淺談BIM在地鐵建設中的應用

(安徽工程大學　安徽　蕪湖　241000)

一、引言

BIM即建筑信息模型，它是能夠連接生命期不同階段的數據、過程、資源的一種智能化的建筑物3D模型，主要通過對建筑構件及其相互關系建立統一的、完整的數字模型[1]。因為地下建筑物建造位置的特殊性，其建造難度相對于地上建筑物要大很多。并且地鐵的設計建造地點大多是在城市的繁華地帶，周圍建筑物林立、道路和地下設施密集，再加上建造信息缺失、不對稱等導致建造過程中協調組織工作的任務繁重[2]。因此，要想在不影響地上正常生產生活的情況下，在有限的地下空間內開挖修建地鐵，其建造難度、成本都較大。傳統的二維圖紙難以滿足地鐵建設需要，因此將BIM技術應用到地鐵建設中去，充分利用BIM技術的可視化性、協調性、模擬性、出圖性、優化性等特性，不僅有效解決了上述難題，而且大大降低了成本，提高了效率。本文主要探討BIM技術在地鐵建設方面的應用和在應用中出現的問題以及相應的解決方案，對于推進BIM在地鐵建設方面的發展和應用具有十分重要的意義。

二、BIM技術在國內外應用現狀

(一)BIM技術在國外應用現狀

BIM技術最早應用于美國，2003年美國總務管理局推出了國家3D-4D-BIM計劃，緊接著頒發了一系列BIM使用指南[3]。在此之后美國推出一系列政策推動BIM快速發展，例如美國威斯康辛州要求在大型公共建筑中必須使用BIM技術的要求。之后很多西方發達國家相繼在本國推行BIM技術，例如2010年日本國土交通省宣布推行BIM技術[4]；芬蘭、德國的BIM技術在工程項目中的實際應用達到了60%～70%等。目前，越來越多的國外學者將BIM技術應用到不同的學科與領域，通過BIM的可視化性與協調性，緩解不同部門之間的矛盾關系，使得各部門可以協同開展工作。現在，國際上BIM不僅應用到了建筑生命的各個周期，而且逐漸取代了傳統的設計、建造和管理模式。

(二)BIM技術在國內的應用現狀

目前，在國內的建筑市場中BIM的普及較低，其中香港在此項技術的應用中處于領先地位，香港80多座地鐵站中，有20多座應用采用了BIM建模，部分地鐵車站應用此技術實現了采光、煙霧、人流、能耗、碰撞檢測等更深層次的應用，不但減少了地鐵建設的成本，而且實現了各部門的協調，取得很好的社會效果。另外，BIM技術在上海、北京、深圳、浙江等經濟發展較好的地區也有很好的發展。例如上海的中心大廈在3D模型墻體設計和建筑綜合設計中應用BIM技術實現了墻體之間的關系一目了然，縮短了建筑周期；北京水立方在鋼結構設計階段應用BIM技術，實現了設計內容協同一致，縮短建設周期；深圳地鐵9號線在常規機電與系統機電接口協調及碰撞問題中應用BIM技術，實現了減少管線安裝碰撞及各部門協調。BIM技術在地鐵中的應用已經越來越多，例如北京的軌道交通6號線與10號線，武漢的軌道交通2號線，西安的軌道交通5號線等，充分利用城市的地下空間，運用BIM技術大力發展地下軌道交通。

雖然BIM技術在我國的建筑市場中的應用取得了一系列成就，但是在地下結構中的應用主要是結構建模、碰撞檢查等方面，BIM平臺整體功能在地下結構中的應用尤為不足。因此，要不斷加強BIM技術在工程中的應用廣度。

三、BIM在地鐵車站建設中的應用分析

對于一個大城市來說，有限的地上空間無法滿足人們的出行，因此必須開發地下空間。地鐵是十分重要的地下交通工具，可以極大地緩解城市交通壓力，在地鐵的建設中，地鐵車站的設計建設更為重要，是城市中十分重要的公共基礎設施。

(一)BIM技術在車站設計中的應用

因為車站工程的特殊性，工程建設隱蔽性強，需要協調的部門眾多，涉及的專業眾多，其中建筑專業人員需要向環境控制和給排水等專業人員提供車站方案，由他們繪制管線圖，再將繪制的圖紙反饋給建筑專業人員調整以上各專業的管線碰撞問題。這是一個十分復雜并且繁瑣的過程，耗時長，耗力多，增加成本。Revit是基于BIM理論開發的一款軟件，可以很好地解決這個問題，只需各個部門在3D車站模型上進行三維管線設計，就能直觀的看到各管線是否有碰撞發生。最后再交由建筑專業人員進行最后的審查，生成報表。這樣的設計流程不僅精確，避免返工，而且可以節省大量的時間、人力、物力，進而達到節約成本的效果。BIM除了可以進行管線碰撞檢測外，還可以動態模擬車站客流量的，得出在時間和空間上分布最優的客流量，為出口位置的選擇提供合理的依據，避免造成資源浪費和暫時性的交通阻塞問題。

