城市軌道交通工程設計應用策略

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［摘要］城市軌道交通行業的發展，對于促進社會經濟發展具有重要的作用。在軌道交通工程的建設過程中，由于其所處的地區環境、施工專業性等各種因素的影響，其建設過程存在較高的難度。而引入先進的BIM技術可以有效解決很多的施工問題，具有顯著的應用優勢。

［關鍵詞］城市軌道交通工程；設計；BIM技術；應用策略

1城市軌道交通工程簡述

城市軌道交通工程作為公共交通項目的重要組成部分，在促進城市交通運行方面發揮重要作用，其項目本身功能應用定位與工業建筑等工程項目有一定的區別。本文從以下幾方面，對此工程項目的特點進行分析。一是其屬于公共服務類項目，由相關部門投資，通過招投標方式外包給施工企業進行建設，是相關部門履行自身職責、落實相關政策，為民眾提供社會服務的公共產品；二是此項目有多個參與方，在工程中體現形式較復雜，基于工程建設的實際情況，監理、施工資源供應商等總是不斷變化的；三是項目規模較大，涉及內容廣泛，影響因素較多，需要投入的資金也較多，擁有多個利益方；四是城市交通工程項目與市民人身安全有直接關系，所以在建設時要綜合考慮各方面因素，確保工程質量[1]。而且其投入資金之后，到獲得利益之間存在較長的周期，所以為保證資金后續投入的及時性，必須在工程開始運行時就能獲得經濟效益；五是由于此工程在城市地區進行施工作業，所以對外部環境因素反應較為敏感，一旦受到外界因素干擾，會對工程進度產生一定的影響；六是建筑行業的迅速發展，建筑市場規模越來越大，發展越來越迅速，再加上現代化城市建設的需求，使得城市軌道交通工程項目產生的作用越來越大，導致工程內容增多，變得越來越復雜，管理模式需要順應形勢，趨向于精細化特點。

2BIM技術概述

2.1概念簡介。BIM技術（建筑信息模型），工作原理是以建筑物中的三維模型作為有效載體，將城市軌道交通工程項目開展過程中，包含的施工前設計、施工過程、工程管理等各種信息進行連接并實現，使此技術貫穿到開展的項目，每個施工部分的整個施工階段中，使建筑物中所有的信息體現出集中與協同的效果。2.2技術特征。第一，信息集成。BIM技術在應用過程中，主要是通過利用數字信息，提前對建筑物狀態進行有效模擬，其中所涉及的數據信息，必須具有真實性，且對視覺信息展現、關系設定要素較為重視，如設備等。此外，可以模擬組成建筑物部分構建整體性能和功能應用，通過信息展現的方式表示出構建的連接模式等。此技術的本質為，利用數字信息的有效性，充分發揮計算機的相對應功能，組建一個與工程項目各個方面都相關的數據庫，方便建筑師獲取有效信息，提高工作的效率。第二，傳遞性。BIM技術對相關數據進行構建時，可以保證所應用的數據信息內在的一致性、聯系性。由此可知，建筑物在不同時間段內產生的信息，如果在后期階段存在被整改的情況，BIM系統可以及時捕捉到變化，并實施處理措施，不需要采用人工核對的方式，對設計圖紙進行調整。傳遞性的優勢在此技術中體現得非常明顯，不僅能提高工作效率，使工作及時展開，也能在一定程度上加快施工進度。此外，將其應用在工程開展過程中的各個施工階段過程中，能夠有效地表現工作的最終結果，并且通過提升各階段施工效率，能有效降低項目經濟成本。第三，支持與協同作用。在城市交通工程開展過程中，BIM技術可以被任何一個參與方使用，并且每一個參與方都能通過BIM技術達到有效的溝通交流，這不僅能使實時檢測的效率得到有效提高，也能確保項目涉及的應用質量以及呈現效果。而且參與方可以通過使用BIM技術，構建三維建筑信息模型。同時，運用專業的理論知識，做好管線與設備方面的碰撞測試環節，以增強不同部門之間的聯系緊密性，提高溝通效率。2.3發展方向。BIM技術在現階段主要應用在民用建筑領域，在軌道交通工程方面使用較少，且具有一定的限制性。在此技術最初被引用在軌道交通工程項目時，在地鐵站和其周圍環境兩者的可視化設計、管線綜合碰撞檢測方面應用較多。通過對現階段BIM技術發展情況進行綜合分析，將此技術使用在工程項目開展前期、設計階段等，能集中體現可視化、資源共享等方面的優勢。2.4應用現狀。作為基礎設施的組成部分，城市軌道交通工程建設大多數是通過政府引領，在法律層面、規范化程度方面要求非常嚴格。由于采用先進的技術較少，如果要制作BIM三維模型具有一定的難度，需要在進行施工設計時，先繪制二維圖紙，再采用相關技術使其轉變成三維模型。在轉變過程中，如果設計圖紙變更次數過多，會使得兩者之間數據、信息等的重合度存在差異。而且三維模型沒有法律約束，所以對施工責任以及施工工期兩方面進行考慮，選擇二維圖紙具有明顯的優勢。此外，交通工程項目參與的單位眾多，通過對BIM技術應用進行全面分析以及從工程實際情況來看，當前在開展工程項目時，多是聘請第三方咨詢公司組建BIM團隊，其主要的工作職責是協助相關人員繪制BIM模型，做好協調等工作。但是這種方法具有一定的缺陷，主要為第三方咨詢公司在施工方面的經驗不足，在現場進行模型執導的工作能力也不盡如人意。在這種情況下，就很難完全實現竣工模型。比如在對管線進行繪制時，沒有相關方面的經驗，只按照資料以及工作經驗，采取優先原則避讓的方式，可能會導致優先級較低的管線數量較多，分布過于復雜，給順利施工造成一定的影響。

