城市軌道交通BIM建模探討

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【摘要】文章結(jié)合廈門市軌道交通2號線項(xiàng)目，對城市軌道交通bim建模的技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)行簡要分析，同時(shí)詳細(xì)研究了城市軌道交通項(xiàng)目BIM建模的具體思路，以及城市軌道交通中BIM技術(shù)的應(yīng)用方法。通過本文的研究可知，BIM技術(shù)可憑借自身的建模功能、可視化特征，為城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)管理提供有力支持。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；BIM模型及技術(shù)；應(yīng)用研究

1引言

城市化建設(shè)中，城市軌道交通項(xiàng)目是完善城市交通體系的重要工具，但由于城市軌道交通項(xiàng)目所處環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的勘測、管理技術(shù)已經(jīng)無法滿足項(xiàng)目的建設(shè)需求。因此，相關(guān)人員嘗試將BIM技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通中，借此利用BIM模型直觀、生動呈現(xiàn)城市軌道交通項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，加強(qiáng)項(xiàng)目各階段的勘測與管理。

2工程概況

廈門市軌道交通2號線為城市東西向骨架線，構(gòu)建了本島與海滄區(qū)快速跨海連接通道，并通過換乘與軌道交通1、3、4、5號線銜接。2號線一期工程正線起于蘆坑，止于五緣灣，正線長26.1km，設(shè)站23座，其中換乘站7座，均為地下敷設(shè)，區(qū)間線路穿越了海滄區(qū)、湖里區(qū)以及思明區(qū)3個(gè)城區(qū)。二期工程西起天竺山站，向東穿越蔡尖尾山后接入一期工程蘆坑站。線路全長15.3km，均為地下線。共設(shè)車站9座，均為地下站，其中換乘站3座：在馬鑾西站、馬鑾中心站與規(guī)劃6號線換乘、在翁角路站與規(guī)劃8號線（機(jī)場快線）換乘。最大站間距2864m，為海滄大道站-東渡路站跨海區(qū)間，最小站間距704m，為觀音山站-林邊站區(qū)間，平均站間距為1130m。該工程于2014年12月底開工建設(shè)，計(jì)劃于2019年4月試運(yùn)行。

3城市軌道交通BIM建模的技術(shù)優(yōu)勢

BIM技術(shù)是多種技術(shù)支撐下所形成的“建筑信息模型”，城市軌道交通工程建設(shè)中BIM技術(shù)同樣可建立城市軌道交通工程的“信息模型”，從而用可視化的立體模型，優(yōu)化城市軌道交通建設(shè)中的構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)項(xiàng)目施工中的各類作業(yè)，加強(qiáng)施工進(jìn)度、質(zhì)量管理。在國家的“十三五規(guī)劃”文件中指出：“各地區(qū)應(yīng)持續(xù)改進(jìn)、推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，挖掘BIM建模的優(yōu)勢所在，多層次地控制各類工程項(xiàng)目中的成本投入，為城市軌道交通工程的集成化管理做出貢獻(xiàn)”[1]。城市軌道交通項(xiàng)目中，BIM技術(shù)的應(yīng)用前景良好，可分別應(yīng)用在該類工程的整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)維管理中。相關(guān)人員通過建立城市軌道交通BIM模型，可以在項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃階段中獲取更可靠的數(shù)據(jù)支持，直觀地分析軌道交通設(shè)計(jì)中的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、成本風(fēng)險(xiǎn)，保障城市軌道交通工程的建設(shè)質(zhì)量。比如，BIM技術(shù)可對城市軌道交通工程進(jìn)行施工模擬，用生動、直觀的現(xiàn)場圖示，模擬施工作業(yè)，便于管理者有序地安排各項(xiàng)施工任務(wù)，規(guī)范化進(jìn)行施工管理，提升城市軌道交通工程施工效率。

