西安地鐵BIM技術(shù)應(yīng)用分析

余海 夏冬

1. 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710018；

2. 廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 廣東 廣州 510010

概述

西安地鐵高度重視BIM技術(shù)應(yīng)用。在第三期建設(shè)規(guī)劃項(xiàng)目設(shè)計(jì)招標(biāo)時(shí)，西安地鐵就曾要求單位在設(shè)計(jì)全過(guò)程階段采用BIM技術(shù)，交付BIM成果[1]。

在已運(yùn)營(yíng)的四號(hào)線飛天路站、大明宮北站五路口站機(jī)電安裝裝修工程中，設(shè)計(jì)單位與施工單位試點(diǎn)采用了BIM技術(shù)。在建五號(hào)線太乙路站中，施工單位采用BIM技術(shù)優(yōu)化場(chǎng)地布置、模擬關(guān)鍵施工工序并優(yōu)化施工方案，建立了可視化施工平臺(tái)[2]。

目前各條線路統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并采取從施工圖階段開(kāi)始的“業(yè)主主導(dǎo)、BIM咨詢單位管理、各參與方實(shí)施”的一體化BIM技術(shù)應(yīng)用模式。

1 西安地鐵建設(shè)中BIM技術(shù)應(yīng)用

1.1 已運(yùn)營(yíng)及在建線路

（1） 運(yùn)營(yíng)四號(hào)線應(yīng)用情況

四號(hào)線飛天路站即利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模的建立。并將模型導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，碰撞檢查共發(fā)現(xiàn)915處碰撞點(diǎn)，并形成碰撞報(bào)告，分別是管線間碰撞、管線與結(jié)構(gòu)碰撞。結(jié)合設(shè)計(jì)單位解決模型中的碰撞問(wèn)題，優(yōu)化管線碰撞54處，優(yōu)化土建偏差5處，聯(lián)合設(shè)計(jì)解決困難處管線碰撞8處等。

后利用BIM技術(shù)發(fā)現(xiàn)遺漏系統(tǒng)管線1處，優(yōu)化機(jī)房隔墻1處，優(yōu)化風(fēng)道隔墻3處，優(yōu)化風(fēng)閥墻2處，發(fā)現(xiàn)孔洞預(yù)留問(wèn)題11處，減少現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題（變更）32%，節(jié)省工期近31天，節(jié)省人力140人/次。

五路口車(chē)站采用了裝配式冷水機(jī)房技術(shù)，基于該機(jī)房BIM模型，如圖1所示。

圖1 五路口站裝配式冷水機(jī)房全局圖

對(duì)機(jī)房的管線、設(shè)備布置進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)備定位、復(fù)核預(yù)埋件位置、優(yōu)化支吊架設(shè)計(jì)方案，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(shí)根據(jù)BIM信息模型，輸出需要預(yù)制拼裝區(qū)域內(nèi)管線的工程量，包括管道尺寸、長(zhǎng)度、管件等重要設(shè)備參數(shù)。實(shí)現(xiàn)工廠施工現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝，能夠有效的縮短工期，裝配式冷水機(jī)房從施工策劃到機(jī)房驗(yàn)收僅用時(shí)37天，裝配式預(yù)制加工減少人工成本30%。

（2）在建五、六號(hào)線應(yīng)用情況

五號(hào)線太乙路站在施工過(guò)程中充分利用BIM技術(shù)，對(duì)車(chē)站進(jìn)行三維化可視化建模，在三維技術(shù)交底、優(yōu)化施工方案、模擬關(guān)鍵施工工序等方面充分發(fā)揮BIM技術(shù)，并建立可視化施工平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在三維可視化交底中利用BIM技術(shù)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化，如結(jié)構(gòu)施工中梁柱核心區(qū)的鋼筋綁扎及模板安裝施工，結(jié)構(gòu)碗口式滿堂紅腳手架搭設(shè)等重要工序重點(diǎn)進(jìn)行三維交底，降低因看不懂圖紙?jiān)斐傻氖┕ゅe(cuò)誤，提高準(zhǔn)確性。

