BIM技術(shù)在廈門(mén)地鐵1號(hào)線軌道工程施工中的應(yīng)用

張峰

摘要：目前在建筑行業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用 BIM 技術(shù)，上海地鐵、北京地鐵、青島地鐵、廣州地鐵、西安地鐵、廈門(mén)地鐵、蘇州地鐵等多條軌道交通工程都將其應(yīng)用工程，部分建設(shè)單位已將 BIM 技術(shù)應(yīng)用納入到招標(biāo)文件中。城市軌道交通工程中應(yīng)用 BIM 技術(shù)的主要針對(duì)三維建模和碰撞測(cè)試，全面應(yīng)用 BIM 的較少，在地鐵軌道工程 BIM 技術(shù)應(yīng)用方面更無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可循。本工程研究 BIM 技術(shù)主要在施工場(chǎng)地布置、施工工程量統(tǒng)計(jì)、數(shù)字化三維模型建造、施工工序模擬、施工圖圖紙會(huì)審、三維技術(shù)交底、交叉專業(yè)三維碰撞檢查、施工進(jìn)度 4D 模擬、施工安全質(zhì)量、人員定位等在施工中的應(yīng)用。

Abstract： At present， BIM technology has been widely applied in the construction industry， many rail transit projects have applied it， such as Shanghai Metro， Beijing Subway， Qingdao Subway， Guangzhou Metro， Xi'an Subway， Xiamen Metro， Suzhou Metro， etc.， and some construction units have already adopted BIM technology application to the bidding documents. The application of BIM technology in urban rail transit engineering is mainly for 3D modeling and collision testing， the full BIM applications is few， and there is no mature experience in the application of BIM technology in metro track engineering. The paper mainly studies the application of BIM technology in construction site layout， construction engineering quantity statistics， digital three-dimensional model construction， construction process simulation， construction drawing drawing review， three-dimensional technical disclosure， cross-professional three-dimensional collision inspection， construction progress 4D simulation， construction safety quality， personnel positioning and other aspects.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);城市軌道;軌道鋪設(shè);應(yīng)用研究

Key words： BIM technology;urban track;track laying;applied research

中圖分類號(hào)：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）07-0174-03

1 ?概述

1.1 目前國(guó)內(nèi)外BIM發(fā)展情況

建筑信息模型（BIM）的概念最早可以追溯到1970 年代，時(shí)任卡內(nèi)基梅隆大學(xué)建筑和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)教授Chuck Eastman 于1975 年提出了“Building Description System（BDS）”的概念，可以被視為最早提出的與之相關(guān)的概念。

開(kāi)展從小范圍、企業(yè)內(nèi)的試驗(yàn)到局部范圍、多方協(xié)同的實(shí)踐，并逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、全生命周期實(shí)施應(yīng)用邁進(jìn)。目前世界多個(gè)國(guó)家已在建筑行業(yè)提出了 BIM 應(yīng)用要求，并建立了相關(guān)的 BIM企業(yè)級(jí)和行業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)建行業(yè) BIM 應(yīng)用相對(duì)成熟，已在全力推廣 BIM 技術(shù)的應(yīng)用。同建筑行業(yè)相比，市政、城市軌道行業(yè) BIM 應(yīng)用還處于起步階段，隨著中國(guó)鐵路信息化建設(shè)進(jìn)程步伐的不斷推進(jìn)，BIM技術(shù)將成為地鐵工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

然而，目前在城市軌道交通工程中車(chē)站機(jī)電安裝工程應(yīng)用較為廣泛，且構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度較高。但從目前常用的BIM 軟件來(lái)看，也都是為建筑工程量身定做的。主要針對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝、管線綜合等專業(yè)，功能劃分針對(duì)性較強(qiáng)，各自專業(yè)都有“工具”可用。針對(duì)如何在以線狀工程為特點(diǎn)的鐵路軌道領(lǐng)域應(yīng)用 BIM 技術(shù)這一課題，急需進(jìn)行應(yīng)用研究。

施工時(shí)需要了解項(xiàng)目所有構(gòu)件的位置、特征及其安裝方式，以往施工都是根據(jù)平面圖、立面圖、剖面圖來(lái)施工，有時(shí)甚至要靠著想象來(lái)建立立體模型，但是以這些看著圖紙想象立體圖的思維方式會(huì)因技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)、能力而有所差別，而這些差別可能會(huì)造成施工中或是施工完成時(shí)，與設(shè)計(jì)不同，則會(huì)產(chǎn)生很多溝通上的問(wèn)題。

