蘇 木

中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇南京 210000

隨著城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展、全國(guó)運(yùn)營(yíng)軌道線路不斷增加，城市軌道交通保護(hù)工作正越來(lái)越成為維護(hù)公眾生命財(cái)產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。目前，城市軌道交通結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全的保護(hù)主要通過(guò)在外部建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)階段將已編制完成的方案提交城市軌道交通相關(guān)管理部門征求意見(jiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，城市軌道交通管理部門對(duì)既有方案進(jìn)行審查并提出修改意見(jiàn)，再由建設(shè)單位對(duì)各階段方案進(jìn)行二次修改后提交城市軌道交通相關(guān)管理部門進(jìn)行備案。由于外部作業(yè)方案同時(shí)受周邊其它城市規(guī)劃要素影響，且外部作業(yè)施工對(duì)軌道交通的影響受既有軌道交通結(jié)構(gòu)狀態(tài)（沉降、差異沉降、水平位移、收斂變形等）、在建軌道交通施工先后時(shí)序等影響，目前針對(duì)城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)的管理模式存在一定缺陷。為優(yōu)化現(xiàn)有的城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)管理體系，提高工作效率，本文就GIS+BIM技術(shù)在未來(lái)軌道交通保護(hù)工作中的應(yīng)用進(jìn)行探討展望。

1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)城市軌道交通線路投入運(yùn)營(yíng)比較早的幾座一線城市都建立了各自的城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)信息管理平臺(tái)，平臺(tái)主要依托GIS技術(shù)，對(duì)地鐵控制保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)外部作業(yè)項(xiàng)目的地理位置進(jìn)行標(biāo)記，并對(duì)項(xiàng)目類型、地理位置、項(xiàng)目各階段方案、實(shí)施時(shí)間節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行匯總存儲(chǔ)。目前各大城市的城市軌道交通保護(hù)工作普遍遵循“先進(jìn)行各階段方案設(shè)計(jì)再進(jìn)行審查備案、歸檔匯總記錄”的模式進(jìn)行，程序繁瑣，且一旦因軌道交通保護(hù)需要需對(duì)外部作業(yè)方案進(jìn)行調(diào)整，往往導(dǎo)致外部作業(yè)項(xiàng)目工期改變和成本增加，從而誘發(fā)違規(guī)施工等情況。

目前的城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)方案的各階段方案審查主要依托人工完成。由于外部作業(yè)項(xiàng)目往往存在工程種類繁雜、涉及專業(yè)多、大型項(xiàng)目建設(shè)周期較長(zhǎng)的特點(diǎn)，其方案審查人員往往需要具備多學(xué)科專業(yè)知識(shí)，熟練的軌道交通保護(hù)區(qū)管理從業(yè)人員的培養(yǎng)周期較長(zhǎng)，且一旦人員調(diào)整，會(huì)存在周期較長(zhǎng)的重點(diǎn)影響類項(xiàng)目監(jiān)管薄弱的隱患。而國(guó)內(nèi)目前的城市軌道交通發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)培養(yǎng)相應(yīng)軌道交通保護(hù)工作人才的速度，很多新建設(shè)城市軌道交通線路存在保護(hù)區(qū)管理空置的情況。人工方案審查由于不同審查人員的技術(shù)特長(zhǎng)差異，盡管已出臺(tái)了相對(duì)應(yīng)的城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范，也很難確保每一位從業(yè)人員能兼顧每項(xiàng)外部作業(yè)項(xiàng)目對(duì)地鐵影響的各個(gè)環(huán)節(jié)。

對(duì)于城市軌道交通保護(hù)工作而言，最重要的不僅在于把控常規(guī)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工這三個(gè)階段的方案是否滿足相應(yīng)的城市軌道交通保護(hù)要求，更需要對(duì)實(shí)際工程實(shí)施時(shí)是否按照核準(zhǔn)的外部作業(yè)施工方案進(jìn)行實(shí)施、是否落實(shí)了相應(yīng)的地鐵保護(hù)措施進(jìn)行施工階段的監(jiān)管。目前國(guó)內(nèi)主要依托安排專門的現(xiàn)場(chǎng)符合性巡查人員對(duì)外部作業(yè)方案落實(shí)情況進(jìn)行監(jiān)督管理，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工方案與城市軌道交通保護(hù)區(qū)管理部門核準(zhǔn)的施工方案進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)與城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)單位、城市軌道交通保護(hù)相關(guān)執(zhí)法機(jī)構(gòu)巡查人員協(xié)同，確保外部作業(yè)對(duì)城市軌道交通的影響控制在一定范圍內(nèi)。由于現(xiàn)場(chǎng)符合性巡查人員一般為巡查專員，復(fù)核性巡查的啟動(dòng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)一般為外部作業(yè)施工方案報(bào)城市軌道交通部門備案完成后，因此，巡查專員一般對(duì)外部作業(yè)方案施工方案報(bào)備前的方案審查進(jìn)度節(jié)點(diǎn)不甚熟悉，外部作業(yè)施工備案前違規(guī)施工情況難以控制。

