淺談BIM技術在地鐵設備區走廊和機房內綜合管線合理布局上的應用

陳濤

摘 要：隨著城市化進程的加速，越來越多的人涌入城市。為了解決交通問題，我國開始大力建設地鐵?？梢哉f，在很多的城市，地鐵已經成為了人們生活中必備的交通工具。但是在進行地鐵建設的時候，我國的施工團隊還處于一個起步階段，很多地方依舊存在著問題。這就需要對地鐵的施工進行改進。高科技技術引入施工設計，是一個非常好的改進方法。而BIM技術，作為最適合地鐵施工的高新技術，大力發展BIM技術在當前的地鐵建設中是非常有必要的。本文就針對我國當前地鐵建設現狀，來探討如何在地鐵的施工中應用BIM技術。

關鍵詞：軌道交通；管線綜合；建筑信息模型；BIM技術

1 引言

1.1 背景

在當前階段，交通擁擠成為了我國的主要交通狀況。從北京，上海，廣州，深圳等一線城市，到沈陽，哈爾濱，長春等二線城市，都存在著不同程度的交通擁擠。甚至公交車線路，都出現了交通擁擠的現象。為了改變這種交通狀況，我國開啟了地鐵建設的新階段，開始加大地鐵建設的里程數。許多二線城市開始進行地鐵的全面覆蓋。這就出現了各大城市，全面進行地鐵施工的現象。但是地鐵是一個專業性極強，橫跨專業多，技術要求高的施工項目，設備區走廊和機房內空間有限，各專業管線繁多、相互交叉，極易出現碰撞，各專業管線合理布局非常重要。這就需要充分進行前期的設計，讓設計更加的具體化，合理利用設備區走廊和機房的空間，實現圖紙設計的零碰撞，保證管線合理有序、美觀，減少后期的設計變更，提高項目施工的質量及效率。

1.2 二維管線綜合的缺陷

管線的施工，是地鐵施工的一個重要的部分。曾經傳統的做法是二維設計，即根據各專業二維施工圖，按照綜合管線設計原則進行綜合，管線沖突后，協調各專業間的管線并進行調整。這種傳統的方法，一直以來是施工前設計的主流。但是在當前看來，這種方法存在的問題非常多。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，就導致了管線交叉處會出現一定的混亂，如果用多張圖紙來表示多個層次的管線鋪設，那么，就很容易讓施工產生混亂。第二，二維圖紙的許多部分是依靠人的想象來進行設計，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安裝位置、施工安裝與運營維護空間需求等方面的影響，容易出現設計錯漏，導致施工出現差錯。一旦出現管線間沖突，就要進行大量的返工。第三，二維圖紙其所能標注的數據有限，很難做到對全數據的標注，這就導致在施工的時候，許多的地方，是需要施工人員自行判斷的。而且二維圖像和實際又無法完全一致，就導致施工中會出現數據圖形不匹配的情況。因此，就需要采用全新的方法，代替二維設計圖，爭取全方面的顯示出管線施工的內容。

1.3 BIM的特點

BIM全稱 Building Information Modeling，即建筑信息模型，其基礎是項目參與方各自建立的三維模型，與一般的3D建模技術不同的是，它還需要各個參與方把與項目有關的信息數據輸入到模型中形成信息模型。BIM技術有可視化、參數化、協調性、可出圖性4個優點。第一，BIM技術平臺是一個三維可視化平臺，彌補了二維設計沒有空間感的缺點，更加形象、直觀和真實；第二，信息模型的信息以數字化形式存儲在一個數據庫中，如果修改了某一處的信息，則模型中相關聯的視圖將進行相應的改變；第三，BIM平臺對信息模型進行了高度集成，管線綜合模型可通過載入各專業模型來直接生成，無需另行繪制，方便省事[2]。

2 BIM技術在地鐵管線綜合里的應用

2.1 BIM相關軟件

目前BIM軟件主要是提供一個三維設計平臺，方便各專業之間模型與數據的共享。本項目選用歐特克（Autodesk）公司的Revit軟件搭建各專業模型，利用Navisworks Manage 2016對模型進行碰撞檢測和管線綜合排布。

