BIM管線綜合設計在地鐵項目中的應用

蔣志鵬，謝天祥

摘 要：隨著城市化進程的加快，地鐵工程的建設與運營成為城市交通發展的重要支撐。由于地鐵工程的建設工程量大、建設周期長，BIM管線綜合設計在地鐵項目中的應用越來越受到關注。基于此，分析了BIM概念、特點，詳細介紹了BIM管線綜合設計的應用，以某地鐵項目為例展開實踐探討，總結BIM管線綜合設計在地鐵項目中應用優勢，提高管線施工效率、減少設計錯誤、降低工程成本。

關鍵詞：BIM管線綜合設計；地鐵項目中；應用分析

中圖分類號：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）10-0032-03

0 引言

BIM技術不僅能夠提高設計效率，還可以有效減少錯誤、降低成本，更好地協調建筑設計中的各項參數。管線綜合設計是地鐵項目中不可或缺的一項工作。它可以更好地協調各種管線的設計，使設計更為合理和高效。因此，將BIM技術與管線綜合設計相結合，可以取得更為優秀的設計效果。就BIM管線綜合設計在地鐵項目中的應用展開深度、全面的探究，BIM管線綜合設計在地鐵項目中的應用開辟更廣闊的前景。

1BIM技術的概念和特點

BIM（Building Information Modeling）是建筑信息模型的縮寫，是利用計算機技術實現建筑物或工程建設過程中數據和信息全面管理、全過程協同，同時考慮設計、施工、運營等各個階段的數據處理技術，主要包括施工圖設計、結構計算、建筑物能源分析以及設備管理等[1]。

BIM技術的核心是建立一個資源共享的三維數字模型，它包含了建筑物或工程建設的所有信息，例如結構、設備、材料、能耗和規劃等，為項目的設計、施工和運營奠定了基礎。

BIM技術的技術特點主要包括以下4個方面：①數字化設計和模擬。BIM技術可以通過建立高度精細的三維數字模型，實現設計過程的數字化處理，并可以進行各種設計方案的模擬和分析，為選取最優設計方案提供依據。②全過程協同。BIM技術可以將設計、施工、運營等各個階段的信息進行同步、協作和共享，實現全過程協同。③信息共享。BIM技術將各個專業領域的信息進行集成和共享，構建有機的建筑能源分析模型，通過模型實時反饋建筑環境控制的效果和運行數據，為優化設計和管理工作提供支持和依據。④模型化管理。BIM技術通過建立模型化的管理系統，實現信息的高效傳遞和管理，為工作流程的優化和自動化提供支持。

2 BIM技術在管線綜合設計中的應用

地鐵工程中大量使用的管線系統需要進行綜合設計，管線綜合設計是指在滿足設備、管道或線路等使用功能的前提下，通過考慮材料、結構、環境、施工等因素，選擇最優的設計方案和供貨方案，提高管線系統的設計效率。BIM技術在管線綜合設計中的應用主要包括以下4個方面。

2.1 管線三維設計

2.1.1 設計優化

地鐵項目中系統眾多、管線復雜、凈高要求較高、多專業協同復雜，傳統CAD疊圖管綜方式無法全面反映問題，BIM技術將多專業整合，通過三維方式更直觀地反映設計問題，便于技術人員及時協調各專業進行圖紙修改，解決各類設計問題，避免后期施工拆改變更

2.1.2 施工優化

地鐵施工存在單位眾多，施工工序繁瑣的情況，傳統設計圖紙只表達單專業管線，對于多專業協同表達不清，施工過程中會出現工序交叉、凈高不足等大量拆改問題。BIM技術通過完整的多專業三維表達，將各專業施工位置、順序準確展現。施工單位依據模型可處理各種復雜機電安裝狀況，減少大量施工拆改。

2.2 供貨方案優化

2.2.1 材料清單管理

管線系統需要大量的材料和設備，選擇供貨方案是管線綜合設計的重要環節。BIM技術可以分析和比較多種供貨方案，從而選擇最優方案。BIM管線綜合設計可以通過數字化的方式將管線供貨商的技術能力與產品質量整合到一起，形成最優化的供貨計劃。這樣的供貨方案可以最大限度地提高管線質量和供貨效率，從而節省時間和成本，提高工程效率。數字化的管理方式也可以確保每個供應商的產品之間不存在重疊或沖突，從而避免了額外的修復工作。