4城市軌道交通項(xiàng)目BIM建模的具體思路

BIM技術(shù)支持下的城市軌道交通工程的信息模型中，項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整、透明，可以呈現(xiàn)出城市軌道交通建設(shè)全過程的數(shù)據(jù)信息，使建設(shè)方利用BIM模型有效地進(jìn)行施工管理、成本控制、風(fēng)險(xiǎn)管理，具體建模思路如圖1所示[2]。圖1　城市軌道交通工程建模流程圖除此之外，城市軌道交通工程在建立BIM模型時(shí)需依靠Revit、Navisworks、MagiCAD等軟件完成項(xiàng)目各階段的建模工作。其中，Revit軟件可支持土建工程模型的建立，并校驗(yàn)、核對土建工程平面圖設(shè)計(jì)，Navisworks可以整合軌道交通中的機(jī)電模型、建筑物結(jié)構(gòu)模型，實(shí)施碰撞檢查，模擬施工作業(yè)。MagiCAD負(fù)責(zé)簡單專業(yè)的BIM建模任務(wù)，以及城市軌道交通工程中的需定制的機(jī)電設(shè)備BIM模型[3]。

5城市軌道交通中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1項(xiàng)目規(guī)劃

城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中，BIM技術(shù)可利用項(xiàng)目周圍管線布置、地形信息、建筑物分布情況，仿真模擬車站內(nèi)外部空間，用立體、可視化的3D模型分析城市軌道交通項(xiàng)目選址的合理性，科學(xué)地規(guī)劃城市軌道交通線路。在廈門市軌道交通2號線項(xiàng)目中，BIM技術(shù)可支持2號線軌道模型的建立，使建設(shè)方準(zhǔn)確地評估車站的空間方位、客流量、位置、地形條件等關(guān)鍵參數(shù)。利用2號線的BIM三維模型模擬車站客流量后，相關(guān)人員可判斷該項(xiàng)目的空間需求，合理地開發(fā)地下空間、布設(shè)車站入口及其他配套設(shè)施。此外，城市軌道交通項(xiàng)目前期規(guī)劃過程中，BIM技術(shù)可構(gòu)建車站實(shí)體模型，使建設(shè)方全方位地把控周圍供配電設(shè)備、城市各類管線的分布情況，預(yù)測項(xiàng)目設(shè)計(jì)中可能面臨的問題，提前采集城市軌道交通設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)信息[4]。

5.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)

城市軌道交通項(xiàng)目中設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的建模作用主要集中在以下內(nèi)容中：其一，建立設(shè)計(jì)模型、分析軌道交通結(jié)構(gòu)、統(tǒng)計(jì)工程量、制作本項(xiàng)目的3D渲染圖。其二，使用Revit、Navisworks、MagiCAD等軟件分別建立地鐵內(nèi)機(jī)電、暖通、給排水、建筑物的設(shè)計(jì)模型。其三，用BIM技術(shù)模型表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，更直觀的向業(yè)主介紹設(shè)計(jì)內(nèi)容，滿足其基本需求[5]。在此期間，由于BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的碰撞檢查目標(biāo)，所以可提升設(shè)計(jì)階段城市交通軌道項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量。廈門市軌道交通2號線項(xiàng)目中，由于地鐵站內(nèi)所涉及的管線復(fù)雜、機(jī)電設(shè)備多，相關(guān)人員可基于BIM技術(shù)建立地鐵站的3D信息模型，經(jīng)Navisworks軟件渲染處理后，分別呈現(xiàn)各區(qū)域的立體設(shè)計(jì)圖，建立可精確到局部的信息數(shù)據(jù)庫。

