BIM技術在城市地鐵車站的應用

彭江發

（中鐵三局集團有限公司貴南項目部，貴州 黔南 558000）

隨著城市化進程的不斷加劇，城市交通問題日益嚴峻，地鐵成為解決城市交通問題最有效的辦法，因此近年來我國大規模推進各大城市的地鐵項目。地鐵工程作為城市的特大型交通體系化工程，投資成本大、建設周期長，影響深遠，因此對建設質量有很高的要求。其中，地鐵車站作為地鐵網絡中的結點和樞紐，是設計、施工與運營維護的重點，同時也是難點。建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）作為以信息化為基礎的一種新型設計理念和技術，應用于城市地鐵車站具有非常突出的優勢和極高的應用價值。BIM技術的出現被譽為建筑行業的二次革命，是信息化在建筑行業應用的集中體現。該技術以三維模型為基礎，集成了建筑什么周期中各階段的全部信息，實現了整個項目進行中多專業、多技術參與方的綜合協作[1]。

1 BIM技術的優勢

首先，BIM技術具有可視化優勢。相比于傳統的CAD設計，BIM技術能夠通過三維立體建模，提供直觀的展現，具有非常顯著的可視化優勢。其次，BIM技術具有協調性優勢。在BIM模型上實施相關修改，與修改相關的部分都會被明確表現出來，以提醒其他人員作出對應調整，避免存在設計失誤。最后，BIM技術具有模擬性優勢。運用BIM技術可以在三維模型中對節能、照明、疏散通道等實施模擬，從而更有效的發現問題，解決問題[2]。

2 BIM技術在國內外地鐵中的應用

2.1 在國外地鐵的應用

BIM技術最早出現在美國，并迅速在發達國家引起了較大的反響，當前在美國、英國、德國、芬蘭、日本、韓國等國家應用較廣，技術較為領先。2009年美國政府倡導在大型公共項目中應用BIM技術，政府的推動對于該技術的大范圍使用起到了很大的作用，包括多為CAD、GIS、DMS等各種信息技術的都獲得了長足進步，尤其是在建筑領域中得到了大范圍的應用。BIM技術在建筑工程領域中最被學者和建筑界人士重視的就是其多專業、多技術的統籌管理能力；這樣在工程進行的過程中，能夠讓相關參與方實現全方位協同工作。

BIM技術應用于國外地鐵項目，主要集中在維護、改建和運營管理方面。比如在倫敦維多利亞站的改建升級中，在協同設計、施工運營中都大范圍使用了BIM技術，并且取得了非常顯著的效果。洛杉磯Westside地鐵在線路延長工程中，沿途的七個地鐵站，都是基于BIM技術為基礎展開項目施工和運作的。此外，加拿大多倫多Spadina地鐵在升級擴建的過程中，同樣大范圍使用了BIM技術，在技術協同方面發揮了非常重要的作用[3]。

2.2 在我國地鐵的應用

我國在建筑工程領域中使用BIM技術相對較晚，但是從其進入我國建筑領域以后，其崛起速度極快，近幾年在各大城市的各類建筑，包括商務建筑、住宅建筑、路橋工程的建設中，BIM技術的應用已經非常常見。

BIM技術應用于國內地鐵項目，最早出現在香港；相關技術資料表明，香港的全部82座地鐵車站，其中有BIM技術參與其中的超過20座，通過BIM技術建模，從而對車站實施能耗、采光、人流分析，此外還包括碰撞檢測等。近年來，隨著我國內地各大城市的地鐵建設項目的大范圍展開，BIM技術的應用也逐漸深入。在北京、上海、廣州、深圳、武漢、天津等城市的地鐵項目中，BIM技術都發揮了非常重要的作用[4]，BIM技術也受到了越來越廣泛的關注。

3 BIM技術在城市地鐵車站中的應用

地鐵工程作為城市的特大型交通體系化工程，投資成本大、建設周期長，影響深遠，而且對技術性、安全性、建設質量都有很高的要求，所在項目進展的過程中，往往需要多方協調，參與方至少包括政府部門、業主方、設計單位、監理單位、施工單位等，故在整個項目中溝通協調至關重要。BIM技術的出現，特別是強大的綜合協同能力，對于解決地鐵工程的復雜問題有巨大的幫助[5]。而且，BIM對于城市地鐵車站的價值，體現在項目的各個階段。

3.1 在招投標中的應用

可視化是BIM技術的突出特點之一，這個特點可以廣泛應用于建筑的多領域。在地鐵工程的招投標中，在BIM技術的支持下可以創建車站模型，并且按照相關要求對模型實施渲染，甚至還能夠將其制作成動畫，從而讓車站的設計效果直觀地體現出來，這樣業主在招標的過程中可以非常清楚便捷地向投標企業展示項目的需求，解決傳統招投標模式中招投標雙方理解偏差的問題。同時，在制定工程預算的時候，也可以基于BIM技術展開工程成本分析，相比于傳統的預算方法，其效率會有大幅提升，而且成本分析的手法更加直接，對更好地控制施工成本也有很大的幫助。同樣，這對于投標方來說也有利于報價分析。

