郭云飛
(山東省公路橋梁檢測中心有限公司,山東 東營257091)
軌道交通作為城市建設(shè)的重要組成部分,對城市的交通發(fā)展有重要意義。軌道交通工程涉及范圍廣、周期長、工程量大、對周圍環(huán)境影響大,在工程管理過程中積極應(yīng)用BIM技術(shù),可以有效規(guī)避軌道交通工程的不良影響,及時解決軌道交通工程中的問題,避免軌道交通工程的運行受到影響。不僅如此,BIM技術(shù)在一定程度上可以保障軌道交通工程建設(shè)的安全性,推進(jìn)施工進(jìn)度。
BIM(Building Information Modeling)技術(shù)的載體為三維數(shù)字化技術(shù),可以結(jié)合建筑工程項目,從建筑設(shè)計直到施工、竣工等階段制定全過程生命周期管理體系,及時將與建筑項目有關(guān)的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián),實現(xiàn)全過程管理控制,促進(jìn)不同企業(yè)與部門之間的協(xié)同工作,為工程項目提供信息庫,方便工程項目管理,保證項目質(zhì)量[1]。
BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中,可以對數(shù)字信息進(jìn)行統(tǒng)計與處理,以數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ),及時進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析,隨后對建筑物進(jìn)行數(shù)字化模擬[2],借助數(shù)字信息,分析項目模型的空間關(guān)系,進(jìn)行最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并且對視覺信息進(jìn)行科學(xué)表達(dá),明確不同要素數(shù)據(jù)信息的變化,如項目中的管線等,由此建立更完善的三維模型數(shù)據(jù)庫,為工程項目的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
BIM技術(shù)作為當(dāng)前工程項目開展的重要技術(shù)支持,數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性是其重要特征。工程項目往往數(shù)據(jù)基數(shù)大,數(shù)據(jù)之間存在明顯的關(guān)聯(lián)性,從項目數(shù)據(jù)的角度出發(fā),若某項數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化或者被修改,BIM技術(shù)可以根據(jù)數(shù)據(jù)變化對其他圖元以及相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和計算,從而省去人工處理圖紙環(huán)節(jié),避免了人因失誤,為設(shè)計人員與管理人員提供了便利[3],更在很大程度上為工程項目節(jié)約了人力資源消耗,減少了相關(guān)成本,同時提高了工作效率。
將BIM技術(shù)應(yīng)用到軌道交通工程中,還要關(guān)注其協(xié)同性特征??梢愿鶕?jù)項目的具體情況創(chuàng)建監(jiān)測、管理協(xié)調(diào)平臺,方便項目各參建方進(jìn)行實時溝通,對工程項目各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)管,繼而取得理想的設(shè)計效果與施工質(zhì)量。
隨著我國軌道交通工程不斷發(fā)展創(chuàng)新,相關(guān)企業(yè)加大了對工程項目技術(shù)監(jiān)督與管理的力度,逐漸在地鐵車站可視化設(shè)計中引入BIM技術(shù),并且將其應(yīng)用逐漸延伸到管線敷設(shè)、設(shè)備安裝等方面。近年來,相關(guān)人員對BIM技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用研究不斷深入,使該技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用逐漸成熟,取得十分理想的成效,并開始應(yīng)用在交通工程的其他方面,如前期設(shè)計、施工、運營等,對軌道交通工程建設(shè)起著至關(guān)重要作用。
