BIM技術(shù)在地鐵站后建設(shè)過程中的應(yīng)用研究

黃斌

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

為保障BIM技術(shù)在地鐵站后項目施工全過程中的深度結(jié)合應(yīng)用，建立適用于項目的BIM技術(shù)標準體系，應(yīng)用相應(yīng)標準貫徹實施工具和軟件，實現(xiàn)建模及數(shù)據(jù)的標準化和規(guī)范化，為項目深入應(yīng)用BIM技術(shù)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。項目從前期開始介入，從初步階段、設(shè)計階段、施工階段、竣工移交階段和運維階段的實際應(yīng)用需求出發(fā)，優(yōu)化方案、實現(xiàn)施工安全質(zhì)量、建設(shè)進度、經(jīng)營成本、運維、安全多維度管控等應(yīng)用目標，深度挖掘BIM數(shù)據(jù)應(yīng)用價值。

此外，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，建立BIM5D平臺，將項目BIM 應(yīng)用從純技術(shù)層面提升至項目管理層面，創(chuàng)新項目管理手段和思路，提高項目施工管理水平和施工質(zhì)量，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)在地鐵站后工程中的應(yīng)用價值。

1 標準編制實施及開展BIM工作站

規(guī)范化、信息化的BIM技術(shù)管理在建設(shè)施工中應(yīng)用，保證項目全過程參與，參建單位可以根據(jù)各自企業(yè)BIM應(yīng)用的實際情況，總部支持或聘請外部咨詢單位，協(xié)助項目建立BIM工作站，組建BIM技術(shù)團隊，通過BIM信息化模型，全面參與設(shè)備安裝與裝飾裝修工程各階段的活動，更為客觀和理性地對各項信息進行分析，如進度、材料、安全、質(zhì)量等，實現(xiàn)建設(shè)的全方位的提升。

建立適用于本項目的技術(shù)應(yīng)用管理、機電及裝飾裝修模型、管綜調(diào)整、施工模擬、圖紙會簽、族文件的建立及編碼標準等技術(shù)要求。

1.1 標準編制

項目BIM技術(shù)團隊分工合作，達到BIM模型的精度標準，確保BIM技術(shù)更好地融入項目，服務(wù)于工程項目，提高設(shè)計質(zhì)量，把BIM 作為一個獨立的系統(tǒng)專業(yè)，列入施工圖審核流程，進行相關(guān)各專業(yè)圖紙會簽，明確BIM會簽流程、會簽內(nèi)容及職責。

編制適用于項目的文件命名及編碼標準，保證項目各階段各文件在BIM應(yīng)用實施過程中進行有效的傳遞、溝通與共享，確保所有模型及文件在項目各階段全過程中的唯一性與統(tǒng)一性，同時，為后期軌道交通運維管理平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，各專業(yè)模型構(gòu)件名稱嚴格按照設(shè)計圖紙上提供的名稱或代號來命名。

給排水系統(tǒng)管道簡稱類型+管道管材名稱+直徑(例如，站內(nèi)消防水管DN150/XH站內(nèi)消防水管-內(nèi)外熱浸鍍鋅鋼管-DN150)；暖通系統(tǒng)可分類縮寫風管名稱+風管類型(例如，大系統(tǒng)排風管1200X500/大系統(tǒng)SED-矩形排風管)；電氣專業(yè)簡稱及全稱+類型(例如，強電橋架/DZ槽式電纜橋架-動力配電)；裝修專業(yè)按圖紙要求的方式命名：名稱+裝修材質(zhì)。

（1）機電模型技術(shù)要求。機電安裝建模關(guān)系到后續(xù)管道綜合、凈高分析、施工模擬、后期運維等很多BIM 技術(shù)應(yīng)用點，通過規(guī)范建模軟件、內(nèi)容、技術(shù)及成果要求等內(nèi)容，有效統(tǒng)一項目實施中 BIM 機電模型的創(chuàng)建，提供標準化數(shù)據(jù)文件，確保信息化工作的精準有序開展。地鐵建筑及機電設(shè)備專業(yè)建模時，采用統(tǒng)一長度單位及坐標參考點、軸網(wǎng)標高，保證模型能夠?qū)胝稀?/p>