5.3技術(shù)交底

BIM技術(shù)不僅能夠支持精細(xì)化3D模型的建立，同樣能夠通過動畫演示的方式模擬施工工藝、施工作業(yè)的實(shí)施過程，從而幫助城市軌道交通項(xiàng)目中的相關(guān)主體進(jìn)行技術(shù)交底。具體來說，首先，BIM技術(shù)模型能夠模擬城市軌道交通項(xiàng)目施工建設(shè)中“組裝鋼筋籠”、“軌道排列”、“浮置板道床施工”，直觀地進(jìn)行技術(shù)交底，繼而避免因交底不到位而引起的返工風(fēng)險(xiǎn)[6]。其次，基于BIM技術(shù)，城市軌道交通項(xiàng)目可聯(lián)合應(yīng)用VR設(shè)備、BIM模型打造圖文并茂的交底文檔，使一線施工人員憑借可視化的文檔瀏覽施工信息，更規(guī)范地實(shí)施各項(xiàng)施工工藝。逐步地提升該類項(xiàng)目的技術(shù)交底效率，使管理者高效安排各項(xiàng)施工任務(wù)，預(yù)防交叉作業(yè)、施工操作不規(guī)范等情況。最后，在利用BIM技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，相關(guān)人員可建立各項(xiàng)子工程的BIM模型，輔助各子工程的現(xiàn)場施工管理。以城市軌道交通項(xiàng)目中的基坑開挖作業(yè)為例，BIM模型可直觀展示地層分布信息，模擬基坑開挖的全過程，并通過預(yù)演基坑開挖方案，篩選出最佳的施工方案，同時(shí)為一線施工人員提供技術(shù)指導(dǎo)，使其有序地完成各項(xiàng)施工作業(yè)[7]。

5.4工程量計(jì)算

城市軌道交通項(xiàng)目中，BIM技術(shù)可應(yīng)用在項(xiàng)目工程量的計(jì)算上，比如在廈門市軌道交通2號線地鐵站中，相關(guān)人員可分別建立地鐵站土建工程模型、地鐵道床模型，模擬施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，優(yōu)化施工方案。同時(shí)根據(jù)模型中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，計(jì)算工程量、材料需求量。具體應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)工程量的計(jì)算需依賴于軟件Revit，分析A型、B型地鐵隧道內(nèi)道床，詳細(xì)地統(tǒng)計(jì)站內(nèi)道床工程量，計(jì)算道床成本，如表1所示。

5.5項(xiàng)目運(yùn)維管理

參數(shù)化是BIM技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通項(xiàng)目的技術(shù)優(yōu)勢之一，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)集中分析的目標(biāo)，有利于降低城市軌道交通設(shè)備、建筑物運(yùn)維難度，建立三維立體的運(yùn)維管理模型。在BIM建模功能支持下，相關(guān)人員根據(jù)BIM模型統(tǒng)計(jì)各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)，建立項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)庫，準(zhǔn)確監(jiān)控各環(huán)節(jié)的作業(yè)流程，多維度地分析項(xiàng)目成本、子工程的運(yùn)行及施工質(zhì)量[8]。比如在城市軌道交通中機(jī)電專業(yè)的設(shè)備運(yùn)維中，BIM模型可統(tǒng)計(jì)設(shè)備參數(shù)，快速地結(jié)合設(shè)備編碼查找設(shè)備位置，評估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并在設(shè)備故障后快速預(yù)警，定位故障點(diǎn)，從而提升機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理效率。另外，通過BIM模型中直觀的設(shè)備信息，相關(guān)人員可最大程度的節(jié)約城市軌道交通中機(jī)電設(shè)備運(yùn)維人力、物力成本，推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，保障運(yùn)維管理方案的可靠性。

6結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)與城市軌道交通事業(yè)的融合，為我國城市交通系統(tǒng)的創(chuàng)新建設(shè)帶來了更多可能性。因此，在數(shù)據(jù)信息時(shí)代中，相關(guān)主體在建設(shè)城市軌道交通項(xiàng)目時(shí)，還應(yīng)充分利用BIM技術(shù)的建模優(yōu)勢，動態(tài)模擬城市軌道交通產(chǎn)生的全過程，嚴(yán)格把控規(guī)劃環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提升城市軌道交通中各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的利用率，為該類項(xiàng)目集成化管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)打好基礎(chǔ)。

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作者:陳宇佳 單位:廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司