城市軌道交通BIM 建模及技術(shù)應(yīng)用探究

高 麗

（江蘇省蘇州技師學(xué)院，江蘇 蘇州 215000）

BIM 技術(shù)理論體系的不斷完善和實(shí)踐經(jīng)驗的日益豐富，使該技術(shù)在建筑工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬。然而城市軌道交通工程項目建設(shè)與其他建筑工程施工建模參數(shù)有所不同，在施工過程中不同主體的建模表達(dá)習(xí)慣也有所不同，導(dǎo)致最終的BIM 很難在較短時間內(nèi)得到有效運(yùn)用。為規(guī)范城市軌道交通工程項目建設(shè)不同階段的BIM 數(shù)據(jù)信息，以BIM 建模在城市軌道交通工程建設(shè)中的應(yīng)用為研究對象，詳細(xì)研究了不同階段的模型表達(dá)，分析了BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)等。

1 BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)

BIM 建模是對城市軌道交通建設(shè)過程中規(guī)范不同階段的重要參數(shù)，需要對模型分解、建模范圍確定、設(shè)計深度設(shè)置和模型屬性定義等諸多內(nèi)容，本文著重討論城市軌道交通建設(shè)中的建模范圍和深度等級等內(nèi)容。在模型單元深度等級確定過程中，該內(nèi)容要求對城市軌道交通建設(shè)項目的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面性及精準(zhǔn)性地覆蓋，涵蓋了幾何表達(dá)精度等級確定和信息深度等級設(shè)計等內(nèi)容。經(jīng)過深入分析發(fā)現(xiàn)，在考慮到城市軌道交通工程的特點(diǎn)之后，應(yīng)根據(jù)BIM 建模的幾何表示精度要求[1]，并結(jié)合國際上通用的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來確定最終的參數(shù)。例如，在城市軌道交通建筑中，構(gòu)件的精度是非常重要的。表1 為構(gòu)件幾何表達(dá)精度要求統(tǒng)計表。

表1 構(gòu)件幾何表達(dá)精度要求統(tǒng)計表

為了保障城市軌道交通建設(shè)過程中模型表達(dá)的規(guī)范性，實(shí)現(xiàn)施工過程中模型參數(shù)的共享和模型表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)化，保證建設(shè)完成的城市軌道交通BIM 能夠及時推送和交付，也便于后期施工作業(yè)隊對模型的批量編輯、修改甚至是對模型區(qū)域的劃分[2]，使城市軌道交通建設(shè)中的各單位能夠根據(jù)模型完善協(xié)同工作，在三維模型構(gòu)件分類的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對模型中構(gòu)件圖、顏色、材質(zhì)、數(shù)量等信息的規(guī)范化表達(dá)。以城市軌道交通工程項目建筑墻為例，圖1 為不同幾何表達(dá)精度等級下的BIM。

由圖1 中的幾何表示精度，可以看出BIM 的表示方式有所差異。當(dāng)建筑墻幾何表達(dá)精度等級為G1 等級時，BIM 表達(dá)以二維平面圖形展開，使用線條和框架來表示建筑物的坐標(biāo)位置；在G2 等級的建筑中，BIM 可以將建筑物的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行體量化，并通過空間占用來顯示每一面墻的外觀和內(nèi)部特征；在G3 等級的情況下，BIM 的表達(dá)方式采用了體量化的方法，通過空間占用的方式來展示一面墻的外觀特征，使得它的外觀特征能夠清晰地反映出來，而且比G2 等級的情況更加準(zhǔn)確和可靠；G4 等級的建筑墻幾何表達(dá)精度可以通過BIM來實(shí)現(xiàn)，它可以通過體量化的方式來展現(xiàn)，并且可以通過空間占用的方式來清晰地呈現(xiàn)出墻體的各個部分的細(xì)節(jié)。還能夠輔助實(shí)現(xiàn)實(shí)際材質(zhì)類型的表達(dá)，整體精度較G3 等級狀態(tài)下更準(zhǔn)確可靠。

2 多階段BIM 表達(dá)

2.1 總體設(shè)計階段

在城市軌道交通工程建設(shè)過程中的總體設(shè)計階段利用BIM，對運(yùn)營維護(hù)、工程設(shè)計、投資運(yùn)行等進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)一步驗證城市軌道交通工程建設(shè)可行性，找到項目建設(shè)的穩(wěn)定線路，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案的優(yōu)化，最大限度地確保整體方案設(shè)計的合理性和經(jīng)濟(jì)性。在城市軌道交通工程的總體設(shè)計階段，利用BIM 技術(shù)，可以實(shí)時監(jiān)測周圍環(huán)境的變化，精準(zhǔn)定位各個站點(diǎn)的位置，并將其呈現(xiàn)給用戶，從而更加清晰地展示出項目的整體結(jié)構(gòu)，并且可以清晰地表達(dá)出每個單元的細(xì)節(jié)。在城市軌道交通工程的總體設(shè)計階段，BIM 技術(shù)可以幫助更好地描述建筑物的外觀[3]，無論是外墻還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)的幾何表示精度可以達(dá)到G2 或N1 的水平，從而更好地滿足需求。