（2）裝飾裝修模型技術(shù)要求。根據(jù)裝修施工圖紙、資料以及相關(guān)BIM技術(shù)標準及要求，結(jié)合提供的各類裝修設(shè)施、設(shè)備產(chǎn)品信息、參數(shù)，通過裝飾裝修模型的創(chuàng)建，對裝飾裝修施工進行模擬，發(fā)揮BIM預(yù)建造的特點，在施工前或設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題。以統(tǒng)一數(shù)據(jù)化格式及高度信息集成的模型作為載體，為項目后期應(yīng)用打好基礎(chǔ)，提高施工的準確率。

（3）管綜調(diào)整技術(shù)要求。通過規(guī)范建模軟件、建模范圍、布置原則及成果要求等內(nèi)容，有效統(tǒng)一項目中BIM管線的創(chuàng)建，梳理了機電管線綜合碰撞檢查和調(diào)整的相應(yīng)技術(shù)要求和規(guī)定，為項目信息化提供標準化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）施工模擬技術(shù)要求。根據(jù)工程建設(shè)的度要求，結(jié)合施工方案、工藝、進度對施工圖模型進行拆分細化，并附加必要的施工信息，形成進度模型，對工程建設(shè)進度進行可視化的仿真模擬，輔助工程建設(shè)進度匯報，為工程進度的順利推進提供基礎(chǔ)保障。

1.2 開展BIM工作站

為保障項目穩(wěn)步推進，有條件可以開展BIM工作站、成立BIM團隊，BIM工作站組織機構(gòu)圖參考如圖1。

在項目開工前，在公司領(lǐng)導(dǎo)和支持下建立項目BIM工作站，并制定相應(yīng)的實施導(dǎo)則文件，成立組織架構(gòu)、明確職責分工，配置符合要求的軟硬件等；制定項目BIM工作開展流程、內(nèi)容；規(guī)定項目BIM工作的各項規(guī)章制度，包括例會、月報、巡檢、考核、審查、現(xiàn)場服務(wù)及培訓計劃等。

圖1 項目BIM工作站組織機構(gòu)圖

建立族庫以及參數(shù)化構(gòu)件管理系統(tǒng)，提高深化設(shè)計效率、建模效率以及模型、構(gòu)件規(guī)范化管理，提高項目的管理水平，此外，通過建立相應(yīng)的參數(shù)化構(gòu)件管理系統(tǒng)，還可實現(xiàn)對參數(shù)化構(gòu)件的查詢、修改等。

2 模型應(yīng)用

2.1 初步階段

在項目成立前期，通過暖通、給排水、電氣專業(yè)的初步設(shè)計圖紙，導(dǎo)出各個專業(yè)的圖紙，制定BIM項目樣板的創(chuàng)建，模型滿足實施標準和通用性，各機電專業(yè)、裝修、建筑等專業(yè)模型可以整合。通過建立建筑樣板生成結(jié)構(gòu)樣板與機電樣板，建立族庫構(gòu)件，為項目各階段的模型應(yīng)用提供基礎(chǔ)支持。

2.2 施工準備階段

（1）建模：BIM技術(shù)小組根據(jù)專業(yè)分工建模，統(tǒng)一樣板文件，搭建各專業(yè)模型，進行圖紙會審，提前發(fā)現(xiàn)問題，為后期現(xiàn)場施工提供保障。

（2）三維管線綜合及支吊架優(yōu)化設(shè)計：通過BIM 綜合管線模型及裝修模型，借助Navsisworks軟件碰撞檢查功能，及時發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間的管線沖突問題，查漏補缺，深化設(shè)計，二次優(yōu)化，減少給后續(xù)施工階段造成的損失和返工工作。在管線綜合模型基礎(chǔ)上，深化支吊架設(shè)計方案，最優(yōu)排布，布局合理，觀感效果良好，提高功效，節(jié)約成本。

（3）材料統(tǒng)計、進度資源進化：基于深化模型生成風管管件、風管附件、水管管件、水管附件、橋架長度類型與電纜長度類型等明細表，進行材料的統(tǒng)計。通過BIM進行進度模擬，根據(jù)進度進化分析處各個階段資源需求情況，提前安排資金、材料、人工。

