摘要：本文以穗莞深城际轨道1#明挖段至皇岗口岸站区间工程为实践案例，聚焦该工程紧邻皇岗口岸枢纽、地质条件复杂（含富水砂层等）、周边建（构）筑物密集及多参建方协同需求高等核心挑战，系统阐述智慧建造理念与BIM技术融合应用的创新实践路径及成效。
1.实施背景
1.1工程概况
穗莞深城际位于珠江三角洲中部，衔接广州、东莞、深圳三市，是珠三角城际网珠江东岸的主干线。中铁二十二局轨道工程有限公司承建的1#明挖段～皇岗口岸站区工程合同额8.8亿元。区间为单洞双线圆形盾构隧道，全长3511.566m，管片外径12.8m，最大线路纵坡29.6‰，隧顶埋深10.7m～32.9m。投入一台开挖直径13.27m的泥水平衡盾构机进行区间隧道施工。
1.2工程重难点
直径大，扰动大:盾构开挖直径13.27m，是深圳市轨道交通最大直径盾构机，大直径开挖对地层扰动大，对周边环境影响范围大。
地质复杂:区间穿越上软下硬地层约1495m，极易出现地表沉降、刀具非正常磨损等异常情况;区间中部穿越浅埋富水地层约1100m，其中不足一倍洞径长度约300m，浅埋富水地层保压困难，地层易沉降。
穿越风险源众多且风险等级高：区间穿越风险源共计28处，其中较大（Ⅰ级）风险源3处（广深高速、地铁3号线、保税区三号桥），较大（Ⅱ级）风险源17处，一般（Ⅲ级）风险源8处。
地表无风险处置条件:工程位于深圳市福田区核心区域，周边环境复杂，地面具备风险源预处理、应急处置的场地少。
2.实施目标
项目应用智慧建造及BIM技术信息化创新应用，加大施工现场各项安全设施、防护措施的安全系数，增强从业人员安全意识，提升建筑工地安全生产水平，并解决施工现场沟通及信息共享不及时、管理制度实时落地化等问题，实现施工现场的智慧化生产。
3.建设实施内容及效果
3.1智慧建造创新应用
3.1.1智能实景建模：
利用航拍模型计算地理信息，对区域的点云数据进行处理，统计场地面积数据、记录移交时地容地貌，实现对地形、地貌的勘测，合理规划场地位置。辨识施工对周边建筑物的影响，规避安全风险及信访风险。进行征拆迁工作参照、施工进度监测，同时与BIM模型融合，动态反馈现场实际情况。
3.1.2综合监控视频系统：
视频监控系统的实施是通过部署底层信息采集设备，如各类传感器、无人机、监控摄像头等，对现场设备、环境、人员等进行实时监测。解析系统类型主要包括危险性较大的分部分项工程监控系统、危险源智能识别监控系统（如现场工人未佩戴安全帽、临边防护等）、设备运行状态监控系统（龙门吊等）、开挖舱视频监控系统等。
3.1.3建筑废弃物智慧监管系统：
项目上使用市住建局开发的“深圳市建筑废弃物智慧监管系统”，此系统于2018年7月30日起在全国范围内推广使用。该系统给予泥头车的定位系统，通过电子联单对全市建筑废物的排放、运输、受纳等过程进行全流程、全天候的智慧监管，工地按其地理位置在地图上划定电子围栏，并将泥头车的GPS数据信息接入智慧监管系统。
3.1.4激光雷达自动渣土测量系统：
采用激光雷达自动渣土测量系统通过体积测量与理论出渣量对比并结合监测数据，可优化掘进参数，对出渣超欠方具有预警作用。节约了人力，从传统的多人人工采点测量并大量的数据处理简化到1人便能完成。节约了时间，从人工采点并处理需2小时作业变成10多分钟，缩短了工序间隔。节约了设备，部分粗略体积测量采用铲车斗量。
3.1.5地质雷达探测+自动化检测应用：
盾构施工过程中对区间沿线进行地质雷达探测对比盾构施工对地层的扰动情况；对重要建构筑物采用自动化监测实时掌握建构筑物变形情况，出现异常情况及时反馈各方启动应急措施，信息化指导施工。实现了地表沉降和地层深层探测24h监测，为盾构掘进和构建筑物保护提供有力的技术支持确保了盾构隧道和周边环境安全。
3.1.6洞内超前钻注一体机：
盾构机盾体四周预留共23个超前钻孔，其中中部水平钻孔6个，周边辐射钻孔17个。盾构机配置一台超前钻机，应对施工过程中超前钻探和超前加固施工需求。因刀盘前方地层扰动需要对前方土体进行进行加固时，选择对应的超前注浆孔进行注浆加固。
3.1.7水沟、电缆槽台车：
水沟、电缆槽台车的牵引为自驱式，配置两组12.1米模板，双侧同时浇筑12m方式。顶部主梁设计为伸缩式，配备型号为D100-1400的伸缩油缸，其可伸缩行程达到1.4米。顶部主梁的收缩方向为从右侧向左侧主梁横向收缩。可提高混凝土施工的机械化程度，加快施工进度，减少人工，降低成本，减少二次浇筑施工缝。
3.2 BIM技术信息化创新应用
3.2.1施工场地模型创建与分析
利用BIM模型进行运输机械、施工道路、办公生活临时设施、安全文明施工、临时水电等施工场地布置，提前发现施工空间冲突，辅助现场临时设施管理。对场内布置进行提前策划，模拟大型机械进出场路线，排布出最优布置方案，提高场地使用效率，减少二次布置所产生的费用。
3.2.2施工变更模型创建与版本管理
