1 工程概况及重难点分析

1.1 工程概况

苏州地铁8号线10标项目包括两站两区间，其中仁爱路站为双盾构始发站，是独墅湖高教区的重要枢纽站；松涛街站是苏州轨道交通2号线与8号线的重要换乘车站，车站采用明挖法施工，区间采用盾构法施工，合同总投资5.73亿元，项目区间布置如图1所示。

仁爱路站跨仁爱路和松涛街交叉路口敷设，为地下两层两跨岛式标准车站，车站总长199 m, 设2座风亭和3座出入口，为盾构双始发车站；松涛街站与已建2号线松涛街站互为换乘站车站，总长度166 m, 标准段宽度23.1 m, 采用三层三跨框架结构，含2组风亭3个出入口，最大开挖深度28.5 m。

图1项目区间布置

1.2 重难点分析

苏州地铁8号线10标项目位于苏州市工业园区，线路出仁爱路站后沿松涛街下方敷设，依次穿越文景路桥、文景路南侧桥后，沿道路走向最终以直线进入松涛街站。面临的主要施工难题有：

(1)仁爱路站为跨十字路口车站，分两个施工区域，且为盾构双始发车站，东侧毗邻河道，周边环境复杂，交通疏解难度大。

(2)两站均位于苏州工业园区，四周分布高校且临河，主干道地下管线错综复杂，受地块场地限制，管线迁改难度大。

(3) 仁爱路站至松涛街站盾构区间下穿既有2号线松涛街站，下穿需要连续穿越两道800 mm地下连续墙；松涛街站距离既有松涛街站(2号线)主体最小水平距离13.9 m, 施工质量控制风险高。

(4)两站总建筑面积28 816.29 m²,盾构总长3 496.712 m, 施工规模大，工程接口多、工序转换频繁、组织协调及施工管理难度大。

2 BIM应用策划

2.1 总体规划

(1)结合现场管线勘察，对仁爱路站周边管线分布情况进行三维建模，可以清楚、直观地反映地下管线位置，实现管线三维技术交底，优化管线迁改方案；同时优化交通疏解方案，减少交通疏解次数。

(2)开展施工仿真模拟，结合工程特点辅助施工方案优化及施工风险控制。

(3)BIM技术辅助施工管理，优化施工组织，实现项目施工数字化管理。

2.2 组织架构

项目成立BIM工作室，实行三级管理模式，由集团公司数字建造中心作为技术牵头，公司与项目部BIM工作室逐级管理，项目BIM工作室组织架构如图2所示，确保BIM技术实施有序进行^[2]。

图2项目BIM工作室组织架构

2.3 软硬件配置

2.3.1 软件配置

根据项目自身的特点，主要采用A、B双平台相结合的模式开展BIM技术应用，主要软件配置为：用于车站结构建模的Revit 2016,用于施工组织及方案模拟的Fuzor, 用于漫游动画制作及渲染的Lumion, 用于数值模拟、安全性验证的FLAC 3D,用于结构算量、图纸审核的广联达GTJ。

2.3.2 硬件配置

项目部配备台式机工作站3台、笔记本工作站2台，硬件详细配置参数：CPU,Intel i7 9700K;内存，64-128G;显示器，27英寸 2K 双屏；显卡，Quadro P2000 8G;硬盘，三星970EVOPlus 1T SSD;移动工作站，6核i7-9750H/8G。

3 BIM专项应用

3.1 BIM辅助前期策划

3.1.1 管线迁改优化

仁爱路站管线错综复杂，分布有燃气、国防光缆、电力、通信、污水、给水、雨水等重要管线8类，共16条，需迁改管线2 158.8 m, 其中临河管线施工958 m, 管线迁改前期工作量大。

(1)原状管线现场勘察复核：正式管线迁改施工前，由施工区域各管线产权单位进行现场实地勘察，采用管线探测仪探测、人工开挖探沟等对现场原状地下管线进行综合勘察^[3]。