（4）大型設(shè)備運輸路徑復(fù)核：以建筑和機電綜合BIM模型為基礎(chǔ)，建立大型設(shè)備模型如整流變、冷水機組、電扶梯、隧道風機、組合空調(diào)等，結(jié)合設(shè)備運輸方案中平面運輸路徑圖，動態(tài)可視化模擬設(shè)備的運輸通道，發(fā)現(xiàn)問題，提前優(yōu)化方案，或者根據(jù)運輸路徑檢查結(jié)果與其他專業(yè)進行協(xié)調(diào)，通過調(diào)整施工順序、預(yù)留門洞等措施，為后續(xù)設(shè)備的運輸、安裝工作提供實施保障。

（5）二次結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞復(fù)核?；谕瓿晒芫€綜合和碰撞檢查應(yīng)用后的管綜模型，專門針對建筑及結(jié)構(gòu)進行孔洞預(yù)留和主復(fù)核，確保施工一次到位。

（6）管線預(yù)制。運用BIM管綜優(yōu)化預(yù)制實施步驟。

①根據(jù)綜合管線設(shè)計圖，對車站綜合管線路進行模型搭建。

②管線預(yù)制安裝前，測量復(fù)核建筑結(jié)構(gòu)，將實際尺寸與三維模型矯正糾偏，并對機房BIM管線模型進行調(diào)整深化，在保證使用功能、滿足規(guī)范要求、便于檢修維護的前提下，以管道簡化、方便預(yù)制、方便施工為目的進行模型深化，管線完成后，加入設(shè)備、閥門等BIM族庫文件，保證模型與后續(xù)現(xiàn)場設(shè)備、管道附件相吻合。

③模型建立完成后，提交給支吊架廠家，進行管線支吊架的布置，安裝位置方便操作、制作簡單，尺寸容易控制，安裝位置合理，不影響后期管線施工和維護，且保證支吊架上所有管線間距滿足規(guī)范要求。

④模型深化直接影響后續(xù)施工的難易程度及美觀程度，深化時，要充分考慮各個方面的影響因素，因此，需要建立對逐級深化模型的分階段審查制度，綜合考慮運輸路徑、運輸空間、施工空間，導(dǎo)出加工圖、施工圖。對圖紙及模型審查，確保圖紙無誤后，對管線BIM模型進行分段編碼。

⑤安裝放樣。以管線BIM模型為基礎(chǔ)，對機房管線進行支吊架和管線排布，為支吊架和管線放樣機房內(nèi)三維數(shù)據(jù)提供依據(jù)；按照支吊架布置圖和管線位置結(jié)合現(xiàn)場施工要求進行點位確定，樣點主要包括管線及支吊架安裝位置和吊裝位置；選取樣點前檢查施工坐標系與圖紙坐標是否一致，要確保相同，能實現(xiàn)二者間的相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)放樣點位情況歸類整理三維數(shù)據(jù)，導(dǎo)出放樣點位并保存；最后，將支吊架及管線位置點位坐標和相對應(yīng)的施工藍圖以放樣文件的形式導(dǎo)入全站儀放樣管理器內(nèi)，進行現(xiàn)場支吊架及管線放樣施工，如圖2。

圖2 機房BIM管線模型

管線預(yù)制裝配實現(xiàn)工廠化后優(yōu)勢：根據(jù)施工圖，提前進行進行管道預(yù)制，很大程度縮短了直線工期。預(yù)制作業(yè)環(huán)境好，不受自然天氣的影響，不在施工現(xiàn)場加工，有利于現(xiàn)場的施工環(huán)境，容易實現(xiàn)對產(chǎn)品的質(zhì)量控制。管線預(yù)制實現(xiàn)集中加工制作，按各地區(qū)的相同點，統(tǒng)一標準，實行資源共享，集中加工預(yù)制，提高設(shè)備利用率。

工廠化管線預(yù)制，管理方便簡單，優(yōu)化了資源，節(jié)省了人力、物力，降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，可以保證制作質(zhì)量。

（7）機房深化布置設(shè)計。對于地鐵車站內(nèi)一些管線復(fù)雜、功能重要的房間，如車控室、環(huán)控機房、冷水機房、消防泵房等,將設(shè)計藍圖創(chuàng)建成各專業(yè)綜合BIM管線設(shè)備模型。對管線、設(shè)備布置進行深化設(shè)計，優(yōu)化支吊架設(shè)計方案， 最終實現(xiàn)機房布置合理、美觀，確保設(shè)備安裝的操作空間及后期設(shè)備的檢修、更換操作空間，同時，機房深化模型指導(dǎo)后期施工和進行現(xiàn)場三維技術(shù)交底。