根据变更内容，在原本模型上进行变更，形成相应变更模型，为监理和业主对变更进行审核时提供更直观的模型对比。对不同版本模型进行管理，提高团队协作效率，降低错误风险，并能够追踪模型历史变化，以方便后续的模型追溯和复现。模型变更后或同一交付物进行多次交付时，应在文件命名字段中添加版本号。
3.2.3地质模型创建与分析
地质模型创建在施工准备阶段可以优化盾构选型。不同的地质条件对盾构机的类型、刀具配置等有不同要求。借助地质模型，可以分析盾构区间内岩土的硬度、颗粒大小、粘性等参数变化情况，进而选择最适合该区间地质状况的盾构机，确保盾构机在掘进过程中能够保持良好的工作状态，提高施工效率，减少设备故障和损耗。
3.2.4 BIM可视化交底
通过对关键节点进行BIM建模，利用BIM的三维可视化功能对施工现场的复杂工艺节点、工序进行模拟，能更加通俗、直观地进行技术交底，提高了交底效率，使施工班组能更容易理解设计意图、施工工艺。通过召开基于BIM模型的三维可视化技术交底会议，实现直观的技术交底，大大提高了沟通效率。
3.2.5风险源可视化
对区间28处风险源创建BIM模型，并对其进行二维码制作，实现风险源管控可视化，盾构风险源的可视化为现场的盾构施工和项目管理人员决策提供了有力的数据支持,并在实际应用的过程中达到了降低盾构施工发生的概率的目标。
3.2.6 BIM+倾斜摄影720云全景更新应用
基于BIM+GIS结合的模型，将1#明挖段及泥水处理场基础空间数据、现状数据、设计方案进行整合，形成以三维空间数字模型，最终渲染整合成360度的全景视角图，以链接的形式分享，能方便快捷地对复杂的互通立交重难点精准定位。提供了直观和真实的设计与环境的关系图，有助于方案研究更聚焦、更高效。
3.2.7 BIM模型创建与工程量计算
在盾构施工过程中，工程量的准确计算对于项目成本控制、进度安排及资源配置至关重要。盾构区间的BIM模型，极大地提高了工程量计算的精确度和效率。通过对盾构管片、弧形构件、混凝土、止水条等进行编码快速统计出土石方量，节省人工算量的时间。
3.2.8虚拟漫游
基于BIM模型将施工图设计阶段基础空间数据、现状数据、设计方案进行整合到3D max软件中，形成以三维空间数字模型，最终渲染整合成视频，以为周边环境现状基础与设计阶段模型进行方案对比及分析论证、优化、设计评审等工作。为施工图设计阶段研究提供了周边环境现状与设计关系对比分析，提高设计人员对周边环境的了解，提高了沟通效率，有助于方案研究更全面。
3.2.9施工模拟
利用BIM模型对施工方案进行模拟预演，通过对单个施工方案模拟或多个施工方案的分析、对比，达到合理配置资源，有效降低成本、缩短工期、提高工程质量的目的。
4.应用成效
4.1取得社会效益：
项目的智慧建造及信息化创新应用，能够便捷快速地完成城际铁路施工中的各项数据的传输和接受，促进各部门之间的协同工作，创设互动平台，实现各参与方之间的信息共享，避免造成信息孤岛，并为城际铁路提供可靠的数据信息。
项目以BIM技术为核心搭建全流程信息化平台，用Revit、Bentley软件构建多专业模型并创建标准化构件库，依托深圳地铁集团BIM平台打通多方协同通道，模型审核效率提升80%；通过BIM模拟优化盾构始发方案，将盾构机长度缩短12米解决施工冲突，为28处风险源建模型生成二维码，下穿广深高速时优化参数实现“零扰动”；BIM竣工模型完整记录全信息，助力精准验收，同时为后期运维提供数据支撑，降低运营成本。
项目作为国际同类工程综合风险最高、施工难度最大的大直径盾构工程，承办了世界隧道大会现场技术观摩活动，专家们对这项“超级工程”由衷赞叹，并对中国隧道建智能化的技术手段和日新月异的发展表示不可思议。此次观摩让项目在国际上声名远扬，展示了中国基建在智能建造领域的领先技术。
4.2取得经济效益：
利用BIM技术创新应用，在施工准备阶段，其能直观展示设计意图，为施工单位与设计单位的沟通交流提供便利，有效避免因理解偏差导致的不必要设计调整，降低设计变更发生概率，保障项目按计划推进并减少额外成本支出；在施工阶段，一方面其具备精确的工程量统计功能，相较于传统人工算量方式准确性更高，误差可控制在1%以内，且借助BIM信息化平台能实时追踪和管控材料使用情况，及时发现并纠正浪费现象，通过精细化管理降低材料成本、提高材料整体利用率，另一方面其可作为可视化施工指导工具，让施工人员更清晰直观地理解施工流程和工艺要求，尤其对于复杂节点，通过BIM三维动画演示能帮助施工人员迅速掌握施工要点，相比传统交底方式可使施工效率提高90%以上，从而减少人工工时消耗、降低人工成本；而在运营阶段，施工阶段积累的数据和模型信息可有效传递给运营方，运营方借助施工阶段完善的BIM模型，能快速定位建筑设施位置、了解其构造及维护要点等，为高效开展设施管理、维修保养和能耗管理提供有力支持，进而降低运营阶段成本。
完成单位：中铁二十二局集团轨道工程有限公司
完成人：刘自明、姚义、闫雪、宋利军