BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的應用

楊婧

（武漢市軌道交通建設(shè)有限公司 湖北武漢 430030）

引言

最近幾年國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域大量使用BIM技術(shù)并且發(fā)現(xiàn)了它的使用價值，特別是在超高層、復雜形狀建筑的鋼結(jié)構(gòu)、幕墻工程等方面，BIM技術(shù)體現(xiàn)出了它在效果顯示、模擬施工、碰撞檢測以及構(gòu)件預購等多個方面的優(yōu)點。還有眾多得到成功運用的樣例。但BIM技術(shù)并不是全能的，在城市軌道交通行業(yè)，BIM技術(shù)并不突出，許多的工程都只是輔助宣傳，追根究底，問題就顯現(xiàn)在軌道交通工程的特點這方面。

1 BIM技術(shù)介紹

1.1 BIM技術(shù)的涵義

BIM技術(shù)即建筑信息模型，它的原理是以建筑物中三維數(shù)字為載體，連接主要環(huán)節(jié)包括建筑設(shè)計、管理和施工中的信息，建筑物的各個生命周期都有它的存在，使得建筑物中的信息能夠有效集中與協(xié)同。

1.2 BIM技術(shù)的特征

（1）實現(xiàn)了信息的高度集成。BIM技術(shù)主要借助數(shù)字信息實現(xiàn)對建筑物的有效模擬。其工作原理以空間關(guān)系、幾何形狀等多個方面的數(shù)字信息為依據(jù)，設(shè)計過程中各種要素的視覺信息表達效果也相當重要。BIM技術(shù)還能對建筑施工中的所需材料和相關(guān)構(gòu)件進行功能和性能的模擬，進而能夠進一步了解建筑物中的構(gòu)件。

（2）它的傳遞性強。BIM技術(shù)有一個特別的特點，那就是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和一致性能得到保證。這說明建筑物各個周期的信息在后期若是被纂改，BIM系統(tǒng)將會迅速顯現(xiàn)出來，無需相關(guān)人員的繁復操作。BIM技術(shù)的傳遞性很強，因此工作的連續(xù)性就不用過多關(guān)注，還可以實時顯現(xiàn)各個周期的工作成果，可以有效提升建筑各個階段的工作效率，并且人工的成本也得到了有效的縮減。

（3）它擁有支持和協(xié)同方面的優(yōu)勢。在建筑過程中，相關(guān)方能夠通過BIM技術(shù)實時進行交流，能夠?qū)崟r監(jiān)測建筑工程。各方可以使用BIM技術(shù)來創(chuàng)建三維建筑信息模型，并結(jié)合專業(yè)性質(zhì)進行管線、設(shè)備的碰撞測試。

1.3 BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的發(fā)展趨勢

當前，我國多是在民用建筑設(shè)計相關(guān)方面有BIM技術(shù)的應用。而在軌道交通工程設(shè)計方面，卻極少有BIM技術(shù)的使用。最近幾年，城市軌道交通工程設(shè)計中BIM技術(shù)的應用開始增多，尤其是地鐵站及其附近環(huán)境的可視化設(shè)計和管線、設(shè)備的碰撞測試體現(xiàn)的尤為明顯。就現(xiàn)今BIