BIM技術(shù)在城市地鐵車站的應(yīng)用

彭江發(fā)

（中鐵三局集團有限公司貴南項目部，貴州 黔南 558000）

隨著城市化進程的不斷加劇，城市交通問題日益嚴峻，地鐵成為解決城市交通問題最有效的辦法，因此近年來我國大規(guī)模推進各大城市的地鐵項目。地鐵工程作為城市的特大型交通體系化工程，投資成本大、建設(shè)周期長，影響深遠，因此對建設(shè)質(zhì)量有很高的要求。其中，地鐵車站作為地鐵網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點和樞紐，是設(shè)計、施工與運營維護的重點，同時也是難點。建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）作為以信息化為基礎(chǔ)的一種新型設(shè)計理念和技術(shù)，應(yīng)用于城市地鐵車站具有非常突出的優(yōu)勢和極高的應(yīng)用價值。BIM技術(shù)的出現(xiàn)被譽為建筑行業(yè)的二次革命，是信息化在建筑行業(yè)應(yīng)用的集中體現(xiàn)。該技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，集成了建筑什么周期中各階段的全部信息，實現(xiàn)了整個項目進行中多專業(yè)、多技術(shù)參與方的綜合協(xié)作[1]。

1 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

首先，BIM技術(shù)具有可視化優(yōu)勢。相比于傳統(tǒng)的CAD設(shè)計，BIM技術(shù)能夠通過三維立體建模，提供直觀的展現(xiàn)，具有非常顯著的可視化優(yōu)勢。其次，BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性優(yōu)勢。在BIM模型上實施相關(guān)修改，與修改相關(guān)的部分都會被明確表現(xiàn)出來，以提醒其他人員作出對應(yīng)調(diào)整，避免存在設(shè)計失誤。最后，BIM技術(shù)具有模擬性優(yōu)勢。運用BIM技術(shù)可以在三維模型中對節(jié)能、照明、疏散通道等實施模擬，從而更有效的發(fā)現(xiàn)問題，解決問題[2]。

2 BIM技術(shù)在國內(nèi)外地鐵中的應(yīng)用

2.1 在國外地鐵的應(yīng)用

BIM技術(shù)最早出現(xiàn)在美國，并迅速在發(fā)達國家引起了較大的反響，當前在美國、英國、德國、芬蘭、日本、韓國等國家應(yīng)用較廣，技術(shù)較為領(lǐng)先。2009年美國政府倡導在大型公共項目中應(yīng)用BIM技術(shù)，政府的推動對于該技術(shù)的大范圍使用起到了很大的作用，包括多為CAD、GIS、DMS等各種信息技術(shù)的都獲得了長足進步，尤其是在建筑領(lǐng)域中得到了大范圍的應(yīng)用。BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域中最被學者和建筑界人士重視的就是其多專業(yè)、多技術(shù)的統(tǒng)籌管理能力；這樣在工程進行的過程中，能夠讓相關(guān)參與方實現(xiàn)全方位協(xié)同工作。

BIM技術(shù)應(yīng)用于國外地鐵項目，主要集中在維護、改建和運營管理方面。比如在倫敦維多利亞站的改建升級中，在協(xié)同設(shè)計、施工運營中都大范圍使用了BIM技術(shù)，并且取得了非常顯著的效果。洛杉磯Westside地鐵在線路延長工程中，沿途的七個地鐵站，都是基于BIM技術(shù)為基礎(chǔ)展開項目施工和運作的。此外，加拿大多倫多Spadina地鐵在升級擴建的過程中，同樣大范圍使用了BIM技術(shù)，在技術(shù)協(xié)同方面發(fā)揮了非常重要的作用[3]。

2.2 在我國地鐵的應(yīng)用

我國在建筑工程領(lǐng)域中使用BIM技術(shù)相對較晚，但是從其進入我國建筑領(lǐng)域以后，其崛起速度極快，近幾年在各大城市的各類建筑，包括商務(wù)建筑、住宅建筑、路橋工程的建設(shè)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常常見。

