BIM技術在大型濱海地鐵車輛段綜合管線施工中的應用

摘 ?要：寧波軌道交通5號線經堂庵跟車輛段綜合管線施工階段應用BIM技術，通過BIM的模型建造、3D可視化、管線碰撞、方案優化等方面發現設計圖紙中的缺陷，優化設計方案，協同管線各設計專業，事前把控管線設計質量，事中控制施工中質量、安全、進度的管理，實現了真正意義上的BIM指導設計施工，快速解決問題，有效提升了車輛段綜合管線施工精細化管理水平，實現了效益最大化。

關鍵詞：BIM技術;綜合管線;3D可視化;管線碰撞

中圖分類號：TP391.9 ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）24-0117-04

Abstract： BIM Technology is applied in the integrated pipeline construction stage of Ningbo Rail Transit Line 5 Jingtang Angen depot. Found out defects in design drawings through BIMs model construction， 3D visualization， pipeline collision and scheme optimization. Optimize the design scheme， cooperate with various pipeline design majors， control the quality of pipeline design in advance， and control the management of quality， safety and progress in construction， so as to realize BIM guidance of design and construction in the real sense， quickly solve problems， effectively improve the fine management level of integrated pipeline construction in the depot and maximize benefits.

Keywords： BIM technology; integrated pipeline; 3D visualization; pipeline collision

0 ?引 ?言

寧波市軌道交通5號線一期土建工程經堂庵跟車輛段項目位于寧波市海曙區集士港鎮。車輛段東西長350 m，南北長950 m，試車線及測試線長1 800 m，規劃用地面積約41.75 hm，總建筑面積約11.03萬平方米，共17個建筑單體。工程總造價為9.74億元。項目主要包括站場工程、橋涵工程、房屋建筑、綜合管網、機電設備、綜合監控、四電系統、軌道工程、河道改移、綠化等工程。本車輛段施工過程中全面應用BIM技術，如圖1所示，以提高綜合管線施工工效，縮短施工工期，實現過程中精細化管理，促進整體管理水平的提升，達到降本增效的目的。

1 ?社會及行業背景

隨著BIM及信息化技術的發展，近年來住建部及各省市相繼出臺了很多推進BIM技術應用發展的相關文件。住房城鄉建設部2015年6月16日發布了《推進建筑信息模型應用指導意見》，2016年8月23日發布了《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》，文件中明確要求“到2020年末，新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%;進一步完善并集成企業運營管理信息系統、生產經營管理信息系統，實現企業管理信息系統的升級換代;深度融合BIM、大數據、智能化、移動通信、云計算等信息技術，實現BIM與企業管理信息系統的一體化應用，促進企業設計水平和管理水平的提高。

2 ?工程施工難點

（1）本工程建筑面積11.03萬平方米，建筑單體17個，由于征地拆遷原因及業主要求通車時間，施工工期由原合同29個月壓縮至17個月，導致綜合管線施工工期相應縮短，各專業同時施工，交叉作業較多。

（2）綜合管線工作量較大。本工程綜合管網包括給水、消防、雨水、廢水、污水、供電、通訊、信號、AFC、FAS、BAS、SPKS等專業，合計管線里程185.4公里，各專業管線間布置錯綜復雜，較為秘籍，且交叉點多。

（3）本工程共計17個單體，涉及室內外管線接口較多，高程及平面位置與單體結構位置錯綜復雜，傳統設計及出圖模式極易出現差、錯、碰、漏問題，施工過程很難發現問題，至施工接口工程時才能發現問題，極易造成返工。

（4）技術管理難度較大。本項目技術人員緊缺，同時因本項目所涉專業特別多，專業技術人員更為緊缺。隨著公司規模擴大，承接業務量劇增，同時管理要求也越來越高，多重因素造成技術人員嚴重不足，鑒于本項目所涉專業情況，對專業人員的數量及專業技能要求更高，應用好BIM可視化技術將有效緩解技術人員數量及專業能力要求。

3 ?BIM實施方案

BIM的實施方案流程：需求分析—組建團隊—資源配置—BIM標準及協同平臺—設立目標—BIM應用。項目部組建的BIM團隊由多個專業且有豐富經驗的技術人員組成，所有成員均能獨立建模、碰撞、設計和應用的能力。

應用BIM模型制作軟件（如Revit2016，Tekla等）、BIM模型應用軟件（Navisworks類、AutoCAD類、office類、Civil3d類等）。使用2臺高配臺式電子計算機進行模型渲染及資料匯總，4臺普通臺式電子計算機進行圖形繪制及信息錄人，1臺筆記本電腦進行演示匯報，1臺VR體驗設備用于技術交底等。

4 ?BIM現場應用

4.1 ?BIM建模坐標系

由于本項目專業較多，根據所需建模項目規模、形狀等情況確定建模坐標系，以方便建模的情況下在合模時準確、快捷、簡便。同時，所確定的建模坐標系盡可能使所建模型在建模軟件視圖的中部。

為了方便不同參與單位BIM模型的共享，保證模型的快速整合，BIM模型文件長度單位必須定義為毫米，標高單位定義為米，按1：1比例建模型。

為了保證模型的準確整合及保證模型基本位于視圖中心，定義x方向為東向為正，z方向以豎直向上為正，y方向為北向為正，坐標系按設計坐標系進行整體偏移確定。

同一個文件的模型文件應該使用BIM通用坐標系，采用同一個軸網文件，以保證模型整合時能夠對齊、對正，經堂庵跟車輛段總體模型圖如圖2所示。

4.2 ?綜合管線BIM建模

經堂庵跟車輛段是一個綜合體項目，其包含站場（軌道、接觸網、電力、通信、信號、給排水等）、房建（建筑、結構、通風空調、給排水及動照等），場站室內外管線錯綜復雜，傳統技術方法讀圖審圖困難，不易發現差、錯、碰、漏等問題。本項目室內外各專業管線種類多且數量大，管線與各結構建筑間關系復雜，室內外各類管線銜接多，傳統設計及出圖模式極易出現差、錯、碰、漏問題，如圖3、圖4所示。

