BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用探討

曹冠杰

摘 要：隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，建筑信息模型技術(shù)（BIM）在軌道工程的設(shè)計(jì)已有廣泛的應(yīng)用。對BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，是發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，改善軌道交通工程設(shè)計(jì)與管理等不足的重要基礎(chǔ)。文章從多角度去研究BIM技術(shù)的應(yīng)用，目的在于實(shí)現(xiàn)軌道交通工程設(shè)計(jì)與施工的順利完成。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;BIM技術(shù)應(yīng)用;工程設(shè)計(jì)與管理

引言

2010年以來，國內(nèi)的建筑信息模型（以下簡稱BIM）技術(shù)在各行各業(yè)中均開展積極研究和應(yīng)用。隨著BIM技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用， 它可以發(fā)現(xiàn)并解決很多傳統(tǒng)綜合管線無法解決的問題。

1 BIM 技術(shù)含義及特點(diǎn)

BIM技術(shù)的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性三大特點(diǎn)。

1.1 可視化

BIM技術(shù)的可視化效果是區(qū)別于傳統(tǒng)CAD技術(shù)最顯著的一點(diǎn)。將傳統(tǒng)的二維線條構(gòu)件形成三維立體模型，根據(jù)大原則空調(diào)管線走最上方，其次強(qiáng)電，其次弱電，設(shè)計(jì)將管線排布、空間走向及設(shè)備構(gòu)件等轉(zhuǎn)換三維成果，輔以局部剖面及局部軸側(cè)圖，更清晰的呈現(xiàn)管線關(guān)系。同時(shí)還可通過瀏覽，慢走等多種仿真手段指導(dǎo)施工。

1.2 協(xié)調(diào)性

因BIM技術(shù)的核心理念就是項(xiàng)目的參與方，從業(yè)主開發(fā)初期到后期物業(yè)管理，可以共同參與項(xiàng)目全生命周期管理。在目前的開發(fā)階段，城市軌道交通大部分屬于地下車站，由于地下車站本身存在造價(jià)高、結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜、機(jī)電設(shè)備專業(yè)系統(tǒng)繁多、管線布局交錯(cuò)復(fù)雜的特點(diǎn)，現(xiàn)場常出現(xiàn)管線之間、管線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間發(fā)生碰撞的情況，給施工帶來麻煩，影響房間及走道凈高空間，造成返工和浪費(fèi)，甚至存在安全隱患。因此在設(shè)計(jì)階段處理好各專業(yè)管線空間排布關(guān)系，并在施工階段能夠以三維的方式指導(dǎo)施工，對于保證城市軌道交通工程質(zhì)量與項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)重要，BIM技術(shù)可滿足各專業(yè)對模型的深化要求并即時(shí)與各專業(yè)進(jìn)行有效的溝通，即時(shí)調(diào)整發(fā)現(xiàn)的所有不合理的設(shè)計(jì)內(nèi)容，對各專業(yè)進(jìn)行全面協(xié)調(diào)。

1.3 優(yōu)化性

管線綜合設(shè)計(jì)對于城市軌道交通地下空間的形成至關(guān)重要，作為城市軌道交通設(shè)計(jì)中專業(yè)涉及最廣、信息量最多的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)不僅僅滿足管線綜合設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)需根據(jù)實(shí)際情況針對空間的要求進(jìn)行優(yōu)化排布，精確控制凈高及吊頂高度，優(yōu)化各專業(yè)之間的統(tǒng)籌，減少不必要的材料浪費(fèi)。

2 BIM 技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 BIM技術(shù)在前期規(guī)劃中的應(yīng)用

軌道交通工程涉及范圍廣，工程周期長，在前期規(guī)劃工作中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以從可行性研究角度出發(fā)，創(chuàng)建以城市軌道交通工程為中心的三維模型，模型中包括軌道交通工程中的所有元素，如地質(zhì)條件、線路設(shè)計(jì)以及管線規(guī)劃等。以線路設(shè)計(jì)為例，借助BIM三維模型，可以及時(shí)展示軌道交通工程周圍的環(huán)境以及既有建筑等內(nèi)容，幫助軌道交通工程順利完成選線設(shè)計(jì)分析，同時(shí)合理布置站位。車站規(guī)劃中，在BIM技術(shù)的協(xié)助下， 可以完成線路總體布局，尤其是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)軌道交通工程的精準(zhǔn)測量，確定車站的位置。從道路紅線、軌道交通周圍建筑以及施工范圍等方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)掌握規(guī)劃實(shí)施可能存在的限制性因素，同時(shí)完善車站總體規(guī)劃布局計(jì)劃，及時(shí)確定車站埋深以及建設(shè)要求、規(guī)模等。

