淺談BIM在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用

(安徽工程大學(xué)　安徽　蕪湖　241000)

一、引言

BIM即建筑信息模型，它是能夠連接生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程、資源的一種智能化的建筑物3D模型，主要通過對建筑構(gòu)件及其相互關(guān)系建立統(tǒng)一的、完整的數(shù)字模型[1]。因為地下建筑物建造位置的特殊性，其建造難度相對于地上建筑物要大很多。并且地鐵的設(shè)計建造地點大多是在城市的繁華地帶，周圍建筑物林立、道路和地下設(shè)施密集，再加上建造信息缺失、不對稱等導(dǎo)致建造過程中協(xié)調(diào)組織工作的任務(wù)繁重[2]。因此，要想在不影響地上正常生產(chǎn)生活的情況下，在有限的地下空間內(nèi)開挖修建地鐵，其建造難度、成本都較大。傳統(tǒng)的二維圖紙難以滿足地鐵建設(shè)需要，因此將BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵建設(shè)中去，充分利用BIM技術(shù)的可視化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、出圖性、優(yōu)化性等特性，不僅有效解決了上述難題，而且大大降低了成本，提高了效率。本文主要探討B(tài)IM技術(shù)在地鐵建設(shè)方面的應(yīng)用和在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題以及相應(yīng)的解決方案，對于推進BIM在地鐵建設(shè)方面的發(fā)展和應(yīng)用具有十分重要的意義。

二、BIM技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

(一)BIM技術(shù)在國外應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)最早應(yīng)用于美國，2003年美國總務(wù)管理局推出了國家3D-4D-BIM計劃，緊接著頒發(fā)了一系列BIM使用指南[3]。在此之后美國推出一系列政策推動BIM快速發(fā)展，例如美國威斯康辛州要求在大型公共建筑中必須使用BIM技術(shù)的要求。之后很多西方發(fā)達國家相繼在本國推行BIM技術(shù)，例如2010年日本國土交通省宣布推行BIM技術(shù)[4]；芬蘭、德國的BIM技術(shù)在工程項目中的實際應(yīng)用達到了60%～70%等。目前，越來越多的國外學(xué)者將BIM技術(shù)應(yīng)用到不同的學(xué)科與領(lǐng)域，通過BIM的可視化性與協(xié)調(diào)性，緩解不同部門之間的矛盾關(guān)系，使得各部門可以協(xié)同開展工作?，F(xiàn)在，國際上BIM不僅應(yīng)用到了建筑生命的各個周期，而且逐漸取代了傳統(tǒng)的設(shè)計、建造和管理模式。

(二)BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，在國內(nèi)的建筑市場中BIM的普及較低，其中香港在此項技術(shù)的應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位，香港80多座地鐵站中，有20多座應(yīng)用采用了BIM建模，部分地鐵車站應(yīng)用此技術(shù)實現(xiàn)了采光、煙霧、人流、能耗、碰撞檢測等更深層次的應(yīng)用，不但減少了地鐵建設(shè)的成本，而且實現(xiàn)了各部門的協(xié)調(diào)，取得很好的社會效果。另外，BIM技術(shù)在上海、北京、深圳、浙江等經(jīng)濟發(fā)展較好的地區(qū)也有很好的發(fā)展。例如上海的中心大廈在3D模型墻體設(shè)計和建筑綜合設(shè)計中應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)了墻體之間的關(guān)系一目了然，縮短了建筑周期；北京水立方在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計階段應(yīng)用BIM技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)計內(nèi)容協(xié)同一致，縮短建設(shè)周期；深圳地鐵9號線在常規(guī)機電與系統(tǒng)機電接口協(xié)調(diào)及碰撞問題中應(yīng)用BIM技術(shù)，實現(xiàn)了減少管線安裝碰撞及各部門協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用已經(jīng)越來越多，例如北京的軌道交通6號線與10號線，武漢的軌道交通2號線，西安的軌道交通5號線等，充分利用城市的地下空間，運用BIM技術(shù)大力發(fā)展地下軌道交通。

