地鐵人防工程BIM 技術(shù)的探討

黃明泳

（桂林市人防工程設(shè)計(jì)院有限公司，廣西桂林 541001）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，地鐵工程的發(fā)展也得到了很大的進(jìn)步。為了進(jìn)一步提高地鐵人防工程的品質(zhì)以及滿足人們對(duì)于地鐵人防工程的要求，設(shè)計(jì)單位在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸引入了許多先進(jìn)的技術(shù)，其中BIM 技術(shù)因其特有的特性和優(yōu)點(diǎn)，在地鐵人防工程行業(yè)中得到了廣泛的關(guān)注。所謂的BIM 技術(shù)，通常被稱作信息模型技術(shù)。在進(jìn)行三維模型的建立期間，需要將工程項(xiàng)目各種類型的信息、數(shù)據(jù)作為重要參數(shù)開展模型設(shè)計(jì)。通過(guò)BIM 技術(shù)的合理應(yīng)用，可以提高設(shè)計(jì)、施工階段的數(shù)字化、信息化效果，尤其在進(jìn)行地鐵人防工程施工期間，借助于三維模型以及數(shù)據(jù)信息庫(kù)等工具，可以將施工安裝過(guò)程中的操作方式及步驟詳細(xì)地展現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，還能簡(jiǎn)化施工流程與操作，進(jìn)而減少施工期間人力、物力、時(shí)間成本。

1 地鐵人防工程概述

在每個(gè)地鐵建設(shè)工程當(dāng)中，地鐵的人防工作是至關(guān)重要的部門與內(nèi)容。在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代地鐵承擔(dān)著人員物資的運(yùn)輸、戰(zhàn)爭(zhēng)人員以及平民百姓的轉(zhuǎn)運(yùn)掩蔽工作，而在和平時(shí)代則承擔(dān)著交通運(yùn)輸?shù)闹負(fù)?dān)，關(guān)系到國(guó)家的正常工作與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)也能夠側(cè)面反映國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

地鐵是大多數(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代城市所推崇的一項(xiàng)重點(diǎn)地下交通工具，四通八達(dá)的地鐵網(wǎng)絡(luò)不僅有極大的機(jī)動(dòng)靈便性，同時(shí)還要求其有超高的強(qiáng)度與廣闊的地下空間，其應(yīng)用特點(diǎn)使得其具有諸多防空的優(yōu)勢(shì)。例如，在二戰(zhàn)期間，擁有地鐵的國(guó)家都借助其發(fā)揮了極大的防空優(yōu)勢(shì)。北京一、二期地鐵和天津地鐵都不同程度的考慮了戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)要求。以成壽寺和分鐘寺兩站之間的隧道為例，兩站之間的隧道之間可以利用操控桿來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼制大門的開合與移動(dòng)操作。據(jù)相關(guān)了解發(fā)現(xiàn)，這種類似于隔斷式的防護(hù)門是在地鐵隧道內(nèi)的每個(gè)站點(diǎn)之間都會(huì)設(shè)置于配備的。一旦有特殊需要，工作人員可以通過(guò)隔斷式防護(hù)來(lái)確保一邊區(qū)域的安全與密封，但在隔斷時(shí)需要將通風(fēng)裝置開啟，此時(shí)的地鐵便轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)絕密的可靠避難場(chǎng)所。雖然是在和平時(shí)代，但是以北京市為例，他們?cè)谠O(shè)防的地鐵站孔口均配置了能夠完成平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的防護(hù)性設(shè)備，在戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)可以迅速并及時(shí)的對(duì)抗甚至核武器在內(nèi)的各種對(duì)于城市的襲擊或其他種類的次生災(zāi)害。地鐵車站的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)在于：必須滿足對(duì)于荷載能力的要求，車站整體的剛度要求高，對(duì)于梁板柱墻的要求則需要比較粗厚結(jié)實(shí)；區(qū)間隧道方面要求埋深大，對(duì)于承載能力的要求較高，在擴(kuò)增或者擴(kuò)增較小的條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)級(jí)別的防護(hù)要求。

地鐵經(jīng)過(guò)100 多年的發(fā)展，已不再是單一的地下工程，而是與城市地上地下建筑相結(jié)合的龐大綜合體，其特點(diǎn)為綜合性、立體性、快速快捷、四通八達(dá)。

