淺談BIM技術(shù)在地鐵設(shè)備區(qū)走廊和機(jī)房?jī)?nèi)綜合管線合理布局上的應(yīng)用

陳濤

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加速，越來(lái)越多的人涌入城市。為了解決交通問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)始大力建設(shè)地鐵?？梢哉f(shuō)，在很多的城市，地鐵已經(jīng)成為了人們生活中必備的交通工具。但是在進(jìn)行地鐵建設(shè)的時(shí)候，我國(guó)的施工團(tuán)隊(duì)還處于一個(gè)起步階段，很多地方依舊存在著問(wèn)題。這就需要對(duì)地鐵的施工進(jìn)行改進(jìn)。高科技技術(shù)引入施工設(shè)計(jì)，是一個(gè)非常好的改進(jìn)方法。而B(niǎo)IM技術(shù)，作為最適合地鐵施工的高新技術(shù)，大力發(fā)展BIM技術(shù)在當(dāng)前的地鐵建設(shè)中是非常有必要的。本文就針對(duì)我國(guó)當(dāng)前地鐵建設(shè)現(xiàn)狀，來(lái)探討如何在地鐵的施工中應(yīng)用BIM技術(shù)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；管線綜合；建筑信息模型；BIM技術(shù)

1 引言

1.1 背景

在當(dāng)前階段，交通擁擠成為了我國(guó)的主要交通狀況。從北京，上海，廣州，深圳等一線城市，到沈陽(yáng)，哈爾濱，長(zhǎng)春等二線城市，都存在著不同程度的交通擁擠。甚至公交車(chē)線路，都出現(xiàn)了交通擁擠的現(xiàn)象。為了改變這種交通狀況，我國(guó)開(kāi)啟了地鐵建設(shè)的新階段，開(kāi)始加大地鐵建設(shè)的里程數(shù)。許多二線城市開(kāi)始進(jìn)行地鐵的全面覆蓋。這就出現(xiàn)了各大城市，全面進(jìn)行地鐵施工的現(xiàn)象。但是地鐵是一個(gè)專(zhuān)業(yè)性極強(qiáng)，橫跨專(zhuān)業(yè)多，技術(shù)要求高的施工項(xiàng)目，設(shè)備區(qū)走廊和機(jī)房?jī)?nèi)空間有限，各專(zhuān)業(yè)管線繁多、相互交叉，極易出現(xiàn)碰撞，各專(zhuān)業(yè)管線合理布局非常重要。這就需要充分進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)，讓設(shè)計(jì)更加的具體化，合理利用設(shè)備區(qū)走廊和機(jī)房的空間，實(shí)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的零碰撞，保證管線合理有序、美觀，減少后期的設(shè)計(jì)變更，提高項(xiàng)目施工的質(zhì)量及效率。

1.2 二維管線綜合的缺陷

管線的施工，是地鐵施工的一個(gè)重要的部分。曾經(jīng)傳統(tǒng)的做法是二維設(shè)計(jì)，即根據(jù)各專(zhuān)業(yè)二維施工圖，按照綜合管線設(shè)計(jì)原則進(jìn)行綜合，管線沖突后，協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)間的管線并進(jìn)行調(diào)整。這種傳統(tǒng)的方法，一直以來(lái)是施工前設(shè)計(jì)的主流。但是在當(dāng)前看來(lái)，這種方法存在的問(wèn)題非常多。第一，二維的圖紙，在一些多層次且相互交叉的管線排列中，難以起到直觀表示的作用，就導(dǎo)致了管線交叉處會(huì)出現(xiàn)一定的混亂，如果用多張圖紙來(lái)表示多個(gè)層次的管線鋪設(shè)，那么，就很容易讓施工產(chǎn)生混亂。第二，二維圖紙的許多部分是依靠人的想象來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，難以充分考慮土建頂縱梁下翻、管線彎頭及附件位置、支架自身高度及相對(duì)安裝位置、施工安裝與運(yùn)營(yíng)維護(hù)空間需求等方面的影響，容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)漏，導(dǎo)致施工出現(xiàn)差錯(cuò)。一旦出現(xiàn)管線間沖突，就要進(jìn)行大量的返工。第三，二維圖紙其所能標(biāo)注的數(shù)據(jù)有限，很難做到對(duì)全數(shù)據(jù)的標(biāo)注，這就導(dǎo)致在施工的時(shí)候，許多的地方，是需要施工人員自行判斷的。而且二維圖像和實(shí)際又無(wú)法完全一致，就導(dǎo)致施工中會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形不匹配的情況。因此，就需要采用全新的方法，代替二維設(shè)計(jì)圖，爭(zhēng)取全方面的顯示出管線施工的內(nèi)容。