雖然BIM技術(shù)在我國的建筑市場中的應(yīng)用取得了一系列成就，但是在地下結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用主要是結(jié)構(gòu)建模、碰撞檢查等方面，BIM平臺整體功能在地下結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尤為不足。因此，要不斷加強BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用廣度。

三、BIM在地鐵車站建設(shè)中的應(yīng)用分析

對于一個大城市來說，有限的地上空間無法滿足人們的出行，因此必須開發(fā)地下空間。地鐵是十分重要的地下交通工具，可以極大地緩解城市交通壓力，在地鐵的建設(shè)中，地鐵車站的設(shè)計建設(shè)更為重要，是城市中十分重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施。

(一)BIM技術(shù)在車站設(shè)計中的應(yīng)用

因為車站工程的特殊性，工程建設(shè)隱蔽性強，需要協(xié)調(diào)的部門眾多，涉及的專業(yè)眾多，其中建筑專業(yè)人員需要向環(huán)境控制和給排水等專業(yè)人員提供車站方案，由他們繪制管線圖，再將繪制的圖紙反饋給建筑專業(yè)人員調(diào)整以上各專業(yè)的管線碰撞問題。這是一個十分復(fù)雜并且繁瑣的過程，耗時長，耗力多，增加成本。Revit是基于BIM理論開發(fā)的一款軟件，可以很好地解決這個問題，只需各個部門在3D車站模型上進行三維管線設(shè)計，就能直觀的看到各管線是否有碰撞發(fā)生。最后再交由建筑專業(yè)人員進行最后的審查，生成報表。這樣的設(shè)計流程不僅精確，避免返工，而且可以節(jié)省大量的時間、人力、物力，進而達到節(jié)約成本的效果。BIM除了可以進行管線碰撞檢測外，還可以動態(tài)模擬車站客流量的，得出在時間和空間上分布最優(yōu)的客流量，為出口位置的選擇提供合理的依據(jù)，避免造成資源浪費和暫時性的交通阻塞問題。

(二)BIM在地鐵車站施工中的應(yīng)用

施工方案的優(yōu)化對于減少施工工期，減少人力，降低成本具有重要作用。傳統(tǒng)的施工方案很難對整個施工的全過程有一個統(tǒng)籌的把握，只能依照傳統(tǒng)的二維紙質(zhì)圖紙進行施工，不能對施工中可能出現(xiàn)的問題做一個很好的預(yù)測，因此在施工過程中很容易出現(xiàn)問題，而且也不能及時的給出很好的解決方案。應(yīng)用BIM技術(shù)可以進行3D模擬，建立一個三維模型，結(jié)合不同的分項工程處于不同施工期的時空效應(yīng)，模擬一個動畫的施工方案，綜合展示不相同工藝間工序搭接順序，進而達到優(yōu)化橫向和豎向的施工模式，最后確定合乎實際且最佳的施工方案[5]。

(三)BIM在地鐵車站運營管理中的應(yīng)用

地鐵運營管理的主要問題集中在信息效率上，因此要解決此問題可以通過信息化手段。BIM技術(shù)的應(yīng)用有利于建筑工程項目的總體規(guī)劃，可以有效的對后期的運營以及維護等方面做一個合理的規(guī)劃，做到能夠及時應(yīng)對后期可能出現(xiàn)的問題。BIM技術(shù)通過收集各方資料，形成一個清晰地網(wǎng)絡(luò)，從而服務(wù)整個系統(tǒng)。例如北京奧運村項目，在運營管理過程中采用BIM技術(shù)，創(chuàng)建面向客戶、投資者、管理者、經(jīng)營者等開發(fā)的系統(tǒng)，其中運營管理系統(tǒng)主要包括經(jīng)營管理子系統(tǒng)和物業(yè)管理子系統(tǒng)，進而形成一個清晰地服務(wù)系統(tǒng)[6]。

