BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳佰強(qiáng)

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，軌道交通也取得了較大的發(fā)展。作為建筑行業(yè)的一種全新技術(shù)，BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中得到了眾多設(shè)計(jì)師的認(rèn)可。本文先圍繞BIM技術(shù)進(jìn)行介紹，然后就該技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；軌道交通；工程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：u212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

軌道交通工程對(duì)我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，對(duì)城市居民的安全出行有著重要的影響，因此需要重視軌道交通工程的設(shè)計(jì)與施工。這種類型的工程具有建設(shè)周期較長(zhǎng)、工作量較大的特點(diǎn)，所以在工程的設(shè)計(jì)以及施工等方面，都存在著或多或少的問(wèn)題，進(jìn)而影響工程的有效運(yùn)行。那么如何提高工程施工的安全性，如何使工程的施工進(jìn)度得到保證，也就成為建設(shè)各方必須要考慮的一個(gè)問(wèn)題。而B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，使得這些問(wèn)題能夠得到解決。下文就圍繞該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 BIM技術(shù)的相關(guān)概述

1.1主要含義

所謂BIM技術(shù)，指的是建筑信息模型，它是以建筑物中的三維數(shù)字為載體，對(duì)以下幾個(gè)環(huán)節(jié)中的信息進(jìn)行有效的連接，包括：①施工環(huán)節(jié)、②設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、③管理環(huán)節(jié)等，繼而使建筑物中的信息能夠得到共享與利用。

1.2主要特征

（1）信息的集成

該技術(shù)對(duì)數(shù)字信息技術(shù)進(jìn)行了充分的利用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的有效模擬，其工作原理以下面幾方面的數(shù)字信息為依據(jù)。第一，空間關(guān)系；第二，幾何形狀等；第三，還需要對(duì)各種要素的視覺(jué)信息表達(dá)進(jìn)行高度的重視，對(duì)各種要素的關(guān)系設(shè)計(jì)予以重視，例如梁、管線及柱子等。與此同時(shí)，對(duì)相關(guān)構(gòu)件的功能進(jìn)行模擬。歸根結(jié)底，該技術(shù)就是對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行借助，對(duì)計(jì)算機(jī)的功能進(jìn)行發(fā)揮，繼而形成三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，便于設(shè)計(jì)師從中提取相關(guān)的設(shè)計(jì)信息。

（2）傳遞性較強(qiáng)

BIM技術(shù)有一個(gè)基本的特征，那就是在設(shè)計(jì)創(chuàng)建之時(shí)，工程數(shù)據(jù)具有相互關(guān)聯(lián)性。也就是說(shuō)，如果其中的某項(xiàng)內(nèi)容被修改之后，那么BIM系統(tǒng)就會(huì)將修改反映到所有受到影響的其他圖元，不需要進(jìn)行人工圖紙?zhí)幚怼Ｔ撎卣鞅ＷC了項(xiàng)目工程的連續(xù)性，工作成果能夠得到迅速的體現(xiàn)，極大地節(jié)約了人力及成本，并且促使工作效率得到提升。

（3）支持協(xié)同工作

該系統(tǒng)為建設(shè)各方搭建了一個(gè)及時(shí)溝通、時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的全新平臺(tái)，使得設(shè)計(jì)質(zhì)量有了較大的提升[1]。如：通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)所搭建的三維模型進(jìn)行充分利用，利用其來(lái)做梁、柱等碰撞檢測(cè)，能夠根據(jù)各專業(yè)的布設(shè)原則，來(lái)對(duì)各構(gòu)件沖突進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，從而提高了各專業(yè)的配合能力。

2 在軌道交通工程設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在前期規(guī)劃中的應(yīng)用

在前期規(guī)劃階段，建設(shè)各方需要對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究分析，要對(duì)BIM的技術(shù)進(jìn)行利用，以構(gòu)造出城市交通的三維模型。該模型的構(gòu)成元素包含以下幾種固有特性：①地質(zhì)條件、②管線地形、③道橋情況等。還需要將下面幾方面的信息資料包含其中：①社會(huì)科學(xué)、②自然科學(xué)、③人文經(jīng)濟(jì)，例如，人口密度、人口的出行分布等。在工程設(shè)計(jì)中，通過(guò)這些信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)各種分析與計(jì)算。例如，在番禺大廈的建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)既有建筑物樁基礎(chǔ)進(jìn)行探測(cè)，能夠使設(shè)計(jì)人員了解工程的具體內(nèi)容，以便進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃。

2.2 在可視化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在廣州地鐵22號(hào)線的建設(shè)過(guò)程中，22號(hào)線的起點(diǎn)在番禺區(qū)的番禺廣場(chǎng)，終點(diǎn)在荔灣區(qū)的白鵝潭，總線路全長(zhǎng)為31.3km，都屬于地下線。在該線路中，總共設(shè)有6站，換乘站為6站，平均每站的間距為5.5km。在22號(hào)線的建設(shè)中，需要對(duì)既有建筑物樁基礎(chǔ)進(jìn)行探測(cè)，本次探測(cè)番禺大廈（東城新區(qū)中心招待所），編號(hào)為PP叭3 6，位于東環(huán)路與平康路的交匯處，測(cè)試位置示意圖如圖l，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，管樁，樁長(zhǎng)大概為25m，樁徑為0.4、0.5m，至于其電梯基礎(chǔ)，則主要為鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)大概為20m，人中風(fēng)化，樁徑為1.2米。該建筑物模型通過(guò)利用BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)了對(duì)方案進(jìn)行可視化的設(shè)計(jì)。此外，逐對(duì)假日酒店基坑支護(hù)工程進(jìn)行了探測(cè)，編號(hào)為HL-PYGC-051-1，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，旋噴攪拌樁等，樁長(zhǎng)大概為11.2～15.7m的范圍，樁徑為l.Om。如圖2所示，通過(guò)BIM技術(shù)，就能夠讓設(shè)計(jì)人員對(duì)工程的大概情況有所了解，方便后期的設(shè)計(jì)規(guī)劃。隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，設(shè)計(jì)方案也能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化，不再局限于概念上的方案設(shè)計(jì)，而是詳細(xì)的工程設(shè)計(jì)。在軌道交通工程設(shè)計(jì)中，將BIM技術(shù)應(yīng)用其中，能夠幫助設(shè)計(jì)師利用一個(gè)模型來(lái)研究出多個(gè)備選的方案。由于三維模型具有以下幾方面的特征：①可視化、②直觀性、③可靠性等，所以借助該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的溝通，繼而將BIM技術(shù)的價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。除此之外，該技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式的一次突破，通過(guò)對(duì)三維數(shù)字化的利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑物構(gòu)件的真實(shí)描述。