3.2 在地鐵車站項目前期規劃的應用

BIM技術本身就是信息化技術高速發展的產物，故該技術與其他信息化技術有很好的共同性。BIM軟件可以與多種軟件無縫對接，比如與GIS（地理信息系統）系統對接，可以非常便捷地了解地鐵車站相關地理信息，與市政地下管線管網系統對接，能夠對地鐵車站周圍的管線布置狀況有清晰的了解，這些信息都是地鐵車站在前期規劃中非常重要的信息。BIM技術對保證地鐵項目的可行性和合理性，提高城市地下空間規劃的科學性，有效控制地鐵車站的建設成本，都有非常重要的意義。

3.3 在地鐵車站設計中的應用

對于整個地鐵系統來說，地鐵車站有著至關重要的地位。一方面，地鐵車站是整個網絡的中樞，是乘客匯集和疏散的結點；另一方面，地鐵車站在整個網絡中承擔著管理職能，是整個網絡有效運轉的基礎，所以保證地鐵車站設計的科學性和合理性非常重要。而地鐵車站的設計，包括了很多方面的專業性思維，包括建筑、結構、水電、供暖等，所以設計過程中需要各方面專業人士協同運作。而BIM技術則為地鐵車站設計提供了一個非常有效的協同平臺。在這個平臺上，各專業的設計人員能夠有效溝通，信息和資源共享；設計過程中的變化、影響都可以通過BIM平臺反映出來，使各方溝通建立在統一基準上，保證設計的一致性[6]。

傳統的地鐵車站設計，在設計前期首先需要預測客流然后以此為基礎展開選址設計、規模設計、這種設計方式采用的數據都是靜態的，因此往往與實際有諸多偏差。而BIM技術則可以利用其模擬性的優勢，對站內客流實施動態模擬，然后對客流量實施調整，從而得出客流量的動態變化，這樣的數據用來作為選址、規模、入口設計，既能夠有效避免資源浪費，又能夠杜絕擁堵。另外，在車站管線設計的過程中，傳統設計方法中很容易出現不合理布局，在施工過程中才能表現出來，進而造成設計變更，甚至需要返工。而利用BIM技術中的碰撞檢測，在設計過程中就能夠發現各種管線之間的矛盾，從而提前予以改善，對設計實施優化，對成本控制也非常有幫助。而且，設計過程中的碰撞檢測，不僅發現與管線間的矛盾，還能夠用以發現土建工程與管線設計中的矛盾，以及土建工程中不同專業之間的矛盾。所以對車站的整體設計水平有極大的提升作用。

而且，在BIM技術的支持下，還能夠將BIM模型，導入其他分析軟件，從而對設計展開更專業的分析。比如，通過Robot軟件，能夠對設計的結構受力展開專業分析，從而為設計師提供相關數據便于改善和優化；也可以通過Ecotect軟件，來對設計的采光、照明展開分析，從而為光源的位置、級別設計提供有效參考。

3.4 在地鐵車站施工中的應用

在地鐵車站施工過程中，可以借助BIM技術展開4D模擬施工，在三維空間模型的基礎上增加時間維度。這樣既可以用于施工工期管理，確保施工按計劃進展，而且基于該4D模型，又可以對施工方案展開模擬，了解施工過程中可能出現的各種突發狀況，分析施工方案中是否存在疏漏和不到位之處。比如施工順序是否合理，施工設備性能是否滿足要求，施工人員數量是否足夠，這樣能夠最大程度上保證施工效率，避免施工資源浪費。另外，利用4D模型，還能夠對建筑材料用量展開分析，從而幫助施工單位做好建筑材料的用量管理，進場時間管理，提升施工管理水平[7-9]。

另外，在地鐵車站施工過程中可能會對周邊建筑造成一定的影響，而利用BIM技術，可以非常直觀地顯示地鐵建設對周邊建筑的影響程度，從而提前做好必要的加固和防范措施。

3.5 在地鐵車站運營維護中的應用

在地鐵車站投入使用以后，BIM技術依然可以在運營維護過程中發揮很大的作用。通過BIM信息模型，管理者可以非常便捷的查詢、調用和修改相關信息，并且模型的信息可以同步更新。運用這些信息，既可以實施應急措施模擬，又可以進行動態監控，提高車站的運營管理效率，規避運營風險。

4 結束語

綜上所述，BIM技術在城市地鐵車站中有非常廣泛的應用，對于車站的招投標、設計、前期規劃、施工以及運營維護都有非常重要的作用。相關人員應對BIM技術予以高度重視，并推動該技術應用于地鐵車站全生命周期，以使地鐵車站發揮更大的價值。