BIM技術(shù)在某地鐵工程中的應(yīng)用

湯 黎，鄧 超，張宇天

BIM技術(shù)在某地鐵工程中的應(yīng)用

湯 黎，鄧 超，張宇天

（湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，湖北武漢430068）

研究BIM技術(shù)在軌道交通項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合廣州地鐵鶴洞站闡述BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)三維碰撞檢測(cè)、管線優(yōu)化、工程量統(tǒng)計(jì)、施工模擬等作用。本項(xiàng)目表明：采用BIM技術(shù)有助于幫助施工方管理各建設(shè)部門(mén)，更好把控項(xiàng)目進(jìn)度，減少投入成本，縮短施工工期。

BIM技術(shù)；地鐵工程；設(shè)計(jì)；施工

地鐵工程［1］作為大型的軌道交通工程，具有初期投資風(fēng)險(xiǎn)大、回報(bào)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)復(fù)雜、施工困難等特點(diǎn)。所以在地鐵建設(shè)初期必須合理規(guī)劃與設(shè)計(jì)，避免后期施工中遇到難以解決的障礙。本文以廣州地鐵鶴洞站為例，將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目的各階段，讓項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員、施工人員及管理人員提早參與項(xiàng)目建設(shè)中，有效提高了工作效率，極大地減少了施工變更，節(jié)約項(xiàng)目建設(shè)成本。除此之外，采用BIM技術(shù)還能建立更加科學(xué)的地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)［2］。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目鶴洞站位于廣州市芳村區(qū)，車(chē)站周?chē)敲芗淖≌旱缆繁眰?cè)為居民區(qū)，南側(cè)為工業(yè)區(qū)及住宿區(qū)。鶴洞站地形為“馬鞍”形，水平段長(zhǎng)度約300 m，本站站位設(shè)在鶴園路西側(cè)，19路公交總站處。出入口設(shè)置于道路兩側(cè)，一個(gè)出入口與公交車(chē)站形成換乘。車(chē)站軌面埋深約14.41m，站臺(tái)寬為10m，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)段寬度為29.5m（包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)），車(chē)站總長(zhǎng)為109.7m（包括維護(hù)結(jié)構(gòu)），主體結(jié)構(gòu)面積為7384.0m2。

1.2 工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

其一，項(xiàng)目地點(diǎn)位于商業(yè)繁華區(qū)域，交通擁擠，給地鐵工程前期的規(guī)劃方案的選擇造成困難，因?yàn)榈罔F線路的不同或站臺(tái)設(shè)置區(qū)域不同會(huì)直接影響整個(gè)地段的格局。

其二，本地鐵工程項(xiàng)目規(guī)模大，對(duì)各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)與管理水平要求較高。同時(shí)，地鐵站中機(jī)電專(zhuān)業(yè)管線較為復(fù)雜，包含有給排水、中水、強(qiáng)電、弱電、暖通等近20個(gè)專(zhuān)業(yè)，不僅工程量巨大，而且施工中安裝難度大。由于地鐵建設(shè)中工期緊，工程質(zhì)量要求高，所以地鐵設(shè)計(jì)前期需要結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少由于機(jī)電管線布置不合理造成的變更。

2 BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1 管線綜合

本項(xiàng)目通過(guò)BIM—三維管線綜合設(shè)計(jì)技術(shù)［3］，在設(shè)計(jì)階段將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各個(gè)專(zhuān)業(yè)建立在一個(gè)協(xié)同平臺(tái)中工作，每個(gè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員可以將最新的設(shè)計(jì)信息同步到協(xié)同中，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅可以提交設(shè)計(jì)信息，還能及時(shí)得知其他專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)信息，極大提高效率。與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)（CAD）不同，BIM技術(shù)采用全新三維設(shè)計(jì)，通過(guò)三維的環(huán)境，直觀地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中碰撞問(wèn)題，從而提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，減少工程變更，極大減少地鐵建設(shè)投資的成本。圖1與圖2分別為項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)模型圖。

1）碰撞檢測(cè)，減少返工，提高施工質(zhì)量，降低投入成本

通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，自動(dòng)生成碰撞檢測(cè)報(bào)告（表1），提早發(fā)現(xiàn)前期設(shè)計(jì)中暖通、給排水、強(qiáng)弱電管線排布不合理的地方，對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，碰撞檢測(cè)主要有以下三個(gè)方面。

圖1 地鐵站土建模型

圖2 地鐵站機(jī)電模型

a）土建各專(zhuān)業(yè)間碰撞檢測(cè)。在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者難以發(fā)現(xiàn)樓層凈高不夠、預(yù)留洞口未留等系列問(wèn)題。

b）機(jī)電管線與土建碰撞檢測(cè)。例如在一些碰撞部位，風(fēng)管標(biāo)高過(guò)高，甚至超過(guò)部分主梁標(biāo)高，所以必須對(duì)風(fēng)管等管線重新設(shè)計(jì)，不與土建沖突。如圖3所示為送風(fēng)管與主梁發(fā)生碰撞。

c）機(jī)電（暖通、電氣、給排水）管線之間碰撞檢測(cè)。利用BIM軟件中碰撞檢查功能，對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，找出設(shè)計(jì)不合理地方。如圖4消防管道與風(fēng)管碰撞。

