BIM技術在軌道交通工程復雜節點中的應用

龐曉磊

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司 天津分公司，天津 300381）

軌道交通工程施工難度大，復雜節點多，地下段接地上段關鍵節點便是其一[1]。特別是罩棚位置，采用罩棚方案往往會導致相近道路斷交，嚴重影響日后行人及車輛的通行，本文利用BIM 技術對這一復雜節點進行多項方案研究，分析各方案可行性，選出最佳方案。

1 工程概況

某軌道交通項目主干線中心路為雙向6 車道，寬度50.00 m。規劃區間罩棚沿中心路南北布置，位于中心路中央綠化帶上，距南側市域鐵路線垂直距離60.00 m，總長392.04 m，相對地面最低高程6.27 m，與2號路垂直相交，造成其斷交，影響行人和車輛通行。

利用3DMAX 軟件對周邊環境進行模擬，后期在Lumion軟件中進行模型整合，包括周邊道路、鐵路、建筑物及出入口等位置信息。見圖1。

圖1 周邊環境模型

地下市政管線歷來是城市的“神經”[2]，罩棚附近既有地下市政管線共涉及給水、雨水、污水、燃氣、熱力、電力、路燈、通信超過10 種，傳統二維圖紙難以準確表達各既有管線位置關系，本文利用Autodesk Revit軟件創建既有地下市政管線模型，見圖2。

圖2 既有地下市政管線模型

2 人行天橋方案可行性研究

為方便2 號路行人及非機動車過街，可采用在中心路兩側布設人行天橋的方案來解決這一問題。

方案共3 種：方案1 位于罩棚起點南側，為天橋高度可行的是最北側方案；方案2位于罩棚起點南側，為天橋高度可行的最南側方案；方案3 位于罩棚起點北側，上跨區間罩棚，天橋高度≥8 m，距離2 號路300 m。見圖3。

圖3 3種天橋方案位置

2.1 模型建立

人行天橋主梁采用預應力混凝土簡支箱梁結構，橋跨長50.00 m，橋面寬5.00 m，兩側梯道寬2.20 m，下部結構采用混凝土樁柱式。利用Autodesk Revit 建立人行天橋三維模型，方案1 和方案2 的人行天橋高度為5.50 m，方案3的高度為8.00 m。見圖4。

圖4 人行天橋模型

2.2 三維展示

通過BIM 技術進行三維模型建立，結合周邊環境情況，分析各方案人行天橋對周邊既有建筑物、道路、鐵路的影響。見圖5-圖7。

圖6 天橋方案2

圖7 天橋方案3

分析顯示，方案1 及方案2 的人行天橋均侵占工廠作業中心入口且方案2的人行天橋已進入市域鐵路線的保護范圍。因此，方案1和方案2不可行。方案3雖可行，但其實施存在一定技術難點。

2.3 方案3實施重難點

由于天橋施工現場受限，交通干擾大，工期要求緊，在項目實施過程中，管線遷改為工程重難點。為減少對來往車輛交通的影響，需采取有效措施，建立一個合理的交通疏解方案。對遷改后的市政管線提前進行碰撞檢查[3～4]，管線切改會影響周邊居民正常生活，熱力管線建議在4—10月施工。

2.3.1 交通疏解

根據設計方案搭建交通導行模型，在交通疏解圍擋起始位置，布設限速及禁止停車交通標志，以動態模擬演示的方式展現，通過分析車輛、行人的通行能力，輔助相關單位檢查分析方案的可行性，溝通協調優化方案，防止交通擁堵，為實際施工提供技術指導。見圖8。

圖8 交通疏解

2.3.2 管線切改

通過BIM 技術分析，人行天橋西側梯道下存在的市政管線，將嚴重影響天橋下部結構施工；包括3根熱力管，直徑分別為300、600、600 mm，埋深分別為1.10、1.32、1.00 m。根據設計方案，人行天橋設計使用年限為50 a，因此，3 根熱力管線需做永久遷改。熱力管線無法遷改至行車道上，因此只能遷改至西側企業綠化處。見圖9。

圖9 既有熱力管線遷改

2.3.3 管線碰撞檢查

地下市政管線往往存在多種碰撞關系，主要包括不同類型管線之間、管線與附屬物之間以及附屬物與附屬物之間的碰撞關系[5]。因此，本文對遷改后的3根熱力管線進行碰撞檢查。見圖10。

經檢測分析，存在兩處碰撞現象：埋深1.32 m 的DN600 mm 熱力管與既有埋深 1.20 m 的 DN600 mm 輸配水管線存在碰撞；埋深1.10 m 的DN300 mm 熱力管與既有埋深0.90 m的DN600 mm輸配水管存在碰撞。

2.3.4 其他方面

造價高，由于天橋為50.00 m 跨度，路中設有區間過渡段罩棚，無條件路中設柱，故天橋為路中無柱方案，造價約為普通天橋的4 倍；距離地面8.00 m，人行通過不便利。

3 推薦方案

通過以上模擬分析，可知各天橋方案均不是最佳選擇。利用BIM 技術對此復雜節點進一步研究，發現在罩棚起點南側進行綠化帶破除，改為人行橫道，不失為一種新的解決方案。

3.1 模型

利用BIM 軟件將罩棚起點南側的綠化帶進行破除，然后改成寬度為1.50 m 的人行橫道，方便行人及非機動車過街。見圖11。

3.2 Twinmotion交通模擬

為驗證推薦方案的可行性，利用Twinmotion 軟件對行人及交通車輛進行路徑、密度、行駛速度設置，來真實模擬實際交通情況。見圖12和圖13。

圖11 推薦方案模型

圖12 行人模擬

圖13 車輛模擬

通過BIM 技術模擬可知，在罩棚起點出破除綠化帶，修改成人行橫道，不僅可以滿足2 號路行人及非機動車通行的基本要求，而且便捷、節約成本。此方案仍存在一定安全隱患，建議在人行橫道處附近設置“雙向紅綠燈”及“限速提醒標志”，在到達人行橫道前道路30～50 m處設置“人行橫道預告標線”。

4 結語

在軌道交通工程中應用BIM 技術是城市基礎設施建設發展的必然趨勢，也是一種新的問題解決手段。在軌道交通工程項目的全生命周期里，BIM 技術不僅可以解決多環節溝通協調問題；還能避免設計錯、漏、碰、缺，為各專業施工減少碰撞；同時，也為運營提供技術保障。

本項目利用BIM 的價值不僅在于將規劃區間罩棚周邊環境用三維的方式展示出來，還能利用其可視化的特點，分析、論證人行天橋跨區間罩棚方案的可行性，研究各方案對周邊建筑物、出入口和地下市政管線的影響；同時，它便于優化設計方案，指導施工單位對既有市政管線遷改，碰撞檢查，防患于未然，保證了工程質量，縮短工期，節約成本。