（8）裝修效果表現(xiàn)。通過BIM技術(shù)，進行墻面瓷磚、地面瓷磚排版與統(tǒng)計，根據(jù)裝修做法圖集分層設(shè)置，厚度設(shè)置詳細及裝修層命名，材質(zhì)顏色、物理參數(shù)設(shè)置，裝修位置繪制準確，可達到模型直觀，幫助三維想象，精細化管理，降低材料損耗，排磚方案可固化，技術(shù)經(jīng)驗可復(fù)制、積累，并以虛擬漫游場景的方式輔助裝修方案穩(wěn)定。裝修圖示意如圖3。

圖3

（9）BIM出圖與動畫的制作。根據(jù)Revit優(yōu)化管線后模型生成施工平面圖、剖面圖、以及提供三維模型，工藝及漫游動畫等指導(dǎo)現(xiàn)場施工。通過安全文明標準化施工漫游動畫及裝修漫游動畫的制作、各專業(yè)各工序三維解析展板的制作、關(guān)鍵工序工藝的動畫制作及BIM+VR虛擬體驗，直觀簡單，豐富了交底的形式，提高了交底的效率，減少了文字表達與理解的偏差。

（10）信息運用：根據(jù)BIM的進度計劃，提前計算出合理的設(shè)備材料進場數(shù)量，生成BIM模型構(gòu)件二維碼，安裝前可通過掃構(gòu)件二維碼可獲得構(gòu)件安裝位置、標高、技術(shù)要求等信息，保證精確安裝，安裝完畢后掃碼，平臺可及時記錄狀態(tài)，并在虛擬3D模型中顯示。

2.3 施工階段

（1）施工場地布置模擬。根據(jù)BIM技術(shù)的可視化特點，創(chuàng)建包含管理用房、材料堆放區(qū)、材料加工區(qū)、運輸通道等區(qū)域模型，并對各類施工區(qū)域內(nèi)部和區(qū)域之間的施工作業(yè)活動進行可視化模擬，最終形成三維場地布置方案。

（2）文明施工專項應(yīng)用。對施工場地進行臨建標準化布置，深化模型增加文明施工信息，如安全圍欄、標識標牌、臨水臨電、孔洞臨邊防護等，實現(xiàn)可視化的文明施工布置管理，最終結(jié)合施工信息管理平臺進行文明施工專項方案。

（3）施工方案模擬。根據(jù)施工組織設(shè)計和專項方案結(jié)合現(xiàn)場實際情況，細化BIM模型，對重難點部分進行仿真模擬分析，對原施工方案進行深化和優(yōu)化；對于重要的施工環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部位，進行同樣模擬分析，以提高方案實施工的可行性，例如，設(shè)備區(qū)走道綜合管線排布，環(huán)控機房和冷水機房管線排布。通過BIM對施工組織和方案的模擬，能直觀地體現(xiàn)安裝時間節(jié)點、安裝工序、進度計劃等環(huán)節(jié)，及早發(fā)現(xiàn)問題，并進行糾偏。

（4）三維激光掃描和放樣。利用三維激光全站儀掃描施工完成的車站內(nèi)部土建結(jié)構(gòu)，形成完工后的土建結(jié)構(gòu)點云模型，與施工深化模型進行對比，形成誤差分析報告及時調(diào)整放樣尺寸；在標準、準確的土建模型中創(chuàng)建機電模型，得到具有準確位置的機電模型，并通過激光放樣儀器精確定位管線、設(shè)備等安裝位置。

2.4 竣工移交階段

在項目竣工交付階段，對工程竣工模型的信息進行補充完善，整理各類施工過程文件與竣工BIM模型實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，形成以竣工BIM模型為中心的數(shù)據(jù)庫。

2.5 運維階段

地鐵車站機電各專業(yè)管線安裝最復(fù)雜的區(qū)域主要集中環(huán)控機房、冷水機房、消防泵房與設(shè)備區(qū)走廊，應(yīng)用BIM技術(shù)對施工圖紙進行深化設(shè)計，提高了出圖質(zhì)量和技術(shù)人員的功效。并安排專人根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況對模型進行修改維護，安排專人對模型進行管線、支架、設(shè)備、變更、驗收、安全質(zhì)量過程管控等資料的錄入。