2.2 初步設(shè)計階段

BIM 被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通工程的初步設(shè)計階段，能夠有效地幫助企業(yè)識別出潛在的技術(shù)挑戰(zhàn)，并且能夠有效地協(xié)調(diào)各個設(shè)計主體之間的關(guān)系，從而使得項目的建設(shè)更加穩(wěn)健、高效，并且能夠滿足企業(yè)的需求，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)的合理性。在城市軌道交通工程建設(shè)中，BIM 可以幫助相關(guān)單位更好地界定總體設(shè)計。通過將運(yùn)輸線路、站點(diǎn)設(shè)置和坐標(biāo)位置等信息錄入模型，可以更精確地構(gòu)建建筑內(nèi)墻，并且能夠滿足幾何表達(dá)精度和信息深度等級的要求。

2.3 施工圖設(shè)計階段

在城市軌道交通工程建設(shè)過程中的施工圖設(shè)計階段，應(yīng)用BIM 主要是借助模型的三維顯示功能，強(qiáng)化對項目軌道埋設(shè)管線的綜合檢查與控制，進(jìn)一步優(yōu)化城市軌道交通工程建設(shè)的技術(shù)措施，并針對性地引入新材料新工藝等，完成對技術(shù)方案的設(shè)計。在進(jìn)行城市軌道交通工程建設(shè)初步設(shè)計階段，編制得到輔助項目工程施工的設(shè)計文件，用于指導(dǎo)城市軌道交通工程施工和安裝。在這個過程中，應(yīng)該以穩(wěn)定性為基本標(biāo)準(zhǔn)來使用設(shè)計圖方案。建筑墻的幾何表達(dá)精度應(yīng)該達(dá)到G3 級別，信息深度應(yīng)該達(dá)到N2 級別[4]。

2.4 施工階段

在城市軌道交通工程建設(shè)過程中的施工圖設(shè)計階段，應(yīng)用BIM 主要是強(qiáng)化對工程項目建設(shè)過程中的深化設(shè)計及虛擬建造的應(yīng)用，確保施工團(tuán)隊和作業(yè)人員深度理解項目建設(shè)施工圖意圖，指導(dǎo)實(shí)際施工過程，且確保工程項目重難點(diǎn)確認(rèn)全面，完善對施工組織設(shè)計和平面布局的，進(jìn)而將BIM 和地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、云計算平臺等結(jié)合起來，提高城市軌道交通工程建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，確保項目建設(shè)的進(jìn)度目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)、效益目標(biāo)、造價目標(biāo)等符合設(shè)計方案需求，保證最終工程能夠順利結(jié)算和通過驗收。鑒于建筑信息模型的深度適應(yīng)性，將對建筑墻的幾何表達(dá)精度提出G3和N3 的要求，以確保其能夠滿足最高的信息深度標(biāo)準(zhǔn)[5]。

2.5 運(yùn)營階段

BIM 被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通工程的施工圖設(shè)計階段，有助于更好地管理項目建成后的設(shè)備、資產(chǎn)、線路資源，并且能夠通過可視化技術(shù)來展示設(shè)備的運(yùn)行情況。這種方法便于更好地優(yōu)化資產(chǎn)配置，并且能夠更好地保障項目的順利完成。重新安排線路資源，并合理分配資源。在城市軌道交通項目的施工和使用過程中，需要確保建筑物的幾何形狀符合G3 或N4 級標(biāo)準(zhǔn)，并保證其信息的準(zhǔn)確性。本文重點(diǎn)討論建筑物的墻壁，并研究不同階段的模型的要求。將比較不同構(gòu)件在這些階段的幾何表現(xiàn)，并確定它們的信息深度。表2 為建模范圍和深度等級統(tǒng)計表。

表2 建模范圍和深度等級統(tǒng)計表

3 工程應(yīng)用

為深入探討城市軌道交通工程建設(shè)過程中BIM建模及技術(shù)應(yīng)用，以某地鐵12 號線為研究對象，以其中的33 座車站站點(diǎn)數(shù)據(jù)為分析內(nèi)容，利用BIM 對該工程項目建設(shè)過程中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立地質(zhì)、管線、區(qū)間以及車站主體模型，并以施工不同階段為例，詳細(xì)分析車站主體建筑模型，以期更好地理解城市軌道交通工程建設(shè)過程中的BIM 技術(shù)應(yīng)用，為城市軌道交通工程建設(shè)提供參考依據(jù)。圖2 為車站主體建筑模型架構(gòu)示意圖。

圖2 車站主體建筑模型架構(gòu)示意圖

4 結(jié)論

通過討論BIM 在城市軌道交通項目中的作用，探討其各個階段的表現(xiàn)，概括了BIM 的建立方法，深入探討了各個階段的表現(xiàn)方式。通過具體的案例，證明了BIM 在這些階段的重要性。研究表明，BIM 在城市軌道交通工程建設(shè)中的應(yīng)用具有重要的意義，在城市軌道交通工程以及類似的工程項目中，實(shí)現(xiàn)BIM 建模的統(tǒng)一性，并且有助于形成良好的施工習(xí)慣。