(2)编制管线迁改方案及施工进度计划：以迁改临河区域管线为施工主线，编制管线迁改及保护施工方案，绘制管线迁改施工进度计划横道图。

(3)BIM+GIS结合创建模型：采用BIM建模+GIS倾斜摄影技术用于管线迁改原状管线位置可视化交底，清楚、直观地反映地下管线位置，能够加快管线迁改施工进度，有效避免破坏市政管线，如图3所示。

图3BIM+GIS结合模型创建

(4)管线迁改方案优化：结合BIM技术对仁爱路站管线迁改方案进行优化，由集中过路调整分解为从东、西、南三个方向过路，将燃气、通信、20 kV高压电及DN800给水管线调整至东侧迁改，主要布设于车站东侧绿地及河道，西侧剩余管线全部绕出出入口，采用钢架桥、综合管廊等方法，一次性将迁改管线迁出施工范围，如图4所示。

图4管线迁改优化

(5)将管线迁改施工进度计划导入Fuzor施工模拟软件，对管线迁改全过程进行模拟分析，合理调整施工进度，更精准地控制施工与生产进度，如图5所示。

(6)管线迁改施工完成后，在管线模型内添加包括施工照片、施工时间、验收情况等信息，如图6所示。

(7)归档移交：整理管线迁改BIM模型，建立移交目录。目录内写明移交文件名称、文件格式、软件打开方式等，如图7所示。

3.1.2 交通疏解优化

图5 Fuzor施工进度模拟

图6 添加模型信息

图7 归档移交目录

(1)技术材料准备：收集项目交通疏解规划方案、场地布置总平面图、交通疏解方案平面布置图。

(2)交通疏解问题分析：仁爱路站原方案迁改管线布设于西侧交通疏解道路下方，迁改完成前临时道路无法施工，进而影响车站主体围护结构施工。

(3)交通疏解BIM模型构件库建立：根据现场场地布置、道路情况，创建各类临建、交通设施等模型构件库，如图8所示。

图8模型构件库

(4)通过Revit软件进行BIM建模，根据各施工阶段场地布置，创建交通疏解布置模型，如图9所示。

图9交通导行模型创建

(5)交通疏解方案优化及可视化交底：通过BIM进行交通疏解方案模拟优化，提出在东侧河道边绿化带新增1期交通疏解临时道路，制作交通疏解汇报材料，采用三维形式阐述交通疏解概况、导行方案、方案问题、优化方案、各时间段导行道路情况，便于理解，辅助方案汇报、审核。可视化交底材料如图10所示。

(6)整理交通疏解三维模型、文档资料、影像资料，建立归档目录表，进行交通疏解模型成果归档和其他材料成果归档。

3.2 BIM辅助施工风险控制

图10交通疏解方案可视化交底

3.2.1 盾构下穿工况介绍

仁爱路站至松涛街站区间盾构下穿既有2号线松涛街站，采用盾构法施工；下穿需要连续穿越两道800 mm地下连续墙，之后在松涛街站小里程采用钢套筒接收。盾构下穿工况如图11所示。

图11下穿工况模拟

3.2.2 风险源分析

(1)盾构管片距离车站底板下∅850 mm长35 m抗拔桩最小净距0.6 m, 2号线松涛街车站地连墙预留玻璃纤维筋高度7.5 m, 盾构机需完全穿越玻璃纤维筋区域，避免刀盘破坏普通钢筋区域。

(2)盾构穿越既有线区域地质全断面为粉土夹粉砂微承压水层，隧道距离地面垂直距离18.7 m, 2号线松涛街站基坑内部盾构下穿区采用三轴搅拌加固，外部为原始粉土夹粉砂地层，连续磨墙容易引发地面沉降风险。