BIM技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)地鐵項目，最早出現(xiàn)在香港；相關(guān)技術(shù)資料表明，香港的全部82座地鐵車站，其中有BIM技術(shù)參與其中的超過20座，通過BIM技術(shù)建模，從而對車站實施能耗、采光、人流分析，此外還包括碰撞檢測等。近年來，隨著我國內(nèi)地各大城市的地鐵建設(shè)項目的大范圍展開，BIM技術(shù)的應(yīng)用也逐漸深入。在北京、上海、廣州、深圳、武漢、天津等城市的地鐵項目中，BIM技術(shù)都發(fā)揮了非常重要的作用[4]，BIM技術(shù)也受到了越來越廣泛的關(guān)注。

3 BIM技術(shù)在城市地鐵車站中的應(yīng)用

地鐵工程作為城市的特大型交通體系化工程，投資成本大、建設(shè)周期長，影響深遠，而且對技術(shù)性、安全性、建設(shè)質(zhì)量都有很高的要求，所在項目進展的過程中，往往需要多方協(xié)調(diào)，參與方至少包括政府部門、業(yè)主方、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位等，故在整個項目中溝通協(xié)調(diào)至關(guān)重要。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，特別是強大的綜合協(xié)同能力，對于解決地鐵工程的復(fù)雜問題有巨大的幫助[5]。而且，BIM對于城市地鐵車站的價值，體現(xiàn)在項目的各個階段。

3.1 在招投標中的應(yīng)用

可視化是BIM技術(shù)的突出特點之一，這個特點可以廣泛應(yīng)用于建筑的多領(lǐng)域。在地鐵工程的招投標中，在BIM技術(shù)的支持下可以創(chuàng)建車站模型，并且按照相關(guān)要求對模型實施渲染，甚至還能夠?qū)⑵渲谱鞒蓜赢?，從而讓車站的設(shè)計效果直觀地體現(xiàn)出來，這樣業(yè)主在招標的過程中可以非常清楚便捷地向投標企業(yè)展示項目的需求，解決傳統(tǒng)招投標模式中招投標雙方理解偏差的問題。同時，在制定工程預(yù)算的時候，也可以基于BIM技術(shù)展開工程成本分析，相比于傳統(tǒng)的預(yù)算方法，其效率會有大幅提升，而且成本分析的手法更加直接，對更好地控制施工成本也有很大的幫助。同樣，這對于投標方來說也有利于報價分析。

3.2 在地鐵車站項目前期規(guī)劃的應(yīng)用

BIM技術(shù)本身就是信息化技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，故該技術(shù)與其他信息化技術(shù)有很好的共同性。BIM軟件可以與多種軟件無縫對接，比如與GIS（地理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)對接，可以非常便捷地了解地鐵車站相關(guān)地理信息，與市政地下管線管網(wǎng)系統(tǒng)對接，能夠?qū)Φ罔F車站周圍的管線布置狀況有清晰的了解，這些信息都是地鐵車站在前期規(guī)劃中非常重要的信息。BIM技術(shù)對保證地鐵項目的可行性和合理性，提高城市地下空間規(guī)劃的科學性，有效控制地鐵車站的建設(shè)成本，都有非常重要的意義。

3.3 在地鐵車站設(shè)計中的應(yīng)用

對于整個地鐵系統(tǒng)來說，地鐵車站有著至關(guān)重要的地位。一方面，地鐵車站是整個網(wǎng)絡(luò)的中樞，是乘客匯集和疏散的結(jié)點；另一方面，地鐵車站在整個網(wǎng)絡(luò)中承擔著管理職能，是整個網(wǎng)絡(luò)有效運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，所以保證地鐵車站設(shè)計的科學性和合理性非常重要。而地鐵車站的設(shè)計，包括了很多方面的專業(yè)性思維，包括建筑、結(jié)構(gòu)、水電、供暖等，所以設(shè)計過程中需要各方面專業(yè)人士協(xié)同運作。而BIM技術(shù)則為地鐵車站設(shè)計提供了一個非常有效的協(xié)同平臺。在這個平臺上，各專業(yè)的設(shè)計人員能夠有效溝通，信息和資源共享；設(shè)計過程中的變化、影響都可以通過BIM平臺反映出來，使各方溝通建立在統(tǒng)一基準上，保證設(shè)計的一致性[6]。

