BIM在地鐵建設中的應用分析

惠 娟 利

(廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門 361004)

·計算機技術及應用·

BIM在地鐵建設中的應用分析

惠 娟 利

(廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門 361004)

闡述了在工程項目建設管理中應用BIM技術的重要性，從專業劃分、軟件選擇、制定標準、BIM設計與應用等方面入手，分析了BIM技術在地鐵項目中應用的技術路線，為類似的BIM項目實施提供一種思路和方法。

BIM，地鐵建設，設計，應用

隨著計算機信息和網絡技術的發展，信息化手段已經被廣泛的應用于工程項目建設管理中。歷經數年的研究應用，BIM技術已被廣泛的應用于地鐵建設領域。BIM實施的過程就是協同過程的一個體現。在設計階段，土建專業的結構能否滿足風、水、電的需要，建筑、結構的布置是否合理，風、水、電各專業之間的管線布置是否相互干擾，在BIM的協同平臺上，就可以通過在三維空間中任意旋轉、剖切以及碰撞檢查來確保設計的準確和合理。

1 應用BIM技術的必要性

在傳統的項目管理模式下，工程設計、施工、運維的各個階段信息不能相互共享、各專業之間不能協同工作，給項目管理帶來諸多的問題：如規劃設計階段設計者的意圖不能直觀的體現，設計、施工、運維相互割裂，因“差錯漏碰”等導致資源浪費嚴重。BIM(Building Information Modeling)，即“建筑信息模型”，是指以三維模型為載體，將建筑信息附著于模型中。BIM技術早在“十一五”時就被列為重點研究方向，并被建設部認可為“建筑信息化最佳解決方案”。BIM支持項目的全生命周期管理(見圖1)。可以使工程信息在規劃、設計、施工和運維全過程充分共享、無損傳遞，使工程技術和管理人員能夠對工程信息做出高效、正確的應對。信息共享是BIM的核心所在，設計單位將建筑物的設計信息及參數賦予模型，該信息將無損的傳遞到施工單位，并將施工階段的信息添加到模型中。運維期間又可以將維修、物業管理等信息添加到BIM模型中。BIM模型最終將成為一個實際工程的數字索引。BIM實施的過程就是協同過程的一個體現。

2 地鐵項目BIM技術路線

2.1 專業劃分

根據地鐵站設計中各專業特點及Autodesk Revit系列BIM軟件的操作特點，可按照建筑、結構、環控、電器、給排水幾個專業對模型數據和文件進行分類。

2.2 軟件選擇

目前，主流的BIM平臺有Autodesk(歐特克)、Bentley(本特利)和Dassault(達索)，這三家公司都提供了完整的BIM解決方案。Autodesk系列軟件比較側重建筑領域，兼容性好，在國內應用廣泛。Bentley平臺長期致力于基礎性設施建設軟件的研發，其主要用戶在歐洲，國內應用較少。Dassault軟件的優勢在于創建復雜的異型結構，目前多用于水利、水電行業。地鐵項目與房屋建筑較為相似，考慮到操作習慣和通用性，一般選用Autodesk平臺。

2.3 制定統一標準

BIM的實施需要項目參與各方共同工作才能完成，那么后期應遵循怎樣的原則來整合不同設計院、不同專業提供的模型，并使模型之間相互耦合至關重要。因此，在實施BIM工作之前必須制定統一的原則和標準，如模型的創建標準、編碼規則、審核標準，交付標準等。在此前提下，參與各方的BIM組件才能相互對接，統一調用。也為日后施工、運維管理平臺的搭建提供了依據。

2.4 創建族庫

在Autodesk Revit中“族”是構成所有模型的基礎。“族”是具有相同屬性構件的模型的模板，通過參數化調整來實現具體的結構尺寸變化。所有的圖元都是通過族來創建的，豐富的族庫會使建模人員的建模效率大大提高。由于Revit中自帶的族大部分是針對房屋建筑的，在地鐵項目的實施過程中還需要根據其特點自定義大量的專用族。

2.5 BIM應用

1)可視化設計。基于BIM技術的可視化設計類似于“搭積木”。設計人員通過軸網和標高進行定位將構件族調入，再通過參數化調整使模型成為預期的尺寸。特定的族之間會相互自適應，可視化設計除可以進行三維設計外，還可以生成各專業的圖紙，且保持各圖紙和三維模型的實時連動。當方案有所變動時，只需要修改三維模型，與之相關的二維圖紙就會聯動修改；在多方案比選時，可視化的模型亦能夠發揮其優勢，使協作更為有效。

2)協同設計。一個項目的設計過程需要多個專業協同完成。而Revit的協同設計模式相關專業可以在同一個平臺空間下同時工作，即時溝通。“中心模型”是事先規定好統一坐標和規則的系統模型(見圖2)，存放在服務器端，每個被授權人員可以將其下載到客戶端，然后建立屬于自己的工作集。其他人的工作集一般情況下可作為參照引入但不能修改，只有取得對方授權時方可對其進行編輯，并通過同步功能隨時和“中心模型”保持同步。這樣設計人員在同一個空間里協同設計，這對于參與方和專業較多的地鐵項目來說無疑是一種行之有效的工作模式。