圖2 三維技術(shù)交底

對(duì)車(chē)站主體結(jié)構(gòu)施工所涉及的關(guān)鍵工藝進(jìn)行施工仿真，提前模擬現(xiàn)場(chǎng)施工真實(shí)場(chǎng)景、施工工序，對(duì)關(guān)鍵施工工序的機(jī)具組織安排及特殊位置的人員操作進(jìn)行仿真，并以動(dòng)畫(huà)、圖片等形式輸出，以用于施工工藝展示匯報(bào)及現(xiàn)場(chǎng)工人施工指導(dǎo)，如圖3所示。

圖3 施工關(guān)鍵技術(shù)仿真

運(yùn)用BIM信息管理平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的信息化管理，通過(guò)信息平臺(tái)的施工進(jìn)度模擬、實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的對(duì)比分析、施工進(jìn)度滯后提醒等功能，使得項(xiàng)目管理人員能有針對(duì)性的管控進(jìn)度，大大地縮短施工工期，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖4 施工進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入

圖5 施工過(guò)程模擬

2.2 三期規(guī)劃線路

（1） BIM協(xié)同工作平臺(tái)。目前西安地鐵正著手通過(guò)建立BIM協(xié)同工作平臺(tái)，如圖6所示，該平臺(tái)涵蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)三個(gè)大模塊，每個(gè)模塊分別對(duì)應(yīng)于勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位、運(yùn)維單位，設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)搭建地鐵項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，施工單位從“三控制、兩管理、一協(xié)調(diào)”六個(gè)方面進(jìn)行BIM應(yīng)用，規(guī)劃設(shè)計(jì)及施工的BIM數(shù)據(jù)最終交付給運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)，按照BIM協(xié)同工作要求進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)共享。平臺(tái)可集成城市基礎(chǔ)地理信息、設(shè)計(jì)圖紙模型、施工信息、運(yùn)維專(zhuān)題信息等地鐵建設(shè)全生命周期時(shí)空信息。還具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)送、施工進(jìn)度管理、預(yù)警處理、隱患排查、視頻監(jiān)控等功能。

圖6 BIM大系統(tǒng)平臺(tái)門(mén)戶

（2）傾斜攝影技術(shù)。通過(guò)實(shí)景建模技術(shù)航拍照片生成三維地形模型以及實(shí)景模型[3]，進(jìn)行場(chǎng)地分析與三維選線，在真實(shí)場(chǎng)地中進(jìn)行設(shè)計(jì)，如規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、車(chē)站設(shè)計(jì)、場(chǎng)地平整、基坑開(kāi)挖等。如圖7所示。

圖7 周邊場(chǎng)地仿真模型

（3）三維市政管線。西安地鐵周邊市政管線亦密布于城市主要區(qū)域,管線遷改及交通疏解難度較大，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)很難對(duì)復(fù)雜條件表達(dá)清楚、面面俱到，容易出現(xiàn)失誤。

采用BIM軟件進(jìn)行三維市政管網(wǎng)模型的構(gòu)建。并根據(jù)BIM軟件碰撞沖突報(bào)告，對(duì)BIM綜合模型中的“錯(cuò)、漏、碰、撞”等問(wèn)題逐一分析，在滿足相關(guān)規(guī)范的前提下，統(tǒng)籌調(diào)整市政管網(wǎng)的空間位置、立體走向等，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。如圖8所示。

圖8 地下管線BIM模型

（4）三維地質(zhì)?；贐IM軟件快速生成三維鉆孔模型，一鍵生成三維地層模型，如圖9所示。實(shí)現(xiàn)了勘察數(shù)據(jù)快速檢查，模型碰撞檢測(cè)、空洞檢測(cè)等模型輔助檢查。進(jìn)而基于BIM地質(zhì)三維模型生成柱狀圖、剖面圖等成果圖紙，實(shí)現(xiàn)各種勘察成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)?？蓪?shù)據(jù)與地質(zhì)模型關(guān)聯(lián)，通過(guò)BIM軟件直接修改數(shù)據(jù)，以驅(qū)動(dòng)模型變更。

圖9 地質(zhì)三維模型

2 結(jié)束語(yǔ)

（1）目前西安地鐵已經(jīng)在前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等多個(gè)階段采用BIM技術(shù)，極大的提高工作效率。

（2）通過(guò)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)管理平臺(tái)可以有效地將建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目參與方集中在一起，增加信息互通性，避免產(chǎn)生信息孤島。

（3）傾斜攝影技術(shù)、三維市政管線、三維地質(zhì)等多種新技術(shù)的應(yīng)用，加快了虛擬工程環(huán)境的進(jìn)程。