1.2 本項(xiàng)目BIM技術(shù)研究的技術(shù)線路

本科研課題《BIM技術(shù)在廈門(mén)地鐵1號(hào)線軌道工程施工中的應(yīng)用》由廈門(mén)地鐵1號(hào)線承擔(dān)，廈門(mén)地鐵1號(hào)線總體呈南北走向，連接了思明區(qū)、湖里區(qū)、集美區(qū)等重要組團(tuán)，是由本島向北輻射形成跨?？焖龠B接通道的骨干線路。地鐵1號(hào)線為南北骨架線，構(gòu)建本島與集美片區(qū)快速跨海連接通道，并服務(wù)于島內(nèi)外火車(chē)站。我項(xiàng)目部主要承接了由鎮(zhèn)海路站至高崎站的鐵路鋪軌工作，并基于此線路展開(kāi)BIM技術(shù)在廈門(mén)地鐵1號(hào)線軌道工程施工中的應(yīng)用。由于所研究線路的代表性，包括各種施工工藝的復(fù)雜性、用運(yùn)的道床形式的多樣性以及廈門(mén)島內(nèi)的地理情況，這對(duì)于鋪軌施工是一個(gè)很大的難題。（圖1）

2 ?本工程BIM計(jì)劃目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容

2.1 主要研究目標(biāo)

本工程實(shí)施目標(biāo)主要是利用 BIM 技術(shù)加強(qiáng)施工管理，通過(guò)建立 BIM 施工模型，將 3D 模型與施工進(jìn)度匹配，并與資源配置、安全控制、勞務(wù)人員定位、場(chǎng)地布置、成本變化等信息集成一體，實(shí)現(xiàn)基于 BIM 的施工進(jìn)度、資源配置、成本、安全、質(zhì)量、應(yīng)急、場(chǎng)地布置等的動(dòng)態(tài)集成管理及施工過(guò)程可視化模擬。本課題主要研究目標(biāo)如下：①圖紙審核，深化施工圖，實(shí)現(xiàn)三維交底。②實(shí)現(xiàn)交叉專業(yè)的碰撞檢查，進(jìn)行虛擬建造，模擬施工工藝。③實(shí)現(xiàn)臨建及場(chǎng)地布置 BIM 應(yīng)用。④控制施工進(jìn)度、成本，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

2.2 主要研究?jī)?nèi)容

本工程研究 BIM 技術(shù)主要在施工場(chǎng)地布置、施工工程量統(tǒng)計(jì)、數(shù)字化三維模型建造、施工工序模擬、施工圖圖紙會(huì)審、三維技術(shù)交底、交叉專業(yè)三維碰撞檢查、施工進(jìn)度 4D 模擬、施工安全質(zhì)量、人員定位等在施工中的應(yīng)用。

2.3 使用的主要軟件

本工程選擇Autodesk 作為 BIM 應(yīng)用研究平臺(tái)，確立本次 BIM 技術(shù)應(yīng)用決定選用 Revit 作為建模軟件，fuzor、lumion作為仿真制作軟件，另針對(duì)該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)基于Revit 的軌道自動(dòng)建模插件。

3 ?BIM在廈門(mén)地鐵1號(hào)線的研究應(yīng)用

3.1 臨建工程建模

采用測(cè)量?jī)x器，精確測(cè)定出鄧江區(qū)間U型槽鋪軌基地框架坐標(biāo)，在CAD里按坐標(biāo)繪制出平面圖，然后導(dǎo)入Revit軟件里，按照廣州地鐵臨建設(shè)施相關(guān)要求，建立U型槽鋪軌基地模型。臨建施工時(shí)，利用模型進(jìn)行仿真模擬，節(jié)約了大量資源，為施工帶來(lái)極大的便利。（圖2）

3.2 建立軌道工程標(biāo)準(zhǔn)族庫(kù)

BIM 在鐵路方面的應(yīng)用不同于房建項(xiàng)目，基于 Revit 軟件開(kāi)發(fā)的族庫(kù)尚未包涵軌道工程方面，這就需要建模人員把這方面族庫(kù)創(chuàng)建完善，才能進(jìn)行后續(xù)的 BIM 應(yīng)用。建模人員按照設(shè)計(jì)圖紙及行業(yè)相關(guān) BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行族庫(kù)存儲(chǔ)歸檔體系的建立，制作的標(biāo)準(zhǔn)族庫(kù)如下，同時(shí)完成了廈門(mén)地鐵1號(hào)線工程涉及的扣件、道床、道岔、接觸軌、疏散平臺(tái)、軌道等附屬構(gòu)件的自動(dòng)建模。（圖3-圖5）

3.3 利用BIM圖紙會(huì)審

在項(xiàng)目開(kāi)工前期，項(xiàng)目管理方監(jiān)督施工方用設(shè)計(jì)院提供的全套施工圖紙來(lái)進(jìn)行建立模型工作，這樣基于模型的多專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙校核，在正式施工前消除施工圖上“錯(cuò)、漏、碰”。以上問(wèn)題通過(guò)圖紙會(huì)審得到解決，在施工前已通知設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。類似這樣的問(wèn)題的及時(shí)處理，除避免在正式施工的時(shí)候發(fā)生怠工、返工等現(xiàn)象以及杜絕產(chǎn)生廢料等情況的發(fā)生，也提高了工程質(zhì)量，避免工期和成本的浪費(fèi)，同時(shí)也提高一次性安裝的合格率。