1.3 BIM的特點(diǎn)

BIM全稱(chēng) Building Information Modeling，即建筑信息模型，其基礎(chǔ)是項(xiàng)目參與方各自建立的三維模型，與一般的3D建模技術(shù)不同的是，它還需要各個(gè)參與方把與項(xiàng)目有關(guān)的信息數(shù)據(jù)輸入到模型中形成信息模型。BIM技術(shù)有可視化、參數(shù)化、協(xié)調(diào)性、可出圖性4個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，BIM技術(shù)平臺(tái)是一個(gè)三維可視化平臺(tái)，彌補(bǔ)了二維設(shè)計(jì)沒(méi)有空間感的缺點(diǎn)，更加形象、直觀和真實(shí)；第二，信息模型的信息以數(shù)字化形式存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，如果修改了某一處的信息，則模型中相關(guān)聯(lián)的視圖將進(jìn)行相應(yīng)的改變；第三，BIM平臺(tái)對(duì)信息模型進(jìn)行了高度集成，管線綜合模型可通過(guò)載入各專(zhuān)業(yè)模型來(lái)直接生成，無(wú)需另行繪制，方便省事[2]。

2 BIM技術(shù)在地鐵管線綜合里的應(yīng)用

2.1 BIM相關(guān)軟件

目前BIM軟件主要是提供一個(gè)三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，方便各專(zhuān)業(yè)之間模型與數(shù)據(jù)的共享。本項(xiàng)目選用歐特克（Autodesk）公司的Revit軟件搭建各專(zhuān)業(yè)模型，利用Navisworks Manage 2016對(duì)模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)和管線綜合排布。

2.2 BIM應(yīng)用中模型碰撞檢測(cè)流程

（1）建立模型。建立項(xiàng)目的三維信息模型是BIM技術(shù)應(yīng)用于碰撞檢測(cè)的基礎(chǔ)[4]。以地鐵車(chē)站為例，建筑專(zhuān)業(yè)的模型最為重要，在金字塔頂端，處于支配地位，結(jié)構(gòu)、暖通、給排水和電氣專(zhuān)業(yè)的模型設(shè)計(jì)都要繼承建筑專(zhuān)業(yè)的信息數(shù)據(jù)[3]。為防止管線在空間上重疊，要明確管線標(biāo)高，因?yàn)楣芫€標(biāo)高受建筑與結(jié)構(gòu)模型標(biāo)高的影響，所以建筑和結(jié)構(gòu)的模型必須要搭建完成。各個(gè)專(zhuān)業(yè)的模型由不同參與方設(shè)計(jì)，因此在碰撞檢測(cè)之前要將所有模型整合為一個(gè)整體。模型整合要特別注意各模型單位等的統(tǒng)一。展開(kāi)“常用”選項(xiàng)卡的“項(xiàng)目”面板中的“附加”下拉列表，列表中的“合并”選項(xiàng)可用來(lái)整合模型，融合之后保存模型為NWF格式即可。（2）模型碰撞檢測(cè)。 Navisworks軟件的“常用”選項(xiàng)卡的“工具”面板中的 clash detective 工具可以用來(lái)做碰撞檢測(cè)。單擊彈出clash detective對(duì)話框。碰撞檢測(cè)的步驟如下：①創(chuàng)建測(cè)試。展開(kāi)測(cè)試面板，點(diǎn)擊“添加測(cè)試”，對(duì)測(cè)試進(jìn)行命名。②選擇碰撞檢測(cè)的專(zhuān)業(yè)。首先應(yīng)該檢測(cè)各個(gè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)部的任意兩組圖元之間的碰撞，然后再分別選擇兩種專(zhuān)業(yè)的任意一組圖元進(jìn)行碰撞檢測(cè)。激活“選項(xiàng)”這個(gè)選項(xiàng)卡，設(shè)置“選擇A”與“選擇B”兩組圖元，再分別設(shè)置參加碰撞的圖元類(lèi)別。③選擇碰撞檢測(cè)的類(lèi)型。碰撞檢測(cè)類(lèi)型有4類(lèi)，分別為硬碰撞、硬碰撞（保守）、間隙碰撞和重復(fù)項(xiàng)。其中硬碰撞和間隙碰撞較為常用。硬碰撞是兩組圖元直接的幾何接觸；間隙碰撞又叫軟碰撞，圖元間隙小于設(shè)定的值視為的碰撞，屬于間隙碰撞。④設(shè)置碰撞檢測(cè)的條件。選擇完碰撞類(lèi)型后，還需要設(shè)定公差值，公差值的意義隨著碰撞類(lèi)型的不同而不同。在硬碰撞中，如果圖元之間距離小于公差值，那么此碰撞可以忽略。在間隙碰撞中，若不同圖元之間的最小距離小于所設(shè)公差值，碰撞不可以忽略。⑤點(diǎn)擊“運(yùn)行檢測(cè)”，將自動(dòng)跳到“結(jié)果”選項(xiàng)卡，顯示碰撞結(jié)果。