表1 碰撞檢測(cè)報(bào)告（部分）

圖3 風(fēng)管與主梁碰撞

圖4 機(jī)電管線間碰撞

2）綜合管線優(yōu)化

根據(jù)生成的碰撞檢測(cè)報(bào)告及機(jī)電管線設(shè)計(jì)原則，對(duì)發(fā)生沖突管線進(jìn)行重新布置。鶴洞站地鐵項(xiàng)目中，管線排布密集且復(fù)雜，對(duì)地下凈空要求高，BIM設(shè)計(jì)人員為了滿(mǎn)足施工、美觀、凈高等要求，對(duì)每個(gè)專(zhuān)業(yè)管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在滿(mǎn)足無(wú)碰撞的前提下，盡可能提高每個(gè)部位的凈高。最終的管線優(yōu)化設(shè)計(jì)方案得到項(xiàng)目設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人及施工方技術(shù)負(fù)責(zé)人認(rèn)可后，可以作為施工依據(jù)進(jìn)行施工。

表2 管線優(yōu)化數(shù)量統(tǒng)計(jì)

圖5 管線優(yōu)化前

圖6 管線優(yōu)化后

2.2 疏散模擬

本項(xiàng)目鶴洞站出入口與商業(yè)街、醫(yī)療中心、教育中心等人流量相對(duì)密集的地方連通，所以在地鐵的前期規(guī)劃中，每個(gè)站點(diǎn)的出入口設(shè)置尤為關(guān)鍵，確保在發(fā)生緊急事件的情況下，能在最短時(shí)間內(nèi)疏散人流。利用BIM技術(shù)可以將地鐵站模型搭建起來(lái)，通過(guò)對(duì)不同人群數(shù)量、行走速度以及距離出路口的距離參數(shù)的定義，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)疏散過(guò)程中疏散路徑及疏散時(shí)間的模擬。通過(guò)不斷的調(diào)整各個(gè)參數(shù)，來(lái)獲得最優(yōu)疏散路線，為地鐵出路口的設(shè)置提供參考。

圖8 各區(qū)域不同時(shí)間逃生率

3 BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工中的應(yīng)用分析

3.1 工程量統(tǒng)計(jì)

工程量統(tǒng)計(jì)是工程造價(jià)中最核心的部分，得出工程量，通過(guò)套定額就能得出工程的造價(jià)。在BIM中生成工程量有兩種不同的形式：一種是通過(guò)外部插件將Revit模型導(dǎo)入到魯班、廣聯(lián)達(dá)等算量軟件中，就能生成工程量；另一種是Revit中明細(xì)表功能，自動(dòng)生成各部件的工程量。

3.2 施工模擬

BIM技術(shù)中的施工模擬功能一般適用于施工困難或機(jī)電管線安裝空間小且管線密集的部位。在施工單位中，雖然施工員大多技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富，但是在某些復(fù)管線密集部位同樣會(huì)出現(xiàn)由于管線安裝方式不合理，造成機(jī)電管線安裝完成后與BIM設(shè)計(jì)中管線布置方式不一致的情況。

本項(xiàng)目中，配電機(jī)房?jī)?nèi)管線及設(shè)備復(fù)雜，安裝難度大，通過(guò)BIM－Navisworks軟件對(duì)部分機(jī)房?jī)?nèi)管線及設(shè)備進(jìn)行施工工序模擬，生成動(dòng)畫(huà)視頻用于技術(shù)人員施工前參考，提高安裝的準(zhǔn)確性［4］。

4 BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目中推廣的意義

1）采用BIM技術(shù)，通過(guò)三維管線綜合設(shè)計(jì)確保設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高項(xiàng)目施工效率，減少由于管線布置不合理造成的工程變更。

2）采用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)化、規(guī)范化、信息化的管理，為業(yè)主提供更科學(xué)的管理技術(shù)支持，及時(shí)、有效地指導(dǎo)各建設(shè)部門(mén)工作，減輕業(yè)主壓力。

3）BIM技術(shù)在地鐵項(xiàng)目中應(yīng)用成果對(duì)其他土建行業(yè)信息化管理有良好的指導(dǎo)及參考作用。BIM可應(yīng)用于不同類(lèi)型的項(xiàng)目，對(duì)其進(jìn)行完善。

總的來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在該項(xiàng)目中應(yīng)用相對(duì)全面，在鶴洞站建設(shè)中，采用BIM技術(shù)給業(yè)主帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益，基本體現(xiàn)了BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。但在我國(guó)，在地鐵項(xiàng)目中，BIM技術(shù)處于探索階段，為了更充分挖掘BIM技術(shù)的作用，土建行業(yè)工作者需要不斷實(shí)踐，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)［5］。

［1］ 逯宗田.鐵路設(shè)計(jì)應(yīng)用BIM的思考［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013（6）：140－143.

［2］ 盧祝清.BIM在鐵路建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用分析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011（10）：4－7.

［3］ 沈亮峰.基于BIM技術(shù)的三維管線綜合設(shè)計(jì)在地鐵車(chē)站中的應(yīng)用［J］.工業(yè)建筑，2013，43（6）：163－166.

［4］ 任錦龍，毛路，榮慕寧.BIM技術(shù)在工程中的綜合應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2012，43（1）：79－82.

［5］董薇.鐵路勘察設(shè)計(jì)BIM運(yùn)用中的信息化管理探討［J］.鐵道勘察，2013（5）：86－88.

Application of BIM Technology into a Subway Project

TANG Li，DENG Chao，ZHANG Yutian
（School of Civil Engineering，Architecture and Environment，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China）

This paper studies the application status of BIM technology in rail transportation projects，combined with Guangzhou Metro Station Hedong expounded BIM technology for three－dimensional collision detection in the subway project，pipeline optimization，engineering statistics，construction simulation and so on.The project showed that the use of BIM technology helps owners to help manage all the construction sector，the better to control the progress of the project，reduce input costs，shorten the construction period.

BIM technology，subway project，design，construction

TU248.2

A

［責(zé)任編校：張巖芳］

1003－4684（2017）04－0101－03

2016－06－18

湯 黎（1991－），男，湖北荊州人，湖北工業(yè)大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閹r土工程