4.3 ?BIM可視化應用

地鐵車輛段涉及專業較多，結構、管線復雜，傳統二維讀圖審圖方式，工作量大、效率低、專業經驗要求高，通過BIM方式將二維升到三維，實現碰撞檢查的可視化、自動化，極大地提高工作效率，降低審圖難度，保證審圖沒有遺漏，避免空間沖突，避免設計錯誤傳遞到施工階段。

通過BIM模型，采用多維度、多層次、實時動態自定義剖面進行可視化漫游預覽識圖、審圖，各專業綜合管線形象直觀易懂，如圖5所示。不僅降低了對識圖者專業技術、能力及經驗的要求，還大大提高識圖速度及識圖的效果，達到事半功倍的效果。

需要注意的是，通過BIM建模及多專業合模，在上圖視角及查看方式下，可依次、快速、直觀的核查出室內外管線銜接可能存在的問題，并在此基礎上能快速確定合理的調整方案。

綜合管線通過BIM建模熟悉圖紙、輔助識圖、幫助審圖，讓識圖人員能及時直觀地發現設計中的差、錯、碰、漏及不合理情況。

應用BIM技術多專業合模，實現二維、三維、立面、平面、剖面、分層、分區、分專業等多維度查看方式輔助識圖、審圖，讓識圖人員能更全面、徹底、細致、快速、有序、形象、直觀的把握并審核確定圖紙意圖，以指導施工。采用BIM技術依次排查發現問題，并應用BIM技術對存在的問題快捷、形象直觀的擬定調整方案，同時更好地保證了調整方案的質量。

需要注意的是，通過圖6剖視圖視角及查看方式，可依次、快速、直觀地看到各樓層及室內外管線銜接情況、對比變化及可能存在的問題，并在此基礎上能快速確定合理的調整方案。

通過BIM進行工藝過程模擬，實現施工工藝預演，為施工方案評審提供可視化、直觀的體驗，并可作為BIM3D施工技術交底用，綜合辦公樓地下室局部管線模型圖如圖7所示。

通過BIM的漫游、VR全景展示及施工過程模擬，在方案制定過程中及時發現方案的錯誤及不足，從而同步整改完善方案。通過方案模擬，不僅驗證了方案的可行性，同時通過模擬及時完善了方案的細節事項，確保方案安全、合理、高效。

利用BIM三維可視化功能，在方案實施前對參與方案實施的相關人員采用動態三維模式進行技術交底，使交底更直觀、生動、形象，確保參與施工人員均能快速、明確、清晰的理解相關方案。

4.4 ?管線碰撞檢查技術

通過BIM碰撞檢查技術快速分析并形成碰撞報表，然后對照碰撞報告內的碰撞問題逐個分析處理，碰撞檢查及碰撞管線三維圖如圖8、圖9所示。應用BIM技術碰撞檢查技術，通過設置不同的碰撞參數以調整碰撞檢查對象、范圍及過濾合理碰撞，形成對應碰撞報告。

對本項目管線碰撞合計碰撞點13 806個，其中：（1）管線正常穿墻、板、梁的碰撞有12 507處，部分碰撞點為合理碰撞，需施工時預留預埋穿越孔，部分碰撞點為不合理碰撞，可避免或因影響結構受力需調整管線位置或局部轉彎繞行;（2）管線交叉或與結構物位置沖突碰撞有1 299處，以上碰撞應功能及結構要求必須調整。

4.5 ?基于BIM調整設計圖紙

通過BIM可視化及碰撞檢查，可直觀地發現設計圖紙中存在的“錯、漏、碰、缺”等問題，提前將圖紙問題及時反饋給設計單位，并通過三維模型直接更改管線路徑及避讓方案，同時因結構變更導致管線調整也可直觀地體現在模型圖上，明確需調整范圍及數量，大大增加了出圖效率及出圖的準確定，同時可創建平面圖、剖面圖、立面圖，保證出圖的一致性和準確性。

5 ?BIM技術應用成果

5.1 ?BIM技術應用成果

通過BIM技術的應用，真正做到了圖紙問題的提前發現、提前變更，做到事前控制、過程優化，實現了施工方案及施工技術交底的可視化，大大提高了現場綜合管線施工效率。

5.2 ?經濟效益

（1）通過BIM檢查碰撞，提前發現管線位置沖突及室內外管線錯位問題1 299處，避免返工損失約135萬元，減少了結構開孔數量，提高了管網施工效率及施工質量，并縮短工期34天。

（2）通過管線建模及可視化應用，大大降低了識圖難度、管理難度及組織難度，極大地減少了現場管理人員的工作量，提高了現場管理水平，降低管理費用10余萬元。

6 ?結 ?論

本文針對地鐵車輛段綜合管線施工BIM技術應用展開了研究，在管線施工前期，通過BIM建模、管線碰撞驗證原設計圖紙的準確性，及時發現“錯、漏、碰、缺”問題，并通過模型調整，快速、準確地出具管線優化調整方案，極大地減少了人力物力，節約了施工成本。然而本項目BIM的應用只是BIM技術的一部分，BIM技術在車輛段中的應用還處于不完善的階段，需要應用到更多的車輛段中，才能發揮出BIM技術應用的真正作用。

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作者簡介：楊雪（1986.11—），男，漢族，安徽淮南人，工程師，本科，研究方向：土木工程。