四、BIM技術(shù)在地鐵建設(shè)中推廣的障礙與解決措施

BIM技術(shù)在我國建筑工程中已經(jīng)得到推廣，并且隨著我國地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，BIM技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用一定會帶來極大的便利，加速我國地鐵建設(shè)技術(shù)的進步。雖然BIM技術(shù)在地鐵建設(shè)的應(yīng)用前景十分廣泛，但就目前來看，要想將其做到很好的推廣還面臨很多問題。

(一)行業(yè)標準不同

現(xiàn)階段我國對BIM還沒有一個統(tǒng)一的標準和完善的體制，法律部門還沒有關(guān)于BIM的一套完整的法律，BIM在地鐵上的應(yīng)用更是處于初級探索階段，仍然存在很大的障礙需要去突破，很多專家認為現(xiàn)有的建筑行業(yè)制度、建筑標準、建筑規(guī)范之間的差異是推廣BIM技術(shù)最大的障礙[7]。針對這方面問題，國家和政府要大力完善相關(guān)標準及規(guī)范，法律部門也應(yīng)該相繼出臺相關(guān)法律。國家“十二五”規(guī)劃中明確提出要大力發(fā)展BIM技術(shù)，建立一套完整的BIM體系，使BIM成為未來建筑行業(yè)的主流技術(shù)。

(二)BIM軟件的兼容性不足

BIM最早起源于美國，之后才在我國發(fā)展推廣，我國的BIM基本是引進國外開發(fā)的軟件，盡管這些軟件具有很強大的功能，但是軟件之間缺乏交互性，各個軟件開發(fā)者通常只考慮自身所在領(lǐng)域的軟件間的兼容性。因此，我國的軟件開發(fā)企業(yè)提高創(chuàng)新能力，加強各個軟件之間的交互性，加強各部門的交流，

搭建一個實現(xiàn)真正兼容的BIM交流平臺。

(三)BIM人才短缺，跟不上市場發(fā)展步伐

盡管國家大力發(fā)展BIM技術(shù)在建筑中的應(yīng)用，但是很多企業(yè)并不支持，國內(nèi)的技術(shù)人才也很少，很多人對BIM的認識任然停留在表面，研究不夠深入。而且由于BIM技術(shù)在工程中的應(yīng)用會導(dǎo)致初期成本增加，因此大多數(shù)企業(yè)并不愿意用此技術(shù)。國家需要加大在推廣方面的投入，在部分高校中開設(shè)BIM研究的試點，大力培養(yǎng)精通BIM技術(shù)的人才，鼓勵企業(yè)在實際工程中使用BIM技術(shù)。同時國內(nèi)的技術(shù)人才也應(yīng)該學(xué)習(xí)國外的成熟軟件，結(jié)合我國的實際情況進行二次開發(fā)，提高BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍。

對地鐵的建造這樣一個非常復(fù)雜的過程，BIM可以幫助企業(yè)做出一個更加合理、科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計、進而優(yōu)化施工組織，提高運營管理質(zhì)量，達到縮短施工工期、降低成本的目的。相信在國家的大力推廣之下，BIM在地鐵方面的應(yīng)用一定會更加成熟。

【參考文獻】

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[3]美國總務(wù)管理局.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/ portal/category/21062.

US General Services Administration.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/portal/category/21062．

[4]BuildingSMAR國際組織網(wǎng)站[EB/OL].http://buildingsmart.be.no:8080/buildingsmart.comrib日本分會.

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[6]紀博雅,戚振強等.BIM技術(shù)在建筑運營管理中的應(yīng)用研究——以北京奧運會奧運村項目為例[M].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報,2014(1):68-72

[7]何清華,錢麗麗等.BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[M].工程管理學(xué)報,2012(1):12-16