3BIM技術應用策略分析

3.1施工要點。對于軌道交通工程來說，在施工過程中，首先要根據工程的具體要求，制定合理的施工方案，此施工方案必須具有可行性、全面性，能夠完全體現BIM技術的應用效果，使信息傳遞具備有效性。在明確施工方案之后，需要以BIM技術為支撐，建立項目管理平臺，使其貫穿整個工程中設計階段、施工階段、運維階段的整個施工過程，用精細化管理方式提高各參與方的配合程度，合理管控施工進度與施工質量。另外，此管理平臺是統籌集成管理和全生命周期性管理。前者為將工程中各階段進行整體統籌安排，如在工程開展之前，通過對BIM技術應用在工程項目中的要求，對整個項目管理進行優化。后者為此管理平臺貫穿交通工程項目的整個生命周期，對施工中未發生的、已經發生的問題都進行有效管理和完全控制，并且對項目運維階段可能存在的不良情況，提前進行模擬分析工作。3.2應用分析。第一，前期規劃。施工企業應該重視工程項目設計的前期規劃，確保項目的全面性、可行性。并且要科學合理地應用BIM技術，使此技術的思想理論為指導，創建與工程有關的三維模型，此模型內容包括地質環境、管線分布、建筑物、人文等方面的信息。要以這些信息為基礎進行綜合考慮，才能有效促進城市軌道交通工程的開展。第二，設計初期。在此階段主要是借助BIM技術，對地鐵站以及附近地理環境進行三維模型的構建，全面掌控工程周邊的各種影響工程建設的因素，如產權等，能夠極大地提高工程方案的制定效率。尤其是地鐵通道的方位設計，這不僅能降低后期的拆遷難度，也能降低改線等狀況發生的概率，在很大程度上都節約了工程經濟成本。此外，還可以對工程周圍各條道路的走向以及地下管線走向進行分析，對市政管線搬遷進行模擬操作，進一步優化方案，增加其完整程度。第三，協同設計。在應用BIM技術進行工程建設時，此技術涉及的協同設計主要借助協同辦公平臺完成。所以負責工程各組成部分的設計人員，可通過借助辦公平臺，以同一個模型為操作對象，修改屬于自己權限范圍內的部分內容。通常情況下，相關人員對自身負責的部分進行修改后，更新的部分會實時體現出來。BIM系統，一方面能將未修改的模型保存下來；另一方面，可以實時更新修改后的狀態，有利于負責其他部分的人員，能在最新模型的基礎上，對其他部分修改。這種方式不僅能提高模型修改的準確率，節約工作時間，也能防止因為數據更新不及時，導致的新舊版本出現數據混亂的情況。以下通過具體影城地鐵工程案例進行說明。某地區地鐵5號線在建設過程中使用BIM技術，在應用過程中，實現了設計階段的所有專業的全程應用，借助BIM技術構建的管理平臺，將與此項目有關的設計方案、建模等內容均收集起來，能實現及時改進功能，使得協同作用得到了較好的發揮。在制定應用BIM設計方案的過程中，要以BIM技術標準進行參考，對模板以及相關工具進行深入研發，使BIM技術的易用性得到充分體現。此外，在使用BIM技術進行設計時，需要根據企業的實際情況，制定BIM應用標準，提高其應用的規范性。