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摘要：近年来，随着城市轨道交通建设的不断提速，作为关键工序，铺轨施工技术提升所发挥的作用也越来越显著。地铁铺轨施工具有线路狭长、管理跨度大、专业交接口多、精度要求高等特点，为了提升铺轨施工技术，解决施工问题，提高施工质量，利用BIM技术建立三维数字模型，将铺轨施工全过程直观、形象地通过模型画面展现出来，解决几何尺寸与相对位置的冲突问题。通过限位凹槽钢筋加工与绑扎定位，钢弹簧浮置板施工以及地下线钢轨焊接等实例分析，验证了运用BIM模型助力铺轨施工技术提升的优越性，并且能够运用施工生产实践中，提高施工质量。

关键词：城市轨道交通；地铁；BIM技术；铺轨施工方法；

中图分类号：TU714 文献标识码：A

0引言

城市轨道交通是服务于城市与郊区的交通系统，由轨道线路组成，能够在固定轨道中运行，运送较大规模的客流与货物，为人们的出行提供保障[1]。轨道交通包括地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮等，具有节能、省力、无污染等优势，是保障城市绿色发展的交通体系。地铁铺轨是地铁建设的关键工序，只有高质量完成铺轨，地铁才能在轨道上平稳运行，实现城市的快速交通功能[2]。由于铺轨施工贯穿全部线路全长，与大部分专业存在接口，比如强弱电、给排水、通信、安装装修、系统等，为铺轨工作造成了极大的困扰[3]。同时，地铁铺轨施工工程量较大，施工精度要求高，施工周期较长，涉及专业众多，为了更好地解决施工问题，本文引入BIM技术，优化了城市轨道交通地铁铺轨施工的相关方法。

1城市轨道交通地铁铺轨BIM施工方法

1.1基于BIM技术绑扎限位凹槽钢筋

BIM技术以轨道交通地铁施工相关信息数据为基础，建立一个BIM地铁铺轨施工三维模型。BIM模型包含了铺轨施工的所有信息，包括铺轨设计、施工、运营等阶段信息，能够实现铺轨施工的全生命周期管理[4]。本文利用BIM模型的数据关联性，建立三维数字模型，将绑扎限位凹槽钢筋全过程直观、形象地通过模型画面展现出来，对钢筋网片与限位凹槽使用的箍筋的加工与定位、连接进行模拟，解决钢筋几何尺寸与相对位置的冲突问题。钢筋绑扎的BIM模拟情况如下图1所示。

如图1所示，（a）为基础底板下层钢筋绑扎情况；（b）为基础钢筋马凳安装情况；（c）为基础底板上层钢筋绑扎情况；（d）为钢筋笼绑扎情况。本文选取地铁铺轨施工段，划分出一个限位凹槽，将选取的施工段与限位凹槽在BIM模型中还原出来。在BIM模型中完成下层钢筋、马凳、上层钢筋、插筋的绑扎，并将绑扎过程中需要注意的情况标注出来，生成绑扎设计值。按照BIM模型的绑扎流程，进行钢筋绑扎的实际施工，确保钢筋绑扎的质量。在凹槽的基础底板上铺装一层箍筋，在上方放置钢筋马凳，确保箍筋绑扎的质量。在马凳上方绑扎上层钢筋，下层钢筋与上层钢筋一一对应。在限位凹槽的四周安装插筋，与上层钢筋、下层钢筋共同形成钢筋笼，完成限位凹槽钢筋绑扎的任务。在限位凹槽钢筋绑扎之前，将凹槽清理干净，中间隔离层铺贴平整，没有破损的情况。将弹性垫层铺设在限位凹槽中，并根据BIM模型模拟的绑扎顺序，绑扎实际钢筋。钢筋网片铺设以中心为主，整体钢筋绑扎过程能够满足规范要求。