2.3 基于BIM的三維管線綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用于地鐵車(chē)站的優(yōu)勢(shì)

（1）BIM的特色之處，在于其圖像的繪制是三維的，立體的，它能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，通過(guò)程序的編纂，將一個(gè)符合實(shí)際的建筑物高度還原出來(lái)。這樣就可以非常好的將建筑中的各個(gè)部分進(jìn)行標(biāo)注。尤其是管線部分。繁雜的管線在二維圖中無(wú)法進(jìn)行直觀的展示，但是在BIM三維圖像中，卻能一目了然。尤其是許多潛在的沖突設(shè)計(jì)，都會(huì)直觀的顯示出來(lái)，這就讓施工人員獲得了極大方便。（2）BIM三維圖像還能夠?qū)⒏鱾€(gè)設(shè)計(jì)部分組合起來(lái)，來(lái)形成一個(gè)整體。也就是說(shuō)，這種三維圖像其實(shí)可以看做是一種拼圖，每個(gè)部分都是獨(dú)立的，能夠清晰的看到每個(gè)數(shù)據(jù)的具體資料方便施工。但是在需要組合的時(shí)候，又能夠?qū)⒏鱾€(gè)部分進(jìn)行組合，來(lái)觀察各個(gè)部分之間的銜接情況。這是之前的二維圖紙無(wú)法做到的。（3）BIM軟件在檢測(cè)各個(gè)部分內(nèi)部碰撞的問(wèn)題時(shí)候所能發(fā)揮的作用是最大的，它能夠清楚的模擬出整個(gè)施工過(guò)程，尤其是各部分銜接的時(shí)候，通過(guò)BIM軟件的模擬，我們就能夠清晰的感知到各個(gè)部分的情況，而不用在實(shí)際出現(xiàn)了問(wèn)題之后，再度進(jìn)行修改。因此，這也是對(duì)施工的一種保護(hù)。能夠有效的提高施工的質(zhì)量。

3 總結(jié)

目前，發(fā)展軌道交通已經(jīng)成為了緩解大城市日益突出的交通問(wèn)題的有效手段，尤其是修建地鐵，因此地鐵建設(shè)工程中的一系列問(wèn)題都應(yīng)該得到高度的重視，其中，如何進(jìn)行管線綜合設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)階段的一個(gè)大問(wèn)題，應(yīng)用BIM技術(shù)平臺(tái)克服了傳統(tǒng)二維管線綜合設(shè)計(jì)的不足，為這個(gè)問(wèn)題提供了一種新的解決途徑。

參考文獻(xiàn)

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