3)管線綜合設計。眾所周知，地鐵項目中管線的布置是一項錯綜復雜的工作。在土建模型的基礎上進行環控、給排水、電器專業設備管線的設計，各專業的管線分系統進行建模，各系統設置不同顏色以便區分。地鐵項目綜合管線布置復雜，BIM模型相當于對整個設計進行了一次“預演”，建模的過程本身也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發現大量隱藏在設計中的問題，這在傳統的單專業校審過程中是很難被發現的。

4)虛擬現實。虛擬現實可以實現人在工程項目的仿真環境中漫游。在沒有BIM之前如果需要展示項目建成后的效果需要專門請動畫公司做三維動畫，而應用BIM技術之后，在設計階段就可隨時體驗空間漫游。這完全得益于BIM模型所提供的和實際項目一致的完整精確環境，置于云端的空間模型甚至可通過平板、手機等手持設備隨時隨地進行項目可視化交流。

5)工程量統計。Revit提供了工程數量明細表統計功能，軟件會按照族類型或者特定的族樣式自動統計工程數量(見表1)。在二維或三維視圖中做出的修改都會觸發Revit參數化修改引擎自動調整與之相關的工程數量明細表。若需要和現有的工程計價軟件進行對接，還可以通過二次開發來實現。

表1 工程數量明細表

6)施工指導和項目管理。施工階段應用BIM技術(見圖3)，可減少信息傳送過程中可能出現的錯誤，以減少返工。利用4D技術可以研究項目的可施工性、進度安排、進度優化、精細化施工等，給項目帶來經濟性與時效性；5D造價控制手段使預算在整個項目生命周期內實現可操控性。利用BIM推演施工組織設計，研究基于BIM模型的施工現場交底模式，對工期、工法、資源投入、施工工藝和安全質量要求等進行三維交底。施工單位利用BIM模型還可進行施工方案模擬研究，驗證并優化方案，預先發現質量安全隱患。現場的進度管理、質量控制、安全措施等信息都可以反饋于BIM模型中，建設單位可以隨時在項目管理平臺用戶端調取相關模型及信息，對全線的工程項目做到統籌管理，心中有數。

7)運維管理。基于BIM技術的運維管理是對BIM模型的綜合應用。設計、施工、運維階段的信息已集中于BIM數據庫中，為常用的運維管理系統提供了豐富的數據源。在調試、檢修故障時，運維管理人員需要定位建筑構件在空間的位置，包括查詢檢修所需要的相關信息。運用BIM模型，檢修人員可在手持設備中，迅速查找環控、電器、給排水等設施設備在建筑物中的位置，使得運維現場定位管理成為可能；同時還可以上傳或顯示運維管理的相關信息。運維階段的防災救援時，可通過檢索BIM數據庫進行實時的數據訪問，并在BIM信息模型虛擬環境下可以協助應急，響應人員通過圖形界面，準確確定危險發生的位置。可以在應急人員到達之前，向其提供詳細的信息。

3 存在的問題

盡管目前市場上已有很多BIM軟件，功能也越來越完善，但主流的BIM軟件都是國外的，軟件的屬地化程度尚有所欠缺。所涉及到的族類型樣式、報表格式、規范、規程都與國標或者行業標準有一定差距。實施BIM技術對計算機的硬件要求較高，前期投入較多，短期內很難帶來經濟效益，只有比較有實力的大型創新型企業才會投資應用。對于許多中、小型企業來說還是一項巨大的挑戰，阻礙了BIM技術的普及和推廣。此外，國家級BIM標準不夠完善，目前所實施的BIM案例，大部分標準還是根據項目或企業自身的需要而制定的，具有臨時性和不全面性，同時，標準的欠缺在一定程度上制約了國內本土化BIM軟件的發展。

4 結語

BIM技術的發展不止是設計手段的革新，更重要的是它推動了項目管理模式的轉型。本文針對BIM技術現狀及特點進行了分析并提出了BIM技術在地鐵項目中應用的技術路線，為類似的BIM項目實施提供一種思路和方法。BIM的理論、技術、方法和工具都在快速發展階段，相信這場信息化的革命對工程設計、施工、管理的各個環節，以及對整個工程建設領域都將產生深遠的影響。

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TheapplicationanalysisonBIMinsubwayconstruction

HUIJuan-li

(XiamenRailTransportationGroupLimitedCompany,Xiamen361004,China)

This paper introduced the importance application of BIM technology in engineering project construction management, from professional division, software selection, set standards, BIM design and application etc., analyzed the technical route application of BIM technology in subway project, provided a new thought and method for similar BIM project implementation.

BIM, subway construction, design, application

1009-6825(2014)33-0287-02

2014-09-11

惠娟利(1975- )，女，工程師

TP391

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