管理
项目从图纸会审开始到竣工结算，每完成一个 重要工序，都记录该工序相关信息，如操作者姓名、时间、情况分析，验收报告等，形成完整的质量档案，以便后续可查。利用BIM信息平台，为现场管理提 供了方便、可靠的手段，也为后期运维管理提供可追 溯的资料。
各分部分项对应的工程资料上传到Luban BE 系统后（见图9)，建立BIM资料数据库，通过模型 与资料相关联，使构件与资料一一对应，以便通过三 维模型实时查阅相关资料，也便于资料的归档。
图9 培训资料上传保存
4 结论及展望
通过将BIM技术应用于郑州地铁商英街站施 工项目管理中，不难发现通过建模可以在工程量计 算方面大幅提升预算精度及速度；通过模型管理平 台能够使得参建各方及时沟通，提升协同效率；通过 模型的漫游碰撞检查，能够深化设计，为优化施工方 案做足提前量；通过施工动画可视化可以虚拟建造，第一时间预知施工过程中可能出现的问题；通过资 源计划管理平台，工程建设所需的各项资源计划可 快速制定，切实指导项目施工；通过将施工过程中的 资料及时挂接存档，能够真实反映建造过程。
目前轨道交通行业设计、施工、运营的分离现状 及采用传统二维设计带来的信息量限制及施工过程 信息的缺失，都给这一行业的发展带来诸多不便。但未来随着BIM技术的应用，如能在设计阶段建立 项目的三维建筑模型，特别是在换乘站或者是大型 客运中转中心站能够建立三维建筑模型，继而录人建设过程中的项目土建、钢筋、机电设备等相关信 息，从而打造一个融设计、施工、运营等项目管理全 生命周期的数字化、可视化、一体化系统信息管理平 台，则把BIM技术与互联网紧密结合在一起，能使 BIM技术在地铁车站施工中得到广泛应用，为优化
施工及项目管理提供直观的决策依据，可实现地铁
施工革命性的变革。
参考文献
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南交通大学，2008
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析[J].河南科技，2013(09) : 130-131
On the Application of the BIM Technology to the Construction of the Shangying Street Station of Zhengzhou Metro
PENG Gang
(The Engineering Quality Supervision Station of Zhengzhou City,Zhengzhou 450052,China)
Abstract：As construction projects are built on a large scale nowadays»and the BIM concept is gradually being recognized and accepted,it is playing an increasingly remarkable role in the construc
tion field. However?the application of the BIM technology to the construction fields of roads»bridges»and subways is still relatively small. By introducing the application of the BIM technology to the construction of subways^the outstanding performances of the BIM technology in the 3D visualization?drawing review, engineering quantity calculations, materials request on quotas safety management and quality control, progress manage- ment，cost control，and the like are shown in the paper，upon the basis of which it is highly expected that the BIM technology should play a even greater role in the metro construction life cycle»and create an even wider impact.
Key words：building information modeling；metro project；project management
(下接第63页）
Abstract j With the construction of the 12 short and small tunnel projects of the Ha-Mu Passenger-oriented Railway in weak and broken surrounding rock as practical examples»the characteristics of the construction by the shovel-digging methods the composition and type-choice of the shovel-digging-machine,important points for the construction by the shovel-digging method and the like are introduced in detail in the paper. Construction practice shows that the shovel-digging method is applicable to the construction in weak or broken surrounding rock,often with high excavation efficienc
y and good economic effects achieved. However, the problem of construction dust has to be solved in the future construction.
Key words：tunnelling construction；shovel-digging method;weak surrounding rock
豫公网安备41160202000603
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