城市軌道交通的結(jié)構(gòu)的日常維保監(jiān)測(cè)和城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)時(shí)對(duì)城市軌道交通結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)一般由兩個(gè)獨(dú)立的工作組完成，在軌道交通結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降、變形時(shí)，如何評(píng)價(jià)其誘因，需要對(duì)兩方數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。只有建立起有效的信息互通平臺(tái)，才能及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，準(zhǔn)確判斷影響城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全的外部誘因，采取針對(duì)性處置措施，確保結(jié)構(gòu)安全。目前國(guó)內(nèi)由于保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)方案審查、日常維保監(jiān)測(cè)、外部作業(yè)實(shí)施期城市軌道交通結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)一般由不同的工作組完成，及時(shí)信息互通工作存在一定缺陷。

2 城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)類型及影響因素

2.1 城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)常見(jiàn)類型

（1）民用建筑；

（2）市政道路；

（3）橋梁；

（4）市政管線（廊）、箱涵；

（5）既有建筑物改擴(kuò)建；

（6）其它。

2.2 外部作業(yè)對(duì)城市軌道交通的影響因素

（1）地下結(jié)構(gòu)施工：如工程樁、圍護(hù)樁、地下連續(xù)墻、鉆探、錨桿、錨索、土釘?shù)仁┕?duì)軌道交通地下結(jié)構(gòu)所在土層的擾動(dòng)；

（2）地面施工：如施工機(jī)械、地上建構(gòu)筑物的地面附加荷載影響；起重、吊裝等對(duì)地鐵高架結(jié)構(gòu)的碰撞等；施工機(jī)械振動(dòng)影響等；

（3）土方開(kāi)挖：城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)項(xiàng)目基坑開(kāi)挖等引起的周邊土體擾動(dòng)；

（4）地下水作業(yè)：地下水作業(yè)引起的城市軌道交通結(jié)構(gòu)沉降、差異沉降、水平位移、收斂變形等；

（5）其它：爆破作業(yè)、次生災(zāi)害影響等。

3 GIS+BIM技術(shù)應(yīng)用思路

目前BIM技術(shù)在城市軌道交通中主要用于施工管理、后期竣工圖整合等，但隨著國(guó)家對(duì)BIM技術(shù)的推廣，BIM技術(shù)必然將滲透到未來(lái)的城市軌道交通的各個(gè)階段中，使信息模型同時(shí)具備集合規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維保等軌道交通建設(shè)工程全壽命信息。

若想將GIS+BIM技術(shù)應(yīng)用到城市軌道交通保護(hù)工作中來(lái)，首先應(yīng)對(duì)城市軌道交通自身和其保護(hù)區(qū)內(nèi)其它建構(gòu)筑物的信息進(jìn)行匯總整理。利用BIM技術(shù)彌補(bǔ)GIS技術(shù)在項(xiàng)目信息模型精度上存在的不足，基于GIS技術(shù)對(duì)各項(xiàng)目零散的建筑信息模型數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，然后通過(guò)對(duì)既有建筑信息模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得對(duì)后期城市軌道交通保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)外部作業(yè)的限界要求、施工期軌道交通監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)限值、施工期間場(chǎng)地平面布置推薦方案、基坑開(kāi)挖分區(qū)分塊施工指導(dǎo)、地下水管控要求等。

根據(jù)上述的GIS+BIM技術(shù)應(yīng)用思路，第一步就是對(duì)既有城市軌道交通線路進(jìn)行建筑信息數(shù)據(jù)錄入。數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括城市軌道交通線路的竣工信息、運(yùn)營(yíng)期實(shí)時(shí)的運(yùn)營(yíng)維保數(shù)據(jù)等。城市軌道交通線路的竣工數(shù)據(jù)是對(duì)后期城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃階段地面和地下建筑退讓、設(shè)計(jì)階段基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型和降排水方案選擇、施工階段方案編制的重要指導(dǎo)依據(jù)，而運(yùn)營(yíng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)則是外部作業(yè)實(shí)施期間對(duì)地鐵進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)時(shí)地鐵結(jié)構(gòu)零狀態(tài)和監(jiān)測(cè)限值的重要依據(jù)。