2.6 BIM成果清單

項目BIM應(yīng)用實施過程中，根據(jù)各階段實施內(nèi)容不同，將產(chǎn)生不同的 BIM 成果，其主要如表1。

表1 BIM成果清單表

3 全生命期管理平臺應(yīng)用

項目BIM技術(shù)應(yīng)用實施過程中，通過協(xié)同管理平臺，為項目展示、設(shè)計、建設(shè)等階段提供可視化、信息化的平臺工具，從而使項目中的BIM應(yīng)用從技術(shù)層面上升至管理層，以保障項目BIM實施目標的順利實現(xiàn)。

3.1 應(yīng)用目標

在工程項目全階段，通過BIM5D協(xié)同管理平臺，承載設(shè)計、施工BIM模型，實現(xiàn)從設(shè)計到施工階段的信息無損傳遞，對軌道交通項目建設(shè)過程中的大量數(shù)據(jù)進行信息化高效管理，提供可視化的協(xié)同工作環(huán)境。

3.2 平臺部署

通過BIM5D移動端隨時記錄現(xiàn)場安全、質(zhì)量、進度、技術(shù)、成本等問題，并上傳至網(wǎng)絡(luò)云端，明確整改責任人與施工人員，并限定整改完成時間，直到問題閉合后，存入安全質(zhì)量問題數(shù)據(jù)庫，方便問題追蹤。

3.3 平臺應(yīng)用

通過同一平臺進行可視化的信息溝通、共享和管理，顯著提高工程建設(shè)環(huán)節(jié)的信息透明度，同時，能夠有效提升管理者的效率和質(zhì)量，對項目施工進度、施工質(zhì)量、安全投入及管理、經(jīng)營等方面進行管理。將進度計劃與施工 BIM 模型進行關(guān)聯(lián)，可視化模擬施工進度，計劃與實際施工進度進行對比分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場管理中存在的問題，提高對項目進度風險的管控能力，對施工過程中的風險源進行標識，方便項目人員快速定位和了解風險源信息。

4 培訓及協(xié)同工作

為實現(xiàn)BIM技術(shù)深度應(yīng)用于工程項目的全過程,將對參與的技術(shù)人員進行全面、系統(tǒng)的BIM應(yīng)用技術(shù)培訓。培訓內(nèi)容將以BIM能力建設(shè)為主，以宣貫BIM技術(shù)理念及BIM應(yīng)用系列標準為基礎(chǔ)，以拓展BIM在項目各階段的應(yīng)用為關(guān)鍵，以搭建項目協(xié)同管理平臺為重點，全面進行BIM技術(shù)培訓，主要包括BIM軟件的培訓、實施流程指導(dǎo)、成果歸檔等。BIM模型可在平臺統(tǒng)一管理，可以隨時隨地地獲取最新BIM數(shù)據(jù)，方便快捷，更直觀，減少溝通誤區(qū)。

5 建立考核制度

為了更好地應(yīng)用BIM技術(shù)與項目相結(jié)合，定期對BIM團隊進行考核，主要包括BIM模型三維可視化進度展示運用、基于BIM模型的施工技術(shù)交底、竣工模型的深化創(chuàng)建等。定期通報BIM進度，由技術(shù)負責人對每月進行考核評定及通報綜合排名及BIM進度，進行相應(yīng)的獎勵或處罰。

6 結(jié)語

在地鐵站機電系統(tǒng)的設(shè)計過程中，BIM技術(shù)起到了非常重要的作用，能夠有效地降低設(shè)計成本、深化設(shè)計流程、減少設(shè)計失誤等意義。BIM技術(shù)能夠有效地構(gòu)建三維建筑的數(shù)字模型，對展現(xiàn)出來的工程建設(shè)中所涵蓋的所有有效數(shù)據(jù)信息。能夠有效地針對設(shè)計、施工以及管理等活動中及時發(fā)現(xiàn)問題，搭建工程管理集成化的環(huán)境。可以確保項目建設(shè)更加方便、精準和快捷，保障了機電系統(tǒng)設(shè)施的運行穩(wěn)定和維護水平。