城市軌道交通BIM建模探討

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【摘要】文章結合廈門市軌道交通2號線項目，對城市軌道交通bim建模的技術優(yōu)勢進行簡要分析，同時詳細研究了城市軌道交通項目BIM建模的具體思路，以及城市軌道交通中BIM技術的應用方法。通過本文的研究可知，BIM技術可憑借自身的建模功能、可視化特征，為城市軌道交通項目建設管理提供有力支持。

【關鍵詞】城市軌道交通；BIM模型及技術；應用研究

1引言

城市化建設中，城市軌道交通項目是完善城市交通體系的重要工具，但由于城市軌道交通項目所處環(huán)境的復雜性，傳統(tǒng)的勘測、管理技術已經無法滿足項目的建設需求。因此，相關人員嘗試將BIM技術應用在城市軌道交通中，借此利用BIM模型直觀、生動呈現(xiàn)城市軌道交通項目的整個生命周期，加強項目各階段的勘測與管理。

2工程概況

廈門市軌道交通2號線為城市東西向骨架線，構建了本島與海滄區(qū)快速跨海連接通道，并通過換乘與軌道交通1、3、4、5號線銜接。2號線一期工程正線起于蘆坑，止于五緣灣，正線長26.1km，設站23座，其中換乘站7座，均為地下敷設，區(qū)間線路穿越了海滄區(qū)、湖里區(qū)以及思明區(qū)3個城區(qū)。二期工程西起天竺山站，向東穿越蔡尖尾山后接入一期工程蘆坑站。線路全長15.3km，均為地下線。共設車站9座，均為地下站，其中換乘站3座：在馬鑾西站、馬鑾中心站與規(guī)劃6號線換乘、在翁角路站與規(guī)劃8號線（機場快線）換乘。最大站間距2864m，為海滄大道站-東渡路站跨海區(qū)間，最小站間距704m，為觀音山站-林邊站區(qū)間，平均站間距為1130m。該工程于2014年12月底開工建設，計劃于2019年4月試運行。

3城市軌道交通BIM建模的技術優(yōu)勢

BIM技術是多種技術支撐下所形成的“建筑信息模型”，城市軌道交通工程建設中BIM技術同樣可建立城市軌道交通工程的“信息模型”，從而用可視化的立體模型，優(yōu)化城市軌道交通建設中的構筑物設計，協(xié)調項目施工中的各類作業(yè)，加強施工進度、質量管理。在國家的“十三五規(guī)劃”文件中指出：“各地區(qū)應持續(xù)改進、推廣應用BIM技術，挖掘BIM建模的優(yōu)勢所在，多層次地控制各類工程項目中的成本投入，為城市軌道交通工程的集成化管理做出貢獻”[1]。城市軌道交通項目中，BIM技術的應用前景良好，可分別應用在該類工程的整體規(guī)劃、設計、施工建設、運維管理中。相關人員通過建立城市軌道交通BIM模型，可以在項目建設規(guī)劃階段中獲取更可靠的數(shù)據(jù)支持，直觀地分析軌道交通設計中的質量風險、成本風險，保障城市軌道交通工程的建設質量。比如，BIM技術可對城市軌道交通工程進行施工模擬，用生動、直觀的現(xiàn)場圖示，模擬施工作業(yè)，便于管理者有序地安排各項施工任務，規(guī)范化進行施工管理，提升城市軌道交通工程施工效率。

4城市軌道交通項目BIM建模的具體思路

BIM技術支持下的城市軌道交通工程的信息模型中，項目基礎數(shù)據(jù)完整、透明，可以呈現(xiàn)出城市軌道交通建設全過程的數(shù)據(jù)信息，使建設方利用BIM模型有效地進行施工管理、成本控制、風險管理，具體建模思路如圖1所示[2]。圖1　城市軌道交通工程建模流程圖除此之外，城市軌道交通工程在建立BIM模型時需依靠Revit、Navisworks、MagiCAD等軟件完成項目各階段的建模工作。其中，Revit軟件可支持土建工程模型的建立，并校驗、核對土建工程平面圖設計，Navisworks可以整合軌道交通中的機電模型、建筑物結構模型，實施碰撞檢查，模擬施工作業(yè)。MagiCAD負責簡單專業(yè)的BIM建模任務，以及城市軌道交通工程中的需定制的機電設備BIM模型[3]。

5城市軌道交通中BIM技術的具體應用

5.1項目規(guī)劃

城市軌道交通項目建設中，BIM技術可利用項目周圍管線布置、地形信息、建筑物分布情況，仿真模擬車站內外部空間，用立體、可視化的3D模型分析城市軌道交通項目選址的合理性，科學地規(guī)劃城市軌道交通線路。在廈門市軌道交通2號線項目中，BIM技術可支持2號線軌道模型的建立，使建設方準確地評估車站的空間方位、客流量、位置、地形條件等關鍵參數(shù)。利用2號線的BIM三維模型模擬車站客流量后，相關人員可判斷該項目的空間需求，合理地開發(fā)地下空間、布設車站入口及其他配套設施。此外，城市軌道交通項目前期規(guī)劃過程中，BIM技術可構建車站實體模型，使建設方全方位地把控周圍供配電設備、城市各類管線的分布情況，預測項目設計中可能面臨的問題，提前采集城市軌道交通設計所需的數(shù)據(jù)信息[4]。