1.2铺设地铁预制钢弹簧浮置板

地铁铺轨穿越市区街道、学校、园区、医院等建筑是不可避免的，利用钢弹簧浮置板轨道，减少地铁运行振动，从而满足周围建筑居民的生活需求。由于浮置板道床结构复杂，对土建作业面精度要求高，施工工序繁杂，受现场作业场地条件的制约，对轨道施工精度的要求极高，这就大提高了铺轨作业的施工难度[5]。本文利用BIM技术，将地铁铺轨需求写入模型中，由BIM模型生成浮置板铺设的设置值，减少额外作业造成的施工成本。同时，通过BIM模型的生成与运用，减少底座板施工偏差，确保钢弹簧浮置板作用面的水平施工精度，从而达到减振降噪的效果。预制浮置板横断面结构如下图2所示。

如图2所示，1为预制混凝土板；2为密封条；3为隔振器；4为浮置板基础；5为中间排水沟；6为隔离间隙；7为盾构壁。浮置板轨道由基底、隔振器、轨道板组成，以隧道内径R-2700mm为限界，将轨道高度设置为832mm，浮置板顶升高度设置为30mm。浮置板基础设计高度在310mm～315mm的范围内波动，在水平地段，浮置板基础高度为313mm；在整体上升趋势的地段，浮置板基础高度为310mm；在整体下降趋势的地段，浮置板基础高度为315mm，确保地铁铺轨保持在同一水平线上。

预制浮置板的长度为3600mm，宽度为2700mm，将该值作为设计值，长度偏差≤5mm，宽度偏差≤2mm，才能满足本次施工需求。为了满足不同地铁地段的铺轨要求，本文按照标准地段与曲线地区设置了两种浮置板。在水平、标准地区，采用标准板，适用于曲线半径≥1000m、300m≤曲线半径＜600m、600m≤曲线半径＜1000m的地段。在不规则地段，采用特殊板，适用于宽度2.54m、2.7m的地段。整个铺设过程，通过BIM软件模拟扣件调整曲线半径，精确每一根枕木对应的调整量并模拟调整效果，形成最优调整方案，从而确保浮置板施工质量。

1.3焊接轨道交通地铁钢轨

预制浮置板施工完成之后，及时清理混凝土，确保后续工程的正常施工。道床清理完成后养护7d，混凝土强度达到80%之后，开始钢轨焊接施工。利用BIM技术建立三维模型，模拟单元轨节的划分及区间配轨状态，减少锯轨量及钢轨接头，同时通过模拟两个待焊接的短钢轨外观尺寸及对齐质量，确定不同的参数偏差形成的顶锻及焊接状态，优化两个待焊接的钢轨施工质量参数，减小钢轨局部调直误差，提高钢轨焊接速度与焊接质量。在单元钢轨焊接完成后，根据设计锁定轨温要求，完成跨区间无缝线路放散、锁定以及轨道精调等施工任务。钢轨材料参数如下表1所示。

2实例分析

2.1工程概况

为了验证本文设计的方法是否满足城市轨道交通地铁铺轨施工质量需求，本文以XX地铁铺轨工程为例，对上述方法进行了实例分析。XX地铁铺轨工程位于南京市，隧道区间下方为人造坑洞，隧道整体结构不稳定，增加了地铁铺轨施工的难度。XX地铁铺轨工程的里程为K8+800～K9+800，全长约1.0km。其中，A站为铺轨起点，桩号为K8+800，对应起始距离为0m。P站为铺轨终点，桩号为K9+800，对应终点距离为1000m。整个铺轨施工范围为0m～1000m，隧道顶埋深为4.7m～14.7m。XX地铁区间平面情况如下图3所示。

如图3所示，X地铁施工区间包括十字路口、两个园区。A～P对应了地铁站点，由于L～P站点的人流较为密集，站点铺设相应增加，满足地铁出行需求。地铁铺轨区域内，存在多个区间，并非处于同一海平面上，隧道区间存在上升、下降的趋势。在350m的位置开始下降，此处存在A～C三个站点。在750m～850m的位置整体呈现水平状态，此处存在G～K共5个站点。其余站点均处于下降态势，隧道结构岩性良好，整体施工难度中等，可以满足本次实例分析需求。