2.3 在協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

當(dāng)前，從設(shè)計(jì)單位的協(xié)同工作基本情況來(lái)看，存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：①設(shè)計(jì)分散、②成果較為集中、③需要時(shí)才會(huì)進(jìn)行協(xié)同工作等。其協(xié)同設(shè)計(jì)主要在于設(shè)計(jì)單位的即時(shí)通信系統(tǒng)，他們?cè)谠撈脚_(tái)下查詢信息，或者互傳資料等[2]。但是在BIM技術(shù)中，協(xié)同設(shè)計(jì)的范圍更廣，指的是設(shè)計(jì)單位各專業(yè)、各部門在同一個(gè)平臺(tái)下工作，實(shí)現(xiàn)中心文件的集體共享（如圖3）。在工作過(guò)程中，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員對(duì)自己的BIM建模軟件進(jìn)行使用，然后建立與自己專業(yè)有關(guān)的BIM模型，然后將這個(gè)模型與中心文件進(jìn)行鏈接，當(dāng)與中心文件同步之后，將新修改或者創(chuàng)建的信息添加到中心文件之中。這樣一來(lái)，各專業(yè)人員都能夠由此查看其他專業(yè)構(gòu)件的布置。

2.4 在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑設(shè)計(jì)并不是一個(gè)一蹴而就的過(guò)程，需要進(jìn)行反復(fù)的修改，不斷的優(yōu)化。在以前的建筑設(shè)計(jì)中，如果稍微出現(xiàn)一點(diǎn)變更，那么就要對(duì)圖紙中的內(nèi)容進(jìn)行手動(dòng)的修改。如此，不僅耗費(fèi)時(shí)間，也消耗了大量的人力，并且在修改過(guò)程中較易出現(xiàn)信息不匹配的情況。若這些問(wèn)題在施工過(guò)程中未被發(fā)現(xiàn)，那么就會(huì)造成工程的變更以及返工，進(jìn)而導(dǎo)致大量的資源浪費(fèi)。

但是，如果設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行合理的利用，創(chuàng)建一個(gè)三維實(shí)體模型，那么就能夠使該問(wèn)題得以解決。在這個(gè)模型中，設(shè)計(jì)圖圖紙有著可視化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)圖紙的類型及需要，對(duì)不同模型的界面進(jìn)行調(diào)節(jié)。在BIM模型中，因?yàn)樗袌D元構(gòu)件并不是孤立存在的，而是建立在一定的關(guān)系基礎(chǔ)之上，這使得圖紙的視圖及模型能夠進(jìn)行有效的連接，使各構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性得到了保證[3]。因此，一旦出現(xiàn)了問(wèn)題，需要進(jìn)行修改，那么BIM系統(tǒng)就能夠?qū)@些問(wèn)題進(jìn)行自動(dòng)反饋，將其反映到相關(guān)的模型之中，進(jìn)而及時(shí)的實(shí)現(xiàn)變更。在軌道交通工程設(shè)計(jì)中，該技術(shù)能夠?qū)⒏鲗I(yè)的信息進(jìn)行及時(shí)更新，以促使各專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性得到保障。如此一來(lái)，就能夠降低設(shè)計(jì)人員的錯(cuò)誤率，使他們的勞動(dòng)強(qiáng)度有所降低，并節(jié)約成本。

2.5 在碰撞檢測(cè)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)有著眾多的功能，碰撞檢測(cè)功能便是其中較為重要的一種，即在BIM模型的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)電專業(yè)的橋架或者管線等進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其標(biāo)高進(jìn)行合理調(diào)整，以促使其達(dá)到最佳效果。碰撞檢測(cè)功能能夠?qū)芫€及設(shè)備等進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，以幫助設(shè)計(jì)人員獲取更為直觀的信息，并對(duì)設(shè)計(jì)人員的布局進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，軌道交通業(yè)的發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)城市居民的出行有著重要的影響，能夠推動(dòng)我國(guó)城市化建設(shè)。城市軌道交通工程所涉及的范圍較廣，具有專業(yè)性強(qiáng)、信息處理量較大等特點(diǎn)，無(wú)論是工程設(shè)計(jì)還是施工，哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量受到影響，甚至有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。而B(niǎo)IM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高度集成，其傳遞性較強(qiáng)，所以將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中，能夠提高工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)人員的錯(cuò)誤率。因此，在今后的軌道交通設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要提高自己的專業(yè)水平，將該技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)之中。

參考文獻(xiàn)

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[2]張志永，BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究[J]山東工業(yè)技術(shù)，201 6，13：126.

[5]石繼斌.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]中國(guó)管理信息化，2017，2020：148-149.