2.2.2 設備運輸管理

地鐵項目具有施工空間狹窄、運輸通道線路固定、設備體積高大等特點，傳統施工方式無法準確規劃設備運輸路徑。通過BIM技術，可以準確確認設備運輸路線上的管底高度，并模擬運輸路徑，規劃運輸通道高度。

2.3 數據管理

BIM管線綜合設計是指基于建筑信息模型的管線系統設計。在地鐵項目中，BIM管線綜合設計可以幫助設計團隊更好地管理數據，提高設計效率和準確性，保證項目的質量和進展。數據管理主要涵蓋了以下4方面。

2.3.1 數據收集

在BIM管線綜合設計中，所有相關的數據都需要被收集起來，包括施工方案、系統設計需求、材料使用和工程進度等方面的數據。這些數據可以通過建筑信息模型（BIM）的集成平臺進行收集，并通過軟件的支持進行數據分析，以便更好地了解數據的含義和價值。

2.3.2 數據分析

收集的數據需要進行分析，以幫助項目管理人員更好地了解地鐵項目的情況，例如關鍵路徑、施工計劃和各個管線系統的進展情況[2]。通過數據分析，可以更好地了解項目的情況，從而優化設計，提高施工效率和質量。

2.3.3 數據可視化

數據可視化可以通過圖表、模擬和虛擬現實等形式來呈現數據，使數據變得直觀、易于理解和分享。通過數據可視化，可以更好地使技術人員了解管線系統的設計方案，更準確地預測管線系統的行為，并在設計過程中發現問題與潛在風險。

2.3.4 數據共享

BIM管線綜合設計通過集成平臺和云服務的支持，建立一個協作環境，以便設業主和設計師、施工人員等協同共享數據，保持各方之間的溝通和協調。這有助于加強地鐵項目的管理和設計、施工，提高工程質量和效率。

2.4 可視化管線設計和構建流程

BIM技術可以通過三維建模技術將地鐵工程的實體物理模型轉化為三維數字模型，實現設計、施工和管理流程的可視化，從而可以協同多個專業領域，并實現管理流程中的精細化管理和方案優化。

在可視化管線設計中，可以將各個管線的參數和特征用圖像化方式呈現，便于工程師和設計師更好地理解管道的結構和特點，進而優化方案。在構建流程分析中，可以通過BIM模型進行各個環節的協調和優化，預防工程中出現的問題，造成不必要的損失。

在運營階段，可以通過BIM模型進行系統狀態的監測和管理，及時更新模型，保證系統的正常運轉，提高地鐵系統的安全性、穩定性和可靠性[3]。

3 地鐵項目管線綜合設計案例

3.1 項目概述

某地鐵項目是一條都市軌道交通線路，主要服務于城市戰略交通網的發展和城市中心地區的交通需求。該地鐵項目分為地下區間和地上區間，全長約100 km，其中地上區間長度為30 km、地下區間長度為70 km，共設38個車站。地鐵項目采用了“PPP”（政府和社會資本合作）模式進行建設。

3.2 管線綜合設計需求

該地鐵項目的管線系統設計主要包括給排水系統、通風系統、電力系統、通訊系統和信號系統等，其中給排水系統是一個十分關鍵的系統，涉及地鐵工程的施工、運營、調試等各個方面。因此，對給排水系統的管線綜合設計提出了高要求，需要在滿足使用功能的前提下，兼顧工程效率、安全性和成本控制。

3.3 BIM技術在管線綜合設計中的應用

項目團隊結合BIM技術，在管線綜合設計中實現了數據共享、信息溝通和協同設計。具體應用如下：①開發管線三維數字模型。項目團隊通過BIM技術開發了管線三維數字模型，通過數字模型可以直觀地展示管道的布局、連接方式、結構等信息，為優化管線設計方案提供了依據。②優化設計方案。BIM技術可以通過模擬和分析的方式，進行多種設計方案的比較和評估，從而選擇最優設計方案。在該項目中，項目團隊利用BIM技術在多個方案之間進行比較和評估，最終確定了一種較優的設計方案。③協同工作。BIM技術不僅可以實現不同專業、不同公司、不同地點的數據共享和協作，還可以實現設計、施工、調試等多個階段數據溝通和協作。在該項目中，不同專業之間的數據共享和溝通，大大提高了設計效率和工程質量[4]。運用計劃表如表1所示。