2.2 BIM應用中模型碰撞檢測流程

（1）建立模型。建立項目的三維信息模型是BIM技術應用于碰撞檢測的基礎[4]。以地鐵車站為例，建筑專業的模型最為重要，在金字塔頂端，處于支配地位，結構、暖通、給排水和電氣專業的模型設計都要繼承建筑專業的信息數據[3]。為防止管線在空間上重疊，要明確管線標高，因為管線標高受建筑與結構模型標高的影響，所以建筑和結構的模型必須要搭建完成。各個專業的模型由不同參與方設計，因此在碰撞檢測之前要將所有模型整合為一個整體。模型整合要特別注意各模型單位等的統一。展開“常用”選項卡的“項目”面板中的“附加”下拉列表，列表中的“合并”選項可用來整合模型，融合之后保存模型為NWF格式即可。（2）模型碰撞檢測。 Navisworks軟件的“常用”選項卡的“工具”面板中的 clash detective 工具可以用來做碰撞檢測。單擊彈出clash detective對話框。碰撞檢測的步驟如下：①創建測試。展開測試面板，點擊“添加測試”，對測試進行命名。②選擇碰撞檢測的專業。首先應該檢測各個專業內部的任意兩組圖元之間的碰撞，然后再分別選擇兩種專業的任意一組圖元進行碰撞檢測。激活“選項”這個選項卡，設置“選擇A”與“選擇B”兩組圖元，再分別設置參加碰撞的圖元類別。③選擇碰撞檢測的類型。碰撞檢測類型有4類，分別為硬碰撞、硬碰撞（保守）、間隙碰撞和重復項。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，圖元間隙小于設定的值視為的碰撞，屬于間隙碰撞。④設置碰撞檢測的條件。選擇完碰撞類型后，還需要設定公差值，公差值的意義隨著碰撞類型的不同而不同。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公差值，碰撞不可以忽略。⑤點擊“運行檢測”，將自動跳到“結果”選項卡，顯示碰撞結果。

2.3 基于BIM的三維管線綜合設計應用于地鐵車站的優勢

（1）BIM的特色之處，在于其圖像的繪制是三維的，立體的，它能夠根據現場的真實情況，通過程序的編纂，將一個符合實際的建筑物高度還原出來。這樣就可以非常好的將建筑中的各個部分進行標注。尤其是管線部分。繁雜的管線在二維圖中無法進行直觀的展示，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計，都會直觀的顯示出來，這就讓施工人員獲得了極大方便。（2）BIM三維圖像還能夠將各個設計部分組合起來，來形成一個整體。也就是說，這種三維圖像其實可以看做是一種拼圖，每個部分都是獨立的，能夠清晰的看到每個數據的具體資料方便施工。但是在需要組合的時候，又能夠將各個部分進行組合，來觀察各個部分之間的銜接情況。這是之前的二維圖紙無法做到的。（3）BIM軟件在檢測各個部分內部碰撞的問題時候所能發揮的作用是最大的，它能夠清楚的模擬出整個施工過程，尤其是各部分銜接的時候，通過BIM軟件的模擬，我們就能夠清晰的感知到各個部分的情況，而不用在實際出現了問題之后，再度進行修改。因此，這也是對施工的一種保護。能夠有效的提高施工的質量。

3 總結

目前，發展軌道交通已經成為了緩解大城市日益突出的交通問題的有效手段，尤其是修建地鐵，因此地鐵建設工程中的一系列問題都應該得到高度的重視，其中，如何進行管線綜合設計是設計階段的一個大問題，應用BIM技術平臺克服了傳統二維管線綜合設計的不足，為這個問題提供了一種新的解決途徑。

參考文獻

[1]高繼傳，江文化.三維管線綜合設計在南京地鐵中的應用探討[J].鐵道標準設計，2015（07）.

[2]李煜一.基于BIM的綜合管線碰撞檢測研究[D].蘭州交通大學，2014.

[3]何舢，李晨，梁大堅，王志剛.BIM技術在天津地鐵紅旗南路站管線綜合設計中的應用[J].發電與空調，2013（03）.

[4]劉卡丁，張永成，陳麗娟.基于BIM技術的地鐵車站管線綜合安裝碰撞分析研究[J].土木工程與管理學報，2015（1）：53-58.