傳統(tǒng)的地鐵車站設(shè)計，在設(shè)計前期首先需要預(yù)測客流然后以此為基礎(chǔ)展開選址設(shè)計、規(guī)模設(shè)計、這種設(shè)計方式采用的數(shù)據(jù)都是靜態(tài)的，因此往往與實際有諸多偏差。而BIM技術(shù)則可以利用其模擬性的優(yōu)勢，對站內(nèi)客流實施動態(tài)模擬，然后對客流量實施調(diào)整，從而得出客流量的動態(tài)變化，這樣的數(shù)據(jù)用來作為選址、規(guī)模、入口設(shè)計，既能夠有效避免資源浪費，又能夠杜絕擁堵。另外，在車站管線設(shè)計的過程中，傳統(tǒng)設(shè)計方法中很容易出現(xiàn)不合理布局，在施工過程中才能表現(xiàn)出來，進而造成設(shè)計變更，甚至需要返工。而利用BIM技術(shù)中的碰撞檢測，在設(shè)計過程中就能夠發(fā)現(xiàn)各種管線之間的矛盾，從而提前予以改善，對設(shè)計實施優(yōu)化，對成本控制也非常有幫助。而且，設(shè)計過程中的碰撞檢測，不僅發(fā)現(xiàn)與管線間的矛盾，還能夠用以發(fā)現(xiàn)土建工程與管線設(shè)計中的矛盾，以及土建工程中不同專業(yè)之間的矛盾。所以對車站的整體設(shè)計水平有極大的提升作用。

而且，在BIM技術(shù)的支持下，還能夠?qū)IM模型，導入其他分析軟件，從而對設(shè)計展開更專業(yè)的分析。比如，通過Robot軟件，能夠?qū)υO(shè)計的結(jié)構(gòu)受力展開專業(yè)分析，從而為設(shè)計師提供相關(guān)數(shù)據(jù)便于改善和優(yōu)化；也可以通過Ecotect軟件，來對設(shè)計的采光、照明展開分析，從而為光源的位置、級別設(shè)計提供有效參考。

3.4 在地鐵車站施工中的應(yīng)用

在地鐵車站施工過程中，可以借助BIM技術(shù)展開4D模擬施工，在三維空間模型的基礎(chǔ)上增加時間維度。這樣既可以用于施工工期管理，確保施工按計劃進展，而且基于該4D模型，又可以對施工方案展開模擬，了解施工過程中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況，分析施工方案中是否存在疏漏和不到位之處。比如施工順序是否合理，施工設(shè)備性能是否滿足要求，施工人員數(shù)量是否足夠，這樣能夠最大程度上保證施工效率，避免施工資源浪費。另外，利用4D模型，還能夠?qū)ㄖ牧嫌昧空归_分析，從而幫助施工單位做好建筑材料的用量管理，進場時間管理，提升施工管理水平[7-9]。

另外，在地鐵車站施工過程中可能會對周邊建筑造成一定的影響，而利用BIM技術(shù)，可以非常直觀地顯示地鐵建設(shè)對周邊建筑的影響程度，從而提前做好必要的加固和防范措施。

3.5 在地鐵車站運營維護中的應(yīng)用

在地鐵車站投入使用以后，BIM技術(shù)依然可以在運營維護過程中發(fā)揮很大的作用。通過BIM信息模型，管理者可以非常便捷的查詢、調(diào)用和修改相關(guān)信息，并且模型的信息可以同步更新。運用這些信息，既可以實施應(yīng)急措施模擬，又可以進行動態(tài)監(jiān)控，提高車站的運營管理效率，規(guī)避運營風險。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在城市地鐵車站中有非常廣泛的應(yīng)用，對于車站的招投標、設(shè)計、前期規(guī)劃、施工以及運營維護都有非常重要的作用。相關(guān)人員應(yīng)對BIM技術(shù)予以高度重視，并推動該技術(shù)應(yīng)用于地鐵車站全生命周期，以使地鐵車站發(fā)揮更大的價值。