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)計以及管線規(guī)劃等。以線路設(shè)計為例,借助BIM三維模型,可以及時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)計分析,同時合理布置站位。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)實技術(shù)的輔助下,可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用實現(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)計人員及時掌握規(guī)劃實施可能存在的限制性因素,同時完善車站總體規(guī)劃布局計劃,及時確定車站埋深以及建設(shè)要求、規(guī)模等。
在軌道交通工程的設(shè)計環(huán)節(jié),可視化設(shè)計是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)計為基礎(chǔ)及時創(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,同時從功能性角度出發(fā)對軌道交通工程展開一體化設(shè)計。三維實體模型設(shè)計能夠協(xié)助設(shè)計者全方面地進(jìn)行方案設(shè)計,為城市軌道交通設(shè)計與施工提供了方便。三維模型從很多方面做到了可視化,使軌道交通工程設(shè)計具有直觀性、可靠性、全面性的特點。
協(xié)同設(shè)計方面主要是在軌道交通工程設(shè)計單位中,以局域網(wǎng)為中心,通過BIM技術(shù)對軌道交通工程中數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用,搭配網(wǎng)絡(luò)通信軟件,打造更完善的通信系統(tǒng),為軌道交通工程的運行、相關(guān)人員進(jìn)行信息查閱、文件交換以及在平臺上進(jìn)行溝通交流等提供基礎(chǔ),尤其是管理與設(shè)計人員。BIM技術(shù)在協(xié)同設(shè)計中,以統(tǒng)一平臺為載體,可以對項目內(nèi)容、設(shè)備管理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面全部進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與管理,不僅真正做到資源共享,還可以在很多方面加快信息傳播速度,實現(xiàn)實時交流,隨時掌握軌道交通工程的設(shè)計情況。軌道交通工程中,不同專業(yè)的管理與工作人員可以根據(jù)BIM模型對項目文件進(jìn)行實時查閱與優(yōu)化,確保相關(guān)信息共享同步基礎(chǔ)上,及時添加工程其他實時信息,與軌道交通工程項目具體情況無縫銜接,使管理人員、設(shè)計人員以及施工人員等實現(xiàn)整體協(xié)同管理與作業(yè)。利用BIM技術(shù)提供的3D模型,可以展開工程設(shè)計檢討,對軌道交通工程建筑間隔、水電環(huán)控組件、軌道設(shè)計規(guī)劃、機(jī)電設(shè)施、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等進(jìn)行碰撞檢查,并且及時生成軌道交通工程的相關(guān)輔助圖。
對于軌道交通工程設(shè)計,由于影響因素較多,在設(shè)計中應(yīng)不斷優(yōu)化。傳統(tǒng)的軌道交通設(shè)計調(diào)整主要以手工修改為主,不僅效率低,而且修改后方案的準(zhǔn)確性與整體性等方面不夠理想,甚至還會受到部分結(jié)構(gòu)的影響而出現(xiàn)反復(fù)修改的現(xiàn)象。在設(shè)計優(yōu)化中科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)可以加快修改速度與準(zhǔn)確性,節(jié)省人力資源,縮短修改時間,減少修改精力,保證所有修改信息都能科學(xué)匹配。BIM技術(shù)創(chuàng)新了優(yōu)化設(shè)計的模式,避免了傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題,節(jié)省了工期,保證了設(shè)計的合理性。
圖元構(gòu)建是BIM模型的重要組成,所有構(gòu)件之間存在明確的關(guān)聯(lián),在此基礎(chǔ)上及時將圖紙與三維視圖模型進(jìn)行有效連接,可以達(dá)到軌道交通工程設(shè)計的一致性以及構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性。若設(shè)計優(yōu)化期間發(fā)現(xiàn)問題,BIM系統(tǒng)會及時將問題反饋到設(shè)計部門,同時,在三維模型視圖中加以呈現(xiàn),為設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計變更提供方便,從專業(yè)的角度提高對系統(tǒng)設(shè)計的協(xié)調(diào)性。由此可以降低設(shè)計方案的錯誤率、勞動強(qiáng)度和成本,提高工作效率。
