BIM技術在南昌地鐵4號線工程中的應用

文/中科中建（北京）建筑科技研究院 朱金順

朱金順，中科中建（北京）建筑科技研究院院長

BIM技術是通過在計算機中建立虛擬建筑三維模型，利用數字化技術，為模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫，信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何、專業及狀態信息，還包含非構件對象（如空間、運動行為）的狀態信息。借助囊括建筑工程信息的三維模型可大大提高建筑工程信息的集成化程度，為建筑工程項目的相關利益方提供工程信息交互和共享的平臺，這些信息能幫助建筑工程項目的相關利益方提高效率、降低成本、提升質量。結合相關數字化技術，BIM模型中包含的工程信息可用于模擬建筑物在真實世界中的狀態和變化，使項目的相關利益方在建筑物建成前就能對整個工程項目的成敗作出完整分析和評估。

在國內工程建設行業高速發展的背景下，BIM技術已在一些大型工程項目中被廣泛應用，涌現出很多成功案例，充分展現了BIM技術在建筑工程行業的應用價值。

1 項目概況

南昌市軌道交通4號線工程土建施工01合同段包括白馬山站（含站后折返線）、白馬山站—裕豐街站區間、裕豐街站、裕豐街站—璜溪站區間、璜溪站、望城車輛段出入段線、璜溪站—中堡站區間、中堡站、中堡站—禮莊山站區間（高架段及明挖段），線路總長6.64km。區間及車站采用高架形式，中堡站—禮莊山站明挖區間段由高架轉為地下。

白馬山站為地上3層高架半魚腹島式車站，總長144m，總建筑面積7553.6m2，主體建筑面積6558.2m2，附屬建筑面積995.4m2；裕豐街站總長118m，總建筑面積7265.34m2，主體建筑面積4310.17m2，附屬建筑面積2955.17m2；璜溪站總長118m，總建筑面積7758.48m2，主體建筑面積4029.85m2，附屬建筑面積3134.04m2；中堡站總長118m，總建筑面積6586.18m2，主體建筑面積3826.18m2，附屬建筑面積2760m2。

2 項目重難點分析

本項目建設的參與方眾多，包括業主及其設計團隊、總承包商和各專業承包商、運營管理團隊等。參與方在項目各階段關注的重點不同，有一致有交叉甚至有矛盾，加強各參與方之間的協調配合顯得極為重要。項目實施過程中，需要有一個共同的信息交互平臺，在技術和組織上可協調解決各類問題，且將各參與方的信息相互傳遞、保持一致。BIM技術可將平面的CAD圖紙轉換為三維的立體圖紙，直觀準確地反映建筑構件間的空間關系，同時BIM技術具有的碰撞檢測功能可自動發現設計問題，有效提高設計質量。

BIM技術是完整的建筑信息載體，可記錄豐富的設計信息，信息在模型中傳遞可大大降低設計到施工的溝通成本并有效提高溝通效率。利用BIM4D技術，可將構件與進度計劃對接，方便模擬項目的建設實施。通過多次模擬對比和調整，可得到最合理可行的人員、機械、材料的調配計劃，同時BIM技術可將實際進度與計劃進度進行比對，迅速發現進度偏差，方便管理人員及時調配各類資源，降低實施風險。

3 BIM應用點

3.1 模型構建

本項目中的模型建立分為地鐵站模型和地鐵線路模型2類，不同模型應用的側重點不同，模型構建的精細程度也有差異。地鐵站模型因地鐵站內涉及建筑、結構、水、暖、電等專業，空間關系較復雜，故側重各專業模型的整合以減少錯漏碰缺的問題（見圖1，2）；地鐵線路模型的重點在于結構，故利用Dynamo和Revit軟件構建出準確的結構模型，詳細繪制出橋梁結構內的局部節點及鋼筋模型（見圖3～5）。