其次，基于 BIM 的圖紙會(huì)審，審人員通過(guò)在三維模型中進(jìn)行漫游，以顧客的視角對(duì)模型內(nèi)部進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)軌道工程扣件安裝、道床形式、接觸軌安裝、機(jī)電工程互相間的交叉問(wèn)題。通過(guò)搭建模型進(jìn)行漫游，能夠更直觀清晰的發(fā)現(xiàn)軌道、機(jī)電工程、接觸軌安裝、下部結(jié)構(gòu)、人防與防淹工程、隧道排水溝、等專業(yè)間的碰撞圖紙問(wèn)題，減少變更，節(jié)約工期和成本。

3.4 利用BIM三維技術(shù)交底

項(xiàng)目采用精細(xì)化模型、施工過(guò)程三維動(dòng)畫(huà)演示、虛擬漫游技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋪軌基地建設(shè)過(guò)程模擬、軌排組裝、鋼彈簧浮置板鋼筋籠組裝、普通道床施工模擬、浮置板道床施工過(guò)程模擬，進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)交底。避免因交底不清楚，帶來(lái)的窩工、材料浪費(fèi)、返工及施工質(zhì)量缺陷等問(wèn)題。

項(xiàng)目施工過(guò)程中，施工藍(lán)圖、設(shè)計(jì)變更、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等技術(shù)文件資料均在施工管理技術(shù)人員手中，管理人員必須通過(guò)技術(shù)交底的形式施工技術(shù)要求和安全操作事項(xiàng)等灌輸給具體操作人員。項(xiàng)目基于 BIM 施工模型，利用多功能移動(dòng)端、 漫游軟件、VR 設(shè)備等三維可視化交底，將項(xiàng)目的 BIM 施工模型模擬，圖文并茂，同時(shí)加以必要的視頻等，并對(duì)重要部位和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)注，形成三維可視電子文檔。現(xiàn)場(chǎng)施工人員可以利用該文檔查看三維 BIM 模型、工程結(jié)構(gòu)信息以及對(duì)三維模型進(jìn)行獲取工程數(shù)據(jù)、或利用三維模型對(duì)某一結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)注。BIM 技術(shù)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工多維度、多視角三維交底，更好的適應(yīng)了工程行業(yè)操作人員多為民工，素質(zhì)較低，所以要求交底內(nèi)容盡可能詳盡、針對(duì)性強(qiáng)、具有可操作性、要通俗易懂的施工現(xiàn)狀。這種技術(shù)交底方式不僅效率高，同時(shí)保證了工程中的每道工序均能按設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范要求執(zhí)行，避免了交叉作業(yè)混亂，保障工程質(zhì)量。

3.5 三維模擬，優(yōu)化方案

針對(duì)不同道床形式及土建結(jié)構(gòu)情況分別建模，同時(shí)結(jié)合工裝機(jī)械設(shè)備等實(shí)際情況，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)模似分析，確定工裝機(jī)械設(shè)備配置方案，提前找出沖突點(diǎn)優(yōu)化方案，確保施工順利進(jìn)行。（圖7-圖8）

3.6 道床工程量、材料量

在初期各種構(gòu)件族的建立過(guò)程中，對(duì)于各種構(gòu)件的材質(zhì)、單價(jià)及各種信息的輸入編輯。然后在項(xiàng)目中對(duì)道床進(jìn)行拼接組合，再通過(guò)Revit中的明細(xì)表功能，對(duì)標(biāo)段道床進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，然后把明細(xì)表導(dǎo)出為文本格式。由于Revit中導(dǎo)出的格式為文本格式，所以的把文本復(fù)制到Excel中進(jìn)行二次的編輯處理。所得出的工程量與實(shí)際標(biāo)段的所需工程量相符。（表1）

4 ?結(jié)語(yǔ)

在廈門(mén)地鐵1號(hào)線項(xiàng)目施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，以廈門(mén)BIM課題為基礎(chǔ)，上海城軌公司成立了BIM工作站，并聘請(qǐng)資深BIM專家對(duì)分公司骨干進(jìn)行了培訓(xùn)。目前《BIM技術(shù)在廈門(mén)地鐵1號(hào)線軌道工程施工中的應(yīng)用研究》科研項(xiàng)目已取得了初步成果，并代表新運(yùn)公司參加2017年陜西省第二屆“秦漢杯”BIM應(yīng)用大賽，取得了三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。三維圖紙會(huì)審，精細(xì)化查找設(shè)計(jì)圖紙中的差錯(cuò)漏碰等情況，發(fā)現(xiàn)圖紙偏差5處，通過(guò)及時(shí)溝通會(huì)審變更，避免了返工，節(jié)省機(jī)械、材料及人工費(fèi)用約24萬(wàn)元。

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