2.2 BIM技術(shù)在可視化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在軌道交通工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可視化設(shè)計(jì)是BIM技術(shù)的重要應(yīng)用。BIM技術(shù)應(yīng)用中，可以以可視化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)及時(shí)創(chuàng)建軌道交通工程的信息模型，以三維模型協(xié)助軌道交通工程設(shè)計(jì)人員，對地形、地質(zhì)以及周圍環(huán)境等因素進(jìn)行全面的掌握與分析，同時(shí)從功能性角度出發(fā)對軌道交通工程展開一體化設(shè)計(jì)。三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)能夠協(xié)助設(shè)計(jì)者全方面地進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，為城市軌道交通設(shè)計(jì)與施工提供了方便。三維模型從很多方面做到了可視化，使軌道交通工程設(shè)計(jì)具有直觀性、可靠性、全面性的特點(diǎn)。

3 BIM 技術(shù)在建設(shè)施工階段中的應(yīng)用

3.1 管線遷改

工程處于市區(qū)，場地狹小，對施工單位的工程管理能力提出了較高要求。在施工前期，基于前期建立周邊環(huán)境及地下管線模型，進(jìn)行管線遷改模擬，輸出管線遷改工程量，評估管線遷改方案經(jīng)濟(jì)性、合理性，輔助建設(shè)單位決策。

3.2 場地布置

根據(jù)建設(shè)單位統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化文明施工場地要求，進(jìn)行場地布置模擬， 有效提升現(xiàn)場文明施工水平。

3.3 BIM+進(jìn)度管理

地鐵車站的施工需要多個(gè)專業(yè)和工種進(jìn)行交叉施工作業(yè)，組織工作難度大。在工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工前技術(shù)交底和作業(yè)過程中的協(xié)同作業(yè)協(xié)調(diào)都是地鐵車站施工管理上的主要難題。在地鐵車站工程中使用基于BIM技術(shù)的施工模擬，把工程的施工進(jìn)度與三維空間模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行工程的施工模擬，對工程中的每一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行空間和時(shí)間兩個(gè)維度的定位，提前發(fā)現(xiàn)可能會(huì)遇到的問題并及時(shí)調(diào)整，借此實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、可視的模擬地鐵車站建造過程。提前對施工錯(cuò)誤環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查和預(yù)防，合理劃分施工區(qū)段，有助于節(jié)約工期。

3.4 BIM+質(zhì)量管理

在地鐵車站工程中使用BIM技術(shù)對施工的質(zhì)量進(jìn)行事前、事中、事后三個(gè)階段的控制。在項(xiàng)目施工前搭建三維信息模型的過程中核查工程圖紙的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和漏洞，協(xié)同工程設(shè)計(jì)單位對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，同時(shí)在這個(gè)過程中找出施工時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提前準(zhǔn)備，保證工程質(zhì)量得到控制。進(jìn)入實(shí)際施工階段后，使用三維可視化模型進(jìn)行技術(shù)交底并作為施工質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，在局部細(xì)節(jié)和整體工程上全面進(jìn)行質(zhì)量控制。最后在工程竣工時(shí)， 進(jìn)行三維信息模型的交付和質(zhì)量驗(yàn)收。

3.5 BIM計(jì)劃以及團(tuán)隊(duì)建設(shè)

在軌道交通工程中應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，要注重打造專業(yè)的BIM團(tuán)隊(duì)，及時(shí)優(yōu)化團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)，細(xì)化管理層級，為團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)的完善與BIM技術(shù)作用的發(fā)揮創(chuàng)造有利條件。BIM技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，應(yīng)確保每個(gè)單元項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的專業(yè)性，尤其是對信息技術(shù)的掌握，可以定期組織專業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)正確的責(zé)任意識與團(tuán)隊(duì)意識。建立BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)后，應(yīng)合理安排工作人員， 使團(tuán)隊(duì)分工合作，在各專業(yè)工作人員的相互配合下完成項(xiàng)目處理工程，并且制訂詳細(xì)、科學(xué)的備選方案，以專業(yè)的BIM團(tuán)隊(duì)提高軌道交通工程施工與管理質(zhì)量。

3.6 軟件方面問題的解決

軌道交通工程施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用需要成熟、穩(wěn)定、安全的軟件體系予以支撐，其中，常用軟件為REVIT，但是，該軟件隸屬于美國公司，其在我國的應(yīng)用，尤其是在軌道交通工程中的應(yīng)用缺少本土化特色， 導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中需要面臨一些軟件兼容性等問題。另外，該系統(tǒng)應(yīng)用中對所有標(biāo)準(zhǔn)要求都十分嚴(yán)格，尤其是計(jì)算機(jī)硬件方面，并且軟件操作的便捷性不夠，加上地域差異影響，數(shù)據(jù)庫與我國建筑常用模型數(shù)據(jù)存在一些出入。因此，為了更好地發(fā)揮BIM技術(shù)在軌道交通工程中的作用，必須加大對軟件的研究力度，為BIM技術(shù)應(yīng)用提供更好的條件。

4 結(jié)語

綜上所述，對于軌道交通工程，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提高設(shè)計(jì)階段的工作效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。雖然很多方面還處于探索研究階段，但是已經(jīng)從多個(gè)角度將軌道交通工程的管理認(rèn)知局限打破。5G以及人工智能等技術(shù)為BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用提供了有利條件，未來，軌道交通工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用空間將越來越大。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳功.等信息技術(shù)在工程圖學(xué)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用分析[J].科學(xué)與信息化，2020，（1）：121-123.