2.2应用结果

在上述条件下，本文选取了多段地铁铺轨施工段，利用BIM的三维立体模型体系，将预制钢弹簧浮置板偏差、轨道偏差、焊缝裂缝进行系统分析，建立模型推演施工过程中可能出现的土建结构偏差，以及土建结构与轨道结构的布置偏差，结合调线调坡数据进行碰撞演示，找出矛盾位置进行修正与消除，确保铺轨施工的进度与质量。对模拟的数据进行现场验证，利用钢板尺测量浮置板错台偏差，并与设计值相比较，确定浮置板水平偏差；利用水准仪测量浮置板高程，定位绝对位置，同时结合设计参数，确定高程偏差；利用轨道平直尺测量钢轨焊接接头平直度状态，取多次测量结果并核算平均值，与设计值建立对比模型，确定平直度偏差，验证BIM建模技术的使用成果。将上述偏差值与设计值相比较，得出的偏差情况如下表2所示。

如表2所示，GD_1为地铁站A～B站的施工段路；GD_2为地铁站C～D站的施工段路；GD_3为地铁站E的进站段路；GD_4为地铁站F～G站的地下隧道段；GD_5为地铁站H的站台区段；GD_6为地铁站I～J的高架线段；GD_7为地铁站K的折返线段；GD_8为地铁站L～M的地面线段；GD_9为N地铁站的出站段路；GD_10为地铁站O～P段的过渡段。已知，本次工程所选地铁铺轨施工中，预制钢弹簧浮置板平面位置的平均偏差在±10mm以内，高程的平均偏差在±5mm以内，焊缝裂纹不允许出现，轨道平直度的最大偏差在±2mm/m以内，高低差的最大偏差在±1mm/m以内，轨道间距平均偏差在±5mm以内。

实际施工过程中，偏差在符合标志的基础上，偏差越小，铺轨施工质量越佳。由表中可知，使用本文设计的基于BIM技术的城市轨道交通地铁铺轨施工方法之后，预制钢弹簧浮置板平面位置偏差在±3.0mm以内，高程偏差在±0.6mm以内，轨道平直度偏差在±0.1mm/m以内，高低差偏差在±0.7mm/m以内，间距在±1.5mm以内。由此可见，该施工方法能够满足铺轨施工的质量需求，偏差相对较小，符合本文研究目的。

结束语

近年来，随着城市建设的高速发展，城市轨道交通运输的优越性越来越显著，无惧风雨，还能够避免解决交通拥堵问题，为出行提供了便利条件。而城市轨道交通的建设的复杂性也尤为突出，不仅涉及多个专业与环节，其有限空间以及有限通讯信号的特点，也在一定程度上限制了地铁施工的机动性，面作为核心环节的铺轨施工，其施工质量更是直接影响着轨道运输的平顺性与舒适性。本文结合BIM技术的优势，优化了城市轨道交通地铁铺轨施工方法。在钢筋绑扎、浮置板铺设、钢轨焊接等方面，融合BIM技术，以BIM建立的三维数字模型形象、直观地表达铺轨施工偏差及与接口专业的相互影响，将可能存在矛盾区域与数据标注出来，提高铺轨施工进度，确保施工安全与质量。由此可见，使用BIM技术，能够显著提高铺轨施工效率，降低工程成本，为高质量发展城市轨道交通提供技术保障。

参考文献

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[3]艾永飞，吴宝游，艾永林，等.无轨工装模式下预制板式轨道施工技术研究——以苏州轨道交通5号线工程为例[J].隧道建设（中英文），2021，41（S2）：597-604.

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[6]程宇航，汪林，赵鹏辉.基于GIS+BIM技术的城市轨道交通施工期监测管理平台构建及应用[J].西北水电， 2023.

[7]张大刚.浅谈杭州地铁10号线一期工程轨道施工橡胶弹簧浮置板道床施工技术[J]. 中国战略新兴产业 2021（04）：129

作者简介：滕国军（1983.06-），男，汉，黑龙江安达人，本科，工程师/项目经理，主要研究方向为地铁项目轨道施工管理。