3.2.3 BIM仿真模拟盾构下穿既有线车站

(1)采用Fuzor软件可视化模拟盾构机下穿施工全过程，直观展示盾构下穿施工工序，辅助施工人员对下穿施工进行安全风险评估，为盾构下穿施工定位提供可视化参考依据，提升施工现场对下穿施工工序及施工安全风险整体管控能力。盾构下穿施工模拟如图12所示。

图12BIM仿真模拟盾构下穿施工

(2)既有2号线松涛街车站地连墙仅预留7.5 m盾构穿越条件，玻璃纤维筋长度7.5 m, 玻璃纤维筋与普通钢筋搭接区长度2 m, 玻璃纤维筋高程范围-15.100～-22.600 m, 区间穿越段轨面标高-20.730 m, 隧顶标高-15.56～-15.57 m。通过BIM仿真模拟，盾构隧道顶与玻璃纤维筋与普通钢筋搭接区距离0.46～0.47 m, 盾构隧道底与玻璃纤维筋与普通钢筋搭接区距离0.43～0.44 m, 刀盘与搭接区无冲突；距离车站底板下直径850 mm抗拔桩最小净距0.7 m, 满足穿越条件。盾构穿越地连墙仿真模拟如图13所示。

图13盾构穿越既有地连墙玻璃纤维筋

(3)基于BIM的可视化性及模拟性，分析盾构机穿越既有线区域粉土夹粉砂微承压水层地质全貌，模拟预判沉降区域。可视化沉降分析如图14所示。

3.2.4 基于BIM的下穿施工风险数值分析

将盾构BIM模型与力学分析相结合，利用FLAC 3D软件对盾构隧道近距离穿越既有车站土体稳定性进行分析，为施工风险控制进一步提供理论依据，以确保隧道区间下穿段施工安全。

盾构下穿2号线松涛街站段工程基于BIM模型进行计算模型的边界选取与网格划分，所建模型如图15所示。风险分析内容包括：左右线中线相对应的地表位置的地表沉降变形分析，盾构隧道穿越对既有车站地连墙位移影响分析，盾构隧道穿越对既有车站底板变形影响分析，据此确定潜在风险源，采取控制措施。

图14可视化沉降分析

图15计算模型边界选取与网格划分

3.3 BIM辅助施工方案优化

3.3.1 轨顶风道方案优化

通过前后施工方案BIM可视化模拟，将轨顶风道调整为吊墙，优化后施工效率提升，安全性更可靠，满足后期装修需求，吊墙可与中板同步浇筑，施工质量有保证，工序流程更便捷。方案优化模拟如图16所示。

图16轨顶风道优化

3.3.2 交通疏解道路施工方案优化

在前期策划交通疏解阶段，使用BIM装配式理念，将跨车站主体结构范围交通疏解道路由钻孔灌注桩+梁板结构调整为预制空心板梁，减少了交通疏解导改时间，避免了钻孔灌注桩影响车站结构的整体浇筑，后期拆除也方便。方案优化模拟如图17所示。

图17交通疏解道路施工方案优化

3.3.3 吊装孔快速封堵方案优化

将车站端头井吊装孔优化为装配式施工，取消施工下部脚手架，设置双道剪力槽，下部布设预制300 mm厚叠合板，在叠合板上施作车站顶板钢筋及混凝土浇筑工作，避免了常规模板支架弹性变形及非弹性变形，以及因应力集中导致的端头井封孔板斜向开裂。封堵优化模拟如图18所示。

图18吊装孔快速封堵方案优化

3.4 BIM辅助现场施工管理

3.4.1 质量管理

基于BIM管理系统的智能巡检，技术人员运用移动端配套APP,把相关问题拍照记录上传，将现场质量问题照片与模型、人员相关联并进行标识，督促班组进行整改，形成完整闭环，改变质量管理的方式，提高项目管理效率。质量管理流程如图19所示。