(二)BIM在地鐵車站施工中的應用

施工方案的優化對于減少施工工期，減少人力，降低成本具有重要作用。傳統的施工方案很難對整個施工的全過程有一個統籌的把握，只能依照傳統的二維紙質圖紙進行施工，不能對施工中可能出現的問題做一個很好的預測，因此在施工過程中很容易出現問題，而且也不能及時的給出很好的解決方案。應用BIM技術可以進行3D模擬，建立一個三維模型，結合不同的分項工程處于不同施工期的時空效應，模擬一個動畫的施工方案，綜合展示不相同工藝間工序搭接順序，進而達到優化橫向和豎向的施工模式，最后確定合乎實際且最佳的施工方案[5]。

(三)BIM在地鐵車站運營管理中的應用

地鐵運營管理的主要問題集中在信息效率上，因此要解決此問題可以通過信息化手段。BIM技術的應用有利于建筑工程項目的總體規劃，可以有效的對后期的運營以及維護等方面做一個合理的規劃，做到能夠及時應對后期可能出現的問題。BIM技術通過收集各方資料，形成一個清晰地網絡，從而服務整個系統。例如北京奧運村項目，在運營管理過程中采用BIM技術，創建面向客戶、投資者、管理者、經營者等開發的系統，其中運營管理系統主要包括經營管理子系統和物業管理子系統，進而形成一個清晰地服務系統[6]。

四、BIM技術在地鐵建設中推廣的障礙與解決措施

BIM技術在我國建筑工程中已經得到推廣，并且隨著我國地鐵建設的快速發展，BIM技術在地鐵中的應用一定會帶來極大的便利，加速我國地鐵建設技術的進步。雖然BIM技術在地鐵建設的應用前景十分廣泛，但就目前來看，要想將其做到很好的推廣還面臨很多問題。

(一)行業標準不同

現階段我國對BIM還沒有一個統一的標準和完善的體制，法律部門還沒有關于BIM的一套完整的法律，BIM在地鐵上的應用更是處于初級探索階段，仍然存在很大的障礙需要去突破，很多專家認為現有的建筑行業制度、建筑標準、建筑規范之間的差異是推廣BIM技術最大的障礙[7]。針對這方面問題，國家和政府要大力完善相關標準及規范，法律部門也應該相繼出臺相關法律。國家“十二五”規劃中明確提出要大力發展BIM技術，建立一套完整的BIM體系，使BIM成為未來建筑行業的主流技術。

(二)BIM軟件的兼容性不足

BIM最早起源于美國，之后才在我國發展推廣，我國的BIM基本是引進國外開發的軟件，盡管這些軟件具有很強大的功能，但是軟件之間缺乏交互性，各個軟件開發者通常只考慮自身所在領域的軟件間的兼容性。因此，我國的軟件開發企業提高創新能力，加強各個軟件之間的交互性，加強各部門的交流，

搭建一個實現真正兼容的BIM交流平臺。

(三)BIM人才短缺，跟不上市場發展步伐

盡管國家大力發展BIM技術在建筑中的應用，但是很多企業并不支持，國內的技術人才也很少，很多人對BIM的認識任然停留在表面，研究不夠深入。而且由于BIM技術在工程中的應用會導致初期成本增加，因此大多數企業并不愿意用此技術。國家需要加大在推廣方面的投入，在部分高校中開設BIM研究的試點，大力培養精通BIM技術的人才，鼓勵企業在實際工程中使用BIM技術。同時國內的技術人才也應該學習國外的成熟軟件，結合我國的實際情況進行二次開發，提高BIM技術的應用范圍。

對地鐵的建造這樣一個非常復雜的過程，BIM可以幫助企業做出一個更加合理、科學的規劃與設計、進而優化施工組織，提高運營管理質量，達到縮短施工工期、降低成本的目的。相信在國家的大力推廣之下，BIM在地鐵方面的應用一定會更加成熟。

【參考文獻】

[1]胡振中,張建平.基于子信息模型的4D施工安全分析及案例研究[C].//第六屆全國土木工程研究生學術論壇論組委會.第六屆全國土木工程研究生論壇論文集,2018:1-6

[2]王慧琛,李炎鋒等.BIM技術在地下建筑建造的應用研究——以地鐵車站為例[J].中國科技信息,2013(13):72-73

[3]美國總務管理局.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/ portal/category/21062.

US General Services Administration.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/portal/category/21062．

[4]BuildingSMAR國際組織網站[EB/OL].http://buildingsmart.be.no:8080/buildingsmart.comrib日本分會.

[5]陳燚,羅光財等.BIM技術在城市軌道交通車站施工中的應用[J].城市住宅,2017(8):58-62

[6]紀博雅,戚振強等.BIM技術在建筑運營管理中的應用研究——以北京奧運會奧運村項目為例[M].北京建筑工程學院學報,2014(1):68-72

[7]何清華,錢麗麗等.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究[M].工程管理學報,2012(1):12-16