后期外部作業(yè)項(xiàng)目在規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段建模時(shí)，通過(guò)將擬建建筑物的數(shù)據(jù)信息錄入到信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)將擬建建筑模型數(shù)據(jù)與已有城市軌道交通、建構(gòu)筑物、市政管線數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)匯總分析，獲得外部作業(yè)項(xiàng)目對(duì)城市軌道交通影響的分析結(jié)果，通過(guò)實(shí)時(shí)信息互通高效地指導(dǎo)擬建工程設(shè)計(jì)者建立起滿足城市軌道交通保護(hù)要求的建筑模型。

GIS與BIM技術(shù)的結(jié)合不僅適用于已建成的城市軌道交通保護(hù)工作，更適用于規(guī)劃及在建城市軌道交通線路控保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)外部作業(yè)與軌道交通之間的施工步序控制。由于BIM技術(shù)具備反映城市軌道交通線路實(shí)施時(shí)間節(jié)點(diǎn)的功能，對(duì)于城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)而言，尤其是工期臨近的市政管線類項(xiàng)目，可通過(guò)對(duì)管線與城市軌道交通結(jié)構(gòu)相對(duì)平縱布置、施工步序統(tǒng)籌規(guī)劃，避免管線施工的二次開(kāi)挖、最大程度地降低先建管線的改移成本。

對(duì)于城市軌道交通與周邊地塊聯(lián)通的通道設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)可通過(guò)對(duì)站內(nèi)消防、安保布置及客流進(jìn)行分析，使得通道在滿足地鐵安保、消防要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)地塊客流的最大引流。

4 基于GIS+BIM技術(shù)的城市軌道交通管理平臺(tái)建設(shè)難點(diǎn)

城市軌道交通的地下車站在城市中往往兼顧地下人防設(shè)施的角色，因此，其數(shù)據(jù)保密要求與一般建筑物有所區(qū)別，系統(tǒng)中涉及城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)對(duì)于不同的系統(tǒng)用戶的信息展現(xiàn)程度要求需要進(jìn)行嚴(yán)格的篩選分級(jí)處理。

目前城市軌道交通建筑信息模型的錄入主要依托于人工，是一項(xiàng)工作量較為繁重的工程，而且由于周邊城市建筑、市政管線實(shí)際結(jié)構(gòu)布置情況影響因素較多，各部門信息統(tǒng)籌存在一定的滯后性，城市軌道交通保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)施工時(shí)，如果造成軌道交通結(jié)構(gòu)周邊市政管線損壞（如燃?xì)夤芫€差異沉降導(dǎo)致管線漏氣爆炸、給排水管線漏水造成周邊土體水土流失等），其誘發(fā)的次生災(zāi)害對(duì)城市軌道交通安全影響也較大。因此，如何實(shí)現(xiàn)各部門數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和數(shù)據(jù)互通，也是系統(tǒng)建設(shè)難點(diǎn)之一。

由于城市的發(fā)展建設(shè)是一個(gè)有機(jī)整體，城市軌道交通保護(hù)只是整個(gè)城市健康運(yùn)行的一個(gè)環(huán)節(jié)，僅僅做好城市軌道交通保護(hù)對(duì)于整個(gè)城市良性運(yùn)行是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，城市軌道交通保護(hù)管理系統(tǒng)平臺(tái)的建立應(yīng)由城市規(guī)劃建設(shè)部門主導(dǎo)，確保該系統(tǒng)作為整個(gè)城市規(guī)劃管理中的一部分與其他部門保持良好的數(shù)據(jù)互通。而一旦引入其它城市規(guī)劃的環(huán)節(jié)，其需要統(tǒng)籌考慮的因素將會(huì)成倍增長(zhǎng)，對(duì)于各方面數(shù)據(jù)的處理就不僅僅停留在保護(hù)城市軌道交通結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全的層面，其最優(yōu)解不僅是工程技術(shù)上的最優(yōu)解，還需考慮整個(gè)城市中社會(huì)運(yùn)行的方方面面，通過(guò)博弈取舍，獲得最后的答案。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)城市軌道交通保護(hù)工作中，GIS+BIM技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)成為城市軌道交通保護(hù)工作的一個(gè)主要方向，該技術(shù)將極大提高城市軌道交通保護(hù)工作的效率，優(yōu)化城市建設(shè)管理系統(tǒng)。本文僅從城市軌道交通管理系統(tǒng)建設(shè)思路方面，對(duì)GIS+BIM技術(shù)在軌道交通保護(hù)工作中的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。