3.4 使用效果

項目團隊采用BIM技術在管線綜合設計中的應用，有以下4個使用效果：①加快了設計速度。BIM技術大大提高了管線綜合設計的效率，縮短了設計周期，節省了工作成本，降低了施工風險。②優化了設計方案。BIM技術可以在設計過程中多種方案進行比較和分析，并選擇最優方案，大大提高了管線綜合設計的效果和設計質量，為工程施工和運營控制提供了支持和依據。③提高了數據的準確性和信息的完整性。BIM技術通過實現多個專業領域的數據共享和協同工作，提高了數據的準確性和信息的完整性，減少了溝通不暢和數據錯誤的情況。④降低了工程成本。通過優化設計方案、選擇最優供貨方案和降低設計成本等措施，可以大大降低工程成本，提高工程效益。

4BIM管線綜合設計在地鐵項目中的優勢

4.1 提高管線施工效率

BIM管線綜合設計在地鐵項目中的優勢很多，其中提高管線施工效率是其中的一個非常重要的方面。通過BIM技術，設計師可以更精確地模擬管線的運行情況，優化管線布局，提高管線的運行效率，也可以更好地協同工作和管理數據，減少不必要的成本支出，提高設計效率和準確度。BIM技術還可以幫助設計師更好地管理和共享數據，方便各方的信息交流和溝通，進一步提高設計效率和準確度。

4.2 減少設計錯誤

BIM管線綜合設計在地鐵項目中可以減少設計錯誤。通過BIM技術，設計人員可以在虛擬場景中對管線設計進行模擬，并在此基礎上進行實際的檢驗。這種全方位的設計模式消除了很多原來在工地上檢驗的難題。在模擬過程中，設計人員可以快速辨識出潛在問題，并將其以三維模型呈現出來，易于設計人員的識別和更正，由此設計階段的錯誤只需要在虛擬環境中進行更正，避免了額外的人力和物力浪費[5]。

4.3 降低工程成本

BIM管線綜合設計是一個將設計、施工、運營等各個環節無縫連接起來的綜合性管線設計，其優勢在地鐵項目中體現尤為明顯。

BIM管線綜合設計具有如下3個優勢：①減少設計重復。采用BIM+3D可視化建模，可以實時更新數據，提高效率，避免重復設計。②降低施工風險。BIM管線綜合設計可以做出模擬，詳細了解不同管線之間的協作情況和風險點，避免施工期間出現重大安全事故。BIM技術還可以實現管線施工圖自動合成、跟蹤進度等多項便捷實用功能，從而提高了工程施工的效率和安全性。③降低維護成本。BIM管線綜合設計可以根據實時數據，自動更新各種管線的信息，提高管理效率。涵蓋管線管理的各個領域，包括檢修、維護、清理、替換等，通過智能化手段，提高工作效率并降低成本。

5 結束語

BIM技術與管線綜合設計互相關聯，在地鐵項目中的應用可以更好地提高設計效率、減少錯誤并協調各項設計參數，從而取得更為優秀的設計效果。隨著BIM技術的不斷發展和應用范圍的擴大，BIM管線綜合設計將在地鐵項目中發揮越來越重要的作用。相關人員應該進一步加強對BIM技術的理解和掌握，不斷完善BIM管線綜合設計方法，以期在地鐵項目中取得更好的設計成果。

參考文獻

[1] 吳鋒，張層威，詹鴻基，等.基于BIM+GIS的地鐵全生命周期信息化平臺探索[J].鐵路技術創新，2023（1）：86-92.

[2] 王龍飛，張先鋒，謝鵬輝，等.BIM+VR技術在地鐵機電安裝工程風險管理中的應用[J].工程技術研究，2022，7（21）：55-57.

[3] 許曉煌，劉成，張忠威，等.BIM技術在地鐵16號線北安河車輛段綜合利用項目的應用[J].建筑技術開發，2022，49（15）：87-88.

[4] 李綿輝.BIM技術在地鐵車輛段室外綜合管線優化設計中的應用[J].科技創新與應用，2021，11（36）：104-109.

[5] 韓學偉，段寶東，徐智.BIM技術在地鐵綜合管線設計中的應用方案研究[J].電氣化鐵道，2020，31（S1）：247-249+252.