并且對此項目的設計過程進行歸納整理，總結出符合實際狀況的設計步驟。熟練掌握并合理應用與BIM有關的標準信息給BIM交付應用成果做參考。另外，通過對工程的整理可以總結相應樣板文件，借助樣板，可以把建模、協作標準集中在一起，將其展示的效果在標準模板文件上進行體現。第四，深化設計。對于城市軌道交通工程而言，其在建設中涉及內容冗雜，要保證其質量，必須確保相關人員的專業素質。而且一般情況下，為了不對市民的正常生活產生影響，施工工期都比較緊張，工程中要用到的設備系統各部分負責人員都要盡量同時交工。其中，采用二維施工圖進行工程施工，對于相關設計人員的專業能力以及工作經驗具有較高的要求，既需要通過多方面多次溝通，對設計問題進行協調和解決，比較消耗人員的時間和精力。在施工過程中，也可能會存在很多工程結構方面的問題。此外，一些設備、裝修等方面內容在設計過程中要完全表達較為困難，需要以實際施工情況為基礎，在后期施工中慢慢補充，才能表達完整，不具備規范性、嚴謹性。現階段，在工程的碰撞檢測等方面應用BIM技術次數較多，而且在實際應用過程中，軌道交通工程項目三維模型的整個繪制過程，就相當于建筑的建設過程。因此，要確保三維模型可以實時應用在施工過程中，施工企業要在設計階段，就參與到管線設計的整個過程中，防止一些與管線相關的設備等專業問題，存在相互碰撞的情況。第五，可視化設計。對軌道交通項目應用BIM技術進行設計時，創建的三維建筑模型，可以給相關人員提供施工現場周邊的各種情況的信息，有助于其全面把控施工過程。此外，各個項目在開展過程中，設計方案可以根據實際情況的不同進行實時修正，以保證工程順利進行。而且建筑師可以利用三維實體模型實現各種功能，并且直觀、可靠地展現出來。除了這些，還實現了及時溝通的功能，使此技術在工程施工方面，基本達到了充分應用的狀態。將其與傳統的設計模式進行比較，不相同的方面非常多，BIM技術最大的特色之一是建筑物構建三維數字化。以上述案例中的建模工作為例進行說明，對于該項目的區間隧道進行建模工作時，可以運用性能較好、與工程設計相符合的軟件進行編程，使其實現參數化設計。同時，可以依靠相關的管片，逐漸形成隧道三維模型，確保此模型的精準性，以及實現螺栓、吊裝孔被嵌進管片的呈現狀態。通過完成區間設計步驟，在相關樣板文件中完成建模工作，并且在構建盾構管片族庫時，實現不同功能模塊的拼裝處理。

4結束語

總之，增強城市軌道交通建設的好處較多，不僅能夠方便廣大民眾日常通行，也能有效推動城市化發展建設，其他是時展的必然過程。而且將BIM技術應用在城市交通工程中，一方面能有效促進各個參與方的溝通效率；另一方面，可以使工程信息高度集成，實現協同作用的效果。但此技術在應用過程中，還需做更多的研究，將其進一步完善，并逐步應用在工程的各個階段中，起到推動軌道交通行業的發展的作用。

參考文獻

[1]蔡青春.BIM技術在公路工程設計中的應用[J].綠色環保建材，2019（10）：119.

作者:柯勝旺 單位:中鐵第五勘察設計院集團有限公司