图19基于BIM的质量管理

3.4.2 资料管理

建立BIM模型，并将图纸、施工过程资料(施工方案、施工照片、设计变更、实验报告、通知单等重要资料)上传存储在BIM管理平台，将资料与BIM模型挂接，建立对应关系，进行集成化、系统化管理，技术人员不受时间、地点等限制在手机电脑查看相关文件资料。

3.4.3 成本管理

(1)工程量核算，辅助成本管理：

基于BIM的工程量算量取决于BIM模型的精细度，对工程量清单的准确性有直接影响；运用Revit软件基于施工图纸建立车站主体结构、钢筋BIM模型，包括几何信息、构件属性信息及材料信息等，并考虑工程量提取时的模型扣减关系；模型完成后提交各专业进行审核，包括模型与图纸的一致性、模型合规性、完整性等，满足工程量核算的基本要求；将BIM模型导入广联达GTJ算量软件，直接导出工程量清单，对其项目工程算量“五量”中的施工图工程量进行核算分析，辅助对上对下计价。另外提取的工程量计算数据可作为0号台账的数据来源，通过对比BIM模型中的工程量数据与0号台账中的数据及时纠偏，提高0号台账的可靠性，辅助成本管理。

基于BIM的工程量核算，规避人为因素影响，工程量更加准确；通过BIM模型直接生成工程量清单，提升算量工作效率；对于不规则的异形复杂结构，只需保证模型精度，可自动生成构件的工程量。

(2)优化钢筋下料：

目前，在钢筋下料优化领域，通常采用经验丰富的工人制定钢筋下料单，在制定每日钢筋材料裁剪任务时，会造成不同程度的钢筋资源的浪费，同时，下料自动化程度较低。按照设计图纸运用Revit软件建立钢筋BIM模型，通过格式转换导入广联达GTJ软件，实现BIM模型的多元化、重复利用，减少算量的工作量；在广联达GTJ软件中按照施工翻样规则，以自动优化+手动调优的方式进行钢筋BIM模型的二次深化、调整，包括钢筋节点、钢筋绑扎空间、尺寸取整等；基于优化后的钢筋BIM模型，广联达GTJ软件自动生成下料单及排布图，明确最优下料配比及进料长度，避免下料交底不清导致错误加工及大量废料头的产生，实现车站结构施工过程钢筋损耗率1%的目标，如图20所示。

图20基于BIM的优化钢筋下料

4 BIM基础应用

4.1 精细化BIM建模

通过采用BIM技术建立地铁车站主体、附属、土方、钢筋节点等三维模型^[4],施工过程根据设计调整及时调整模型样式，保持与施工现场一致，指导现场施工。

4.2 可视化技术交底

车站端头用于盾构始发与接收，洞门处围护桩钢筋笼采用玻璃纤维筋，将BIM技术应用于围护桩复杂钢筋节点排布^[5],通过构建BIM模型，合理排布普通钢筋与玻璃纤维筋，对现场进行三维可视化技术交底，如图21所示。区别于传统技术交底，使施工班组更加容易理解复杂节点施工，减少现场返工情况，提高工作效率。

4.3 基于BIM的施工组织推演

采用Fuzor软件进行盾构机下穿整体施工组织推演，推演项目不同时期盾构机施工情况，合理布局盾构机等大型设备进出场时间，提前筹划施工过程中配套设备组织安排，解决施工组织难点。

图21可视化技术交底

5 结束语

苏州地铁8号线10标项目在施工进程中，深入实施了包括管线迁改、交通疏解、施工方案优化、施工风险控制以及施工管理在内的多项BIM专项应用，并辅以必要的基础应用。通过这些应用，项目在前期策划、施工方案优化以及施工风险控制等多个关键环节取得了显著的成果，不仅提升了项目前期的策划效率，实现了精细化管理，还带来了工期上的加快和经济效益的提升。更为重要的是，BIM技术的引入有效解决了城市轨道交通施工中面临的交通疏解困难、管线复杂、施工风险高等一系列难题，为项目的顺利竣工交付奠定了坚实的基础。