5.2項目設計

城市軌道交通項目中設計階段BIM技術的建模作用主要集中在以下內容中：其一，建立設計模型、分析軌道交通結構、統(tǒng)計工程量、制作本項目的3D渲染圖。其二，使用Revit、Navisworks、MagiCAD等軟件分別建立地鐵內機電、暖通、給排水、建筑物的設計模型。其三，用BIM技術模型表達設計意圖，更直觀的向業(yè)主介紹設計內容，滿足其基本需求[5]。在此期間，由于BIM技術可實現(xiàn)各專業(yè)的碰撞檢查目標，所以可提升設計階段城市交通軌道項目的設計質量。廈門市軌道交通2號線項目中，由于地鐵站內所涉及的管線復雜、機電設備多，相關人員可基于BIM技術建立地鐵站的3D信息模型，經Navisworks軟件渲染處理后，分別呈現(xiàn)各區(qū)域的立體設計圖，建立可精確到局部的信息數(shù)據(jù)庫。

5.3技術交底

BIM技術不僅能夠支持精細化3D模型的建立，同樣能夠通過動畫演示的方式模擬施工工藝、施工作業(yè)的實施過程，從而幫助城市軌道交通項目中的相關主體進行技術交底。具體來說，首先，BIM技術模型能夠模擬城市軌道交通項目施工建設中“組裝鋼筋籠”、“軌道排列”、“浮置板道床施工”，直觀地進行技術交底，繼而避免因交底不到位而引起的返工風險[6]。其次，基于BIM技術，城市軌道交通項目可聯(lián)合應用VR設備、BIM模型打造圖文并茂的交底文檔，使一線施工人員憑借可視化的文檔瀏覽施工信息，更規(guī)范地實施各項施工工藝。逐步地提升該類項目的技術交底效率，使管理者高效安排各項施工任務，預防交叉作業(yè)、施工操作不規(guī)范等情況。最后，在利用BIM技術進行技術交底時，相關人員可建立各項子工程的BIM模型，輔助各子工程的現(xiàn)場施工管理。以城市軌道交通項目中的基坑開挖作業(yè)為例，BIM模型可直觀展示地層分布信息，模擬基坑開挖的全過程，并通過預演基坑開挖方案，篩選出最佳的施工方案，同時為一線施工人員提供技術指導，使其有序地完成各項施工作業(yè)[7]。

5.4工程量計算

城市軌道交通項目中，BIM技術可應用在項目工程量的計算上，比如在廈門市軌道交通2號線地鐵站中，相關人員可分別建立地鐵站土建工程模型、地鐵道床模型，模擬施工現(xiàn)場的實際情況，優(yōu)化施工方案。同時根據(jù)模型中的各項數(shù)據(jù)參數(shù)，計算工程量、材料需求量。具體應用BIM技術時工程量的計算需依賴于軟件Revit，分析A型、B型地鐵隧道內道床，詳細地統(tǒng)計站內道床工程量，計算道床成本，如表1所示。

5.5項目運維管理

參數(shù)化是BIM技術應用在城市軌道交通項目的技術優(yōu)勢之一，能夠實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)集中分析的目標，有利于降低城市軌道交通設備、建筑物運維難度，建立三維立體的運維管理模型。在BIM建模功能支持下，相關人員根據(jù)BIM模型統(tǒng)計各環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)，建立項目信息數(shù)據(jù)庫，準確監(jiān)控各環(huán)節(jié)的作業(yè)流程，多維度地分析項目成本、子工程的運行及施工質量[8]。比如在城市軌道交通中機電專業(yè)的設備運維中，BIM模型可統(tǒng)計設備參數(shù)，快速地結合設備編碼查找設備位置，評估設備運行狀態(tài)，并在設備故障后快速預警，定位故障點，從而提升機電設備運維管理效率。另外，通過BIM模型中直觀的設備信息，相關人員可最大程度的節(jié)約城市軌道交通中機電設備運維人力、物力成本，推進項目建設進度，保障運維管理方案的可靠性。

6結語

綜上所述，BIM技術與城市軌道交通事業(yè)的融合，為我國城市交通系統(tǒng)的創(chuàng)新建設帶來了更多可能性。因此，在數(shù)據(jù)信息時代中，相關主體在建設城市軌道交通項目時，還應充分利用BIM技術的建模優(yōu)勢，動態(tài)模擬城市軌道交通產生的全過程，嚴格把控規(guī)劃環(huán)節(jié)、設計環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)的質量風險，提升城市軌道交通中各項基礎數(shù)據(jù)的利用率，為該類項目集成化管理目標的實現(xiàn)打好基礎。

參考文獻

[1]石繼斌，楊勇，孫賀升.城市軌道交通BIM技術應用標準體系研究[J].鐵路技術創(chuàng)新，2020（7）：6-8.

[2]張金偉，劉志廣，路清泉，等.城市軌道交通工程BIM技術應用推廣實施方法研究[J].現(xiàn)代隧道技術，2019（3）：9-16.

[3]周明科，張鑫，張波，等.基于BIM技術的城市軌道交通工程風險識別方法研究[J].施工技術，2019（3）：15-18.

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[8]吳韜.BIM技術在城市軌道交通設計中的應用研究[J].科技與創(chuàng)新，2021（17）：35-36.

作者:陳宇佳 單位:廣州地鐵設計研究院股份有限公司