在軌道交通工程中設(shè)計中,可以應(yīng)用BIM技術(shù)對機(jī)電專業(yè)展開碰撞檢測。通過碰撞檢測,可以及時了解軌道交通工程機(jī)電規(guī)劃與管線敷設(shè)等方面的設(shè)計情況,并以三維視圖效果的形式更直觀地呈現(xiàn)檢測結(jié)果,以此優(yōu)化設(shè)計方案。特別是管線、結(jié)構(gòu)洞口等時常會發(fā)生碰撞情況,加上空間關(guān)系錯綜復(fù)雜,通過自動碰撞檢測的方式可以真正實現(xiàn)軌道交通規(guī)劃“零碰撞”。
在施工階段,BIM技術(shù)可以與無人機(jī)技術(shù)結(jié)合使用,打破施工過程中既有建筑以及交通等條件的限制,保證施工所有測算與勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性,并且可以節(jié)省工期。應(yīng)用BIM技術(shù)還可以進(jìn)行施工模擬,及時發(fā)現(xiàn)施工過程中容易出現(xiàn)的問題,并對施工方案的科學(xué)性與可行性進(jìn)行驗證,為施工組織工作的開展以及施工進(jìn)度計劃的制訂奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度控制時,可以打破傳統(tǒng)橫道圖與網(wǎng)絡(luò)圖的應(yīng)用局限,將實際進(jìn)度與進(jìn)度計劃進(jìn)行對比分析,便于有針對性地采取措施調(diào)整進(jìn)度計劃。施工階段的工程造價控制中也可以采用BIM技術(shù),根據(jù)工程模型自動對工程量進(jìn)行計算,貫徹落實全過程施工造價控制,提高工程造價管理質(zhì)量。
軌道交通工程運維階段對其使用周期的控制至關(guān)重要,全生命周期管理中,運維階段的工作非常重要。運維階段,BIM技術(shù)首先可以應(yīng)用在信息查詢方面,BIM技術(shù)的可視化特點可以方便工作人員查詢項目各階段的工程數(shù)據(jù),提高了工作效率。其次是資產(chǎn)管理方面,結(jié)合可視化、協(xié)同性以及參數(shù)化等功能,工作人員可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)庫。對日常檢修以及故障解決、設(shè)備使用狀態(tài)等及時掌握。再次是運維計劃方面,在BIM技術(shù)的協(xié)助下,可采用跟蹤管理的方式及時對運維歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析,并迅速生成新的運維計劃。最后是應(yīng)急預(yù)案方面,在Legions、Viswalk軟件的協(xié)助下,可以通過BIM三維可視化模型及時模擬運維演習(xí),為運維工作的開展提供參考。
在軌道交通工程中應(yīng)用BIM技術(shù)時,要注重打造專業(yè)的BIM團(tuán)隊,及時優(yōu)化團(tuán)隊結(jié)構(gòu),細(xì)化管理層級,為團(tuán)隊結(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)隊建設(shè)中,應(yīng)確保每個單元項目團(tuán)隊的專業(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)隊正確的責(zé)任意識與團(tuán)隊意識。建立BIM技術(shù)團(tuán)隊后,應(yīng)合理安排工作人員,使團(tuán)隊分工合作,在各專業(yè)工作人員的相互配合下完成項目處理工程,并且制訂詳細(xì)、科學(xué)的備選方案,以專業(yè)的BIM團(tuán)隊提高軌道交通工程施工與管理質(zhì)量。
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。
族庫文件管理同樣是BIM技術(shù)應(yīng)用需要研究與深化的內(nèi)容。目前的設(shè)計軟件中,三維模型所有視圖元素的加載都是以族文件為主,所有參數(shù)都由族文件提供。因此,族文件關(guān)系到BIM技術(shù)的操作與應(yīng)用效果,若族文件內(nèi)容豐富,則模型構(gòu)建必然會得到更多元素的支持;若族文件內(nèi)容較少,則模型構(gòu)建必然會受到限制。在這種情況下,需要加大對族文件的管理力度,增加族文件內(nèi)容,為三維模型的創(chuàng)建與其他BIM技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。
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)計階段的工作效率,優(yōu)化設(shè)計方案。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。