1.1 兼顧人防構(gòu)建軌道交通

在我國(guó)早期對(duì)地鐵進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)的過(guò)程中就是以人防工程的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在當(dāng)時(shí)對(duì)其的主要功能要求是能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)人民在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的快速轉(zhuǎn)移與疏散，而對(duì)于交通運(yùn)輸方面的功能則僅作為輔助方面。但在1992 年，背景對(duì)地鐵復(fù)八線的建設(shè)則開始了對(duì)其職能的轉(zhuǎn)變，開始向“以平時(shí)交通運(yùn)營(yíng)為主，兼顧人防”的思想轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)這次轉(zhuǎn)變，對(duì)地鐵人防的功能開始向使用運(yùn)輸功能轉(zhuǎn)變，以此為節(jié)點(diǎn)，我國(guó)的地鐵建設(shè)發(fā)展開始繁榮起來(lái)并拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。2007 年4 月3 日，北京市6條地鐵線路人防工程設(shè)防方案的討論會(huì)。這次會(huì)議在貫徹“以平時(shí)交通運(yùn)營(yíng)為主，兼顧人防”指導(dǎo)思想的同時(shí)，提出了“兼顧人防，建設(shè)和諧軌道交通”的新思路。

1.2 探索中不斷完善技術(shù)規(guī)范

1998 年，中華人民共和國(guó)防空辦公室頒布了針對(duì)地鐵交通防空技術(shù)規(guī)范的項(xiàng)目任務(wù)書——《地下軌道交通工程防護(hù)技術(shù)研究》，該項(xiàng)任務(wù)書是總參工程兵第四設(shè)計(jì)研究院前后用時(shí)10余年時(shí)間，從六個(gè)主要方面著手進(jìn)行了大量的分析與研究的工作，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的檢索，歸納并整理吸收了多年來(lái)地鐵人防建設(shè)的成功案例、經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)手段，全面系統(tǒng)的分析討論了軌道交通項(xiàng)目在和平時(shí)代交通職能與戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代人防職能之間相互轉(zhuǎn)換的突出矛盾，并針對(duì)具體問(wèn)題提出了應(yīng)對(duì)措施與方案。在2008 年12 月，我們國(guó)家的人民防空辦公室在對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行成果審查評(píng)判的會(huì)議當(dāng)中，一直通過(guò)并達(dá)成共識(shí)：該項(xiàng)研究成果順應(yīng)了時(shí)代潮流，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值與研究意義，能夠使得軌道交通工程滿足國(guó)家發(fā)展的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與軍事應(yīng)用價(jià)值，研究成果水平也達(dá)到了國(guó)際的先進(jìn)水平。因此在2009 年7 月，《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》正式獲得發(fā)布實(shí)施。

2 BIM 技術(shù)在地鐵人防工程的應(yīng)用

地鐵人防工程不僅可以在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)為民眾提供一個(gè)庇護(hù)場(chǎng)所，還能在戰(zhàn)時(shí)作為防空洞防備敵人的空襲，由于它的特殊性，也使得地鐵人防工程的設(shè)計(jì)、施工等顯得格外重要，BIM 技術(shù)的引進(jìn)，能夠更進(jìn)一步提高地鐵人防工程的品質(zhì)。地鐵人防工程的特點(diǎn)人防工程是為了應(yīng)對(duì)各種情況而采取的一項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施，而地鐵作為人們實(shí)際生活中經(jīng)常接觸到的東西，它與人們息息相關(guān)，地鐵人防也顯得更具有其特殊性，所以關(guān)于地鐵人防的建設(shè)質(zhì)量首先應(yīng)該擺在第一位。

2.1 規(guī)劃方面

人防工程的作用分為兩種，平時(shí)是作為綜合建筑使用，而到了戰(zhàn)時(shí)，就成了人員躲避，救護(hù)的一個(gè)場(chǎng)所。地鐵人防工程的建設(shè)方向是與城市地上建筑相結(jié)合，采取附建式、單建式、坑道式建筑模式，以便增加地下空間的使用效率以及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多方面的綜合效益。

2.2 設(shè)計(jì)方面

在設(shè)計(jì)方面由于其特殊性，使用目的的不同，使得它與地面建筑有著很大的不同。地鐵人防工程在建筑結(jié)構(gòu)上充分考慮了平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)的合理轉(zhuǎn)換，以及防火疏散等一系列的情況，杜絕各類危險(xiǎn)情況的發(fā)生。