圖1 地鐵站整體BIM模型

圖2 地鐵站局部BIM模型

圖3 地鐵線路BIM模型（局部）

圖4 部分Dynamo節點

圖5 局部鋼筋模型

3.2 碰撞檢測

依據前期收集的圖紙、各專業基于二維圖紙所建立并通過審核的模型及相關規范等，整合建筑、結構、給排水、暖通、電氣等專業模型，形成完整的BIM模型。根據相關規范設定沖突檢測及管線綜合的基本原則，使用BIM技術檢查發現并調整各專業BIM模型中的沖突和碰撞，得出問題報告與碰撞報告，與設計院進行交流、溝通并提前解決各類問題。應用BIM技術檢查施工圖設計階段各專業模型（見圖6），發現并調整沖突與碰撞，以減少設計錯誤傳遞到施工階段造成的安裝工程返工（見圖7）。

依據BIM模型的出圖標準、圖紙目錄、表達方式，通過審批的有效結構施工圖、設計文件，參照國家規范、標準圖集及設計變更（包括各專業協調優化設計方案修改）等數據來源，深化設計的專業施工圖設計模型，通過二維剖切或以二維為主、三維輔助表達的方式導出施工圖。二維施工圖應添加相應標識和標注，使之符合國家規定的施工圖設計深度。局部復雜空間宜增加三維透視圖和軸測圖的輔助表達，復核圖紙并確保圖紙的準確性（見圖8）。

3.3 進度模擬

項目方案施工前，利用三維計算機技術將建筑的施工過程以視頻形式提前預演，可詳細解讀建筑或工程施工，提前制作施工動畫，避免施工過程中可能出現的錯誤，提前作出修改及調整以保證工程的施工安全和質量。本項目中使用的施工模擬動畫包括施工方案比選動畫和施工工藝模擬動畫。

施工方案的模擬有助于提高施工質量和減少施工返工。傳統工作流程下，技術總工均使用圖紙與深化設計人員、施工人員、業主等進行溝通，但受限于每個人的專業與經驗，常會出現理解偏差。通過三維可視化方案交底，溝通效率大大提高，模擬動畫成為施工過程中的交流工具，大大提升了施工方案優化的質量與效率。

圖6 設備房BIM模型

圖7 碰撞報告

圖8 施工圖BIM模型輔助設計出圖

進度控制方面，將施工進度計劃與BIM模型構件關聯可使模型具備實現虛擬建造的條件，該過程直觀反映了建造的合理性，可根據現場、材料、人員等實際情況的變化進行調整后再模擬，經過多次迭代最終形成最合理的施工計劃。有完備的施工計劃后是對計劃的跟蹤，采用相同的方法將實際施工進度與模型構建結合，可在模型中直觀反映實際施工進度，比對實際和計劃進度并找出偏差，分析總結后再調整計劃進度以控制項目的整體進度（見圖9）。

3.4 虛擬仿真漫游

基于計算機可視化，帶陰影的三維視圖、照片級真實感的渲染圖、動畫漫游等設計可視化方式可非常有效地發現管線走向不合理或存在隱患的地方并提前修改（見圖10）。

4 結語

從建筑全生命周期來看，BIM技術的應用對提高建筑行業規劃、設計、施工、運營的科學技術水平和促進建筑業全面信息化與現代化有重要作用，具有巨大的應用價值和廣闊的應用前景。在立項規劃前期，BIM技術能幫助企業建立一整套項目管理信息平臺，輔助企業控制整個工程項目的進度、成本、風險、品質；在設計階段，BIM技術有力地協同參與設計的各專業工作，通過三維界面協調各專業，優化項目設計，有效避免專業之間的錯、漏、碰、缺；在工程施工階段，借助BIM的三維模型，對施工中各種管線、構件進行模擬定位和排布優化，精確統計工程材料數量，通過模型模擬指導工程施工；在物業運維過程中，基于集成數據的BIM模型可有效提升運維管理效率并降低運維管理成本。

圖9 BIM模型反映施工進度