西安地鐵BIM技術(shù)應(yīng)用分析

余海 夏冬

1. 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710018；

2. 廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司 廣東 廣州 510010

概述

西安地鐵高度重視BIM技術(shù)應(yīng)用。在第三期建設(shè)規(guī)劃項目設(shè)計招標(biāo)時，西安地鐵就曾要求單位在設(shè)計全過程階段采用BIM技術(shù)，交付BIM成果[1]。

在已運(yùn)營的四號線飛天路站、大明宮北站五路口站機(jī)電安裝裝修工程中，設(shè)計單位與施工單位試點(diǎn)采用了BIM技術(shù)。在建五號線太乙路站中，施工單位采用BIM技術(shù)優(yōu)化場地布置、模擬關(guān)鍵施工工序并優(yōu)化施工方案，建立了可視化施工平臺[2]。

目前各條線路統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并采取從施工圖階段開始的“業(yè)主主導(dǎo)、BIM咨詢單位管理、各參與方實施”的一體化BIM技術(shù)應(yīng)用模式。

1 西安地鐵建設(shè)中BIM技術(shù)應(yīng)用

1.1 已運(yùn)營及在建線路

（1） 運(yùn)營四號線應(yīng)用情況

四號線飛天路站即利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模的建立。并將模型導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，碰撞檢查共發(fā)現(xiàn)915處碰撞點(diǎn)，并形成碰撞報告，分別是管線間碰撞、管線與結(jié)構(gòu)碰撞。結(jié)合設(shè)計單位解決模型中的碰撞問題，優(yōu)化管線碰撞54處，優(yōu)化土建偏差5處，聯(lián)合設(shè)計解決困難處管線碰撞8處等。

后利用BIM技術(shù)發(fā)現(xiàn)遺漏系統(tǒng)管線1處，優(yōu)化機(jī)房隔墻1處，優(yōu)化風(fēng)道隔墻3處，優(yōu)化風(fēng)閥墻2處，發(fā)現(xiàn)孔洞預(yù)留問題11處，減少現(xiàn)場問題（變更）32%，節(jié)省工期近31天，節(jié)省人力140人/次。

五路口車站采用了裝配式冷水機(jī)房技術(shù)，基于該機(jī)房BIM模型，如圖1所示。

圖1 五路口站裝配式冷水機(jī)房全局圖

對機(jī)房的管線、設(shè)備布置進(jìn)行深化設(shè)計，進(jìn)行設(shè)備定位、復(fù)核預(yù)埋件位置、優(yōu)化支吊架設(shè)計方案，確保設(shè)備安裝的操作空間及后期設(shè)備的檢修、更換操作空間，同時根據(jù)BIM信息模型，輸出需要預(yù)制拼裝區(qū)域內(nèi)管線的工程量，包括管道尺寸、長度、管件等重要設(shè)備參數(shù)。實現(xiàn)工廠施工現(xiàn)場拼裝工藝，能夠有效的縮短工期，裝配式冷水機(jī)房從施工策劃到機(jī)房驗收僅用時37天，裝配式預(yù)制加工減少人工成本30%。

（2）在建五、六號線應(yīng)用情況

五號線太乙路站在施工過程中充分利用BIM技術(shù)，對車站進(jìn)行三維化可視化建模，在三維技術(shù)交底、優(yōu)化施工方案、模擬關(guān)鍵施工工序等方面充分發(fā)揮BIM技術(shù)，并建立可視化施工平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在三維可視化交底中利用BIM技術(shù)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化，如結(jié)構(gòu)施工中梁柱核心區(qū)的鋼筋綁扎及模板安裝施工，結(jié)構(gòu)碗口式滿堂紅腳手架搭設(shè)等重要工序重點(diǎn)進(jìn)行三維交底，降低因看不懂圖紙造成的施工錯誤，提高準(zhǔn)確性。

圖2 三維技術(shù)交底

對車站主體結(jié)構(gòu)施工所涉及的關(guān)鍵工藝進(jìn)行施工仿真，提前模擬現(xiàn)場施工真實場景、施工工序，對關(guān)鍵施工工序的機(jī)具組織安排及特殊位置的人員操作進(jìn)行仿真，并以動畫、圖片等形式輸出，以用于施工工藝展示匯報及現(xiàn)場工人施工指導(dǎo)，如圖3所示。