2.3 施工方面

施工環(huán)節(jié)是BIM 技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。對(duì)于人防設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目工程的氣密性能是非常重要的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要納入特別考慮的范疇。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的施工方面來(lái)說(shuō)，要求混凝土一次性澆筑完成，管線洞口處要一次性預(yù)留到位，不能夠發(fā)生后期在墻上再次打洞的狀況發(fā)生。因此這對(duì)圖紙的設(shè)計(jì)要求就極高。施工單位在進(jìn)行施工過(guò)程中要充分讀懂圖紙，防止后期修改的情況發(fā)生，否則會(huì)對(duì)于工程的防護(hù)性能產(chǎn)生極大的影響。

3 地鐵人防工程BIM 三維模型

3.1 三維模型分析

可視化協(xié)同設(shè)計(jì)BIM 的協(xié)同設(shè)計(jì)方法可以有效的解決各專業(yè)沖突問(wèn)題。由建筑專業(yè)創(chuàng)建模型，各專業(yè)劃分設(shè)計(jì)范圍，創(chuàng)建各自的三維項(xiàng)目，并在自己專屬的專業(yè)工作集內(nèi)開展設(shè)計(jì)。

3.2 三維動(dòng)畫模擬

在對(duì)地鐵的人防項(xiàng)目工程進(jìn)行設(shè)計(jì)是一定要能夠滿足預(yù)設(shè)的戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期對(duì)于防護(hù)的要求，此外還要考慮和平時(shí)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)其運(yùn)輸功能的要求。在兩種時(shí)期不同的功能要求使得在項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到兩種主要功能之間的相互轉(zhuǎn)化。用模擬建筑三維的形式展現(xiàn)與觀看者與施工方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方及業(yè)主和完全不是施工行業(yè)內(nèi)的人之間的進(jìn)行對(duì)項(xiàng)目及方案的溝通和了解，簡(jiǎn)化煩瑣的工序、工藝的理解問(wèn)題，節(jié)約溝通成本。

相比于傳統(tǒng)繪圖技術(shù)而言，BIM 技術(shù)能夠?yàn)榈罔F人防工程施工提供三維圖紙，并且BIM 技術(shù)有著透視性功能（施工人員可以從三維圖紙中以不同視角準(zhǔn)確地查看施工的具體位置），進(jìn)而提高綜合繪圖的效果。通過(guò)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著降低施工人員的工作量，施工過(guò)程中只需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙開展施工安裝，碰撞問(wèn)題就能得到有效的解決。

3.3 加強(qiáng)應(yīng)用流程的管控，做好施工人員的培訓(xùn)

設(shè)計(jì)工作結(jié)束之后，就要借助BIM 技術(shù)指導(dǎo)后續(xù)的地鐵人防工程施工工作。在進(jìn)行施工人員的培訓(xùn)期間，要將BIM 技術(shù)的相關(guān)要點(diǎn)納入到培訓(xùn)科目中，提高施工人員對(duì)BIM 技術(shù)的掌握程度。此外，在利用BIM 技術(shù)開展地鐵人防工程設(shè)計(jì)施工期間，要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的整理與分析，對(duì)能源化以及綠色節(jié)能軟件要強(qiáng)化它們相互之間的集成。此外還應(yīng)該對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷數(shù)據(jù)做好核算，確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而完成合理統(tǒng)一的性能設(shè)計(jì)。另外，在地鐵人防工程設(shè)計(jì)中，要協(xié)調(diào)各參與方，把握流程，使之能夠在合理的時(shí)間得到合理的信息。最后，還需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的三維參數(shù)產(chǎn)品庫(kù)，提高施工工作的整體質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

地鐵人防工程的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，對(duì)于整個(gè)地鐵項(xiàng)目的使用效果有著重要的應(yīng)用。因而，現(xiàn)階段在開展地鐵人防工程的設(shè)計(jì)施工期間，要加強(qiáng)對(duì)BIM 技術(shù)的合理應(yīng)用，提高施工工作的效率與質(zhì)量，防止碰撞等問(wèn)題的發(fā)生。此外，要借助BIM 技術(shù)建立三維地鐵人防工程模型，對(duì)施工流程進(jìn)行優(yōu)化，確保施工進(jìn)度、施工成本與質(zhì)量得到有效的控制。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用能夠方便設(shè)計(jì)工程人員能夠用更加直觀且便捷的途徑來(lái)完成對(duì)于地鐵人防項(xiàng)目工程模型的設(shè)計(jì)與完善，同時(shí)還可以快速檢查發(fā)現(xiàn)模型中存在的問(wèn)題，還能夠?qū)δＰ椭写嬖诘囊恍﹩?wèn)題進(jìn)行高效的分析與修改，是實(shí)現(xiàn)地鐵人防工程全生命周期設(shè)計(jì)的必要條件。