圖3 施工關(guān)鍵技術(shù)仿真

運(yùn)用BIM信息管理平臺來實現(xiàn)現(xiàn)場施工的信息化管理，通過信息平臺的施工進(jìn)度模擬、實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度的對比分析、施工進(jìn)度滯后提醒等功能，使得項目管理人員能有針對性的管控進(jìn)度，大大地縮短施工工期，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖4 施工進(jìn)度計劃導(dǎo)入

圖5 施工過程模擬

2.2 三期規(guī)劃線路

（1） BIM協(xié)同工作平臺。目前西安地鐵正著手通過建立BIM協(xié)同工作平臺，如圖6所示，該平臺涵蓋規(guī)劃設(shè)計、施工、運(yùn)營三個大模塊，每個模塊分別對應(yīng)于勘察設(shè)計單位、施工單位、運(yùn)維單位，設(shè)計單位負(fù)責(zé)搭建地鐵項目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，施工單位從“三控制、兩管理、一協(xié)調(diào)”六個方面進(jìn)行BIM應(yīng)用，規(guī)劃設(shè)計及施工的BIM數(shù)據(jù)最終交付給運(yùn)營單位進(jìn)行維護(hù)。同時，按照BIM協(xié)同工作要求進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)共享。平臺可集成城市基礎(chǔ)地理信息、設(shè)計圖紙模型、施工信息、運(yùn)維專題信息等地鐵建設(shè)全生命周期時空信息。還具有監(jiān)測數(shù)據(jù)報送、施工進(jìn)度管理、預(yù)警處理、隱患排查、視頻監(jiān)控等功能。

圖6 BIM大系統(tǒng)平臺門戶

（2）傾斜攝影技術(shù)。通過實景建模技術(shù)航拍照片生成三維地形模型以及實景模型[3]，進(jìn)行場地分析與三維選線，在真實場地中進(jìn)行設(shè)計，如規(guī)劃設(shè)計、建筑設(shè)計、車站設(shè)計、場地平整、基坑開挖等。如圖7所示。

圖7 周邊場地仿真模型

（3）三維市政管線。西安地鐵周邊市政管線亦密布于城市主要區(qū)域,管線遷改及交通疏解難度較大，傳統(tǒng)的二維設(shè)計很難對復(fù)雜條件表達(dá)清楚、面面俱到，容易出現(xiàn)失誤。

采用BIM軟件進(jìn)行三維市政管網(wǎng)模型的構(gòu)建。并根據(jù)BIM軟件碰撞沖突報告，對BIM綜合模型中的“錯、漏、碰、撞”等問題逐一分析，在滿足相關(guān)規(guī)范的前提下，統(tǒng)籌調(diào)整市政管網(wǎng)的空間位置、立體走向等，優(yōu)化設(shè)計方案。如圖8所示。

圖8 地下管線BIM模型

（4）三維地質(zhì)。基于BIM軟件快速生成三維鉆孔模型，一鍵生成三維地層模型，如圖9所示。實現(xiàn)了勘察數(shù)據(jù)快速檢查，模型碰撞檢測、空洞檢測等模型輔助檢查。進(jìn)而基于BIM地質(zhì)三維模型生成柱狀圖、剖面圖等成果圖紙，實現(xiàn)各種勘察成果數(shù)據(jù)統(tǒng)計。可將數(shù)據(jù)與地質(zhì)模型關(guān)聯(lián)，通過BIM軟件直接修改數(shù)據(jù)，以驅(qū)動模型變更。

圖9 地質(zhì)三維模型

2 結(jié)束語

（1）目前西安地鐵已經(jīng)在前期規(guī)劃、設(shè)計、施工等多個階段采用BIM技術(shù)，極大的提高工作效率。

（2）通過BIM協(xié)同設(shè)計管理平臺可以有效地將建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等項目參與方集中在一起，增加信息互通性，避免產(chǎn)生信息孤島。

（3）傾斜攝影技術(shù)、三維市政管線、三維地質(zhì)等多種新技術(shù)的應(yīng)用，加快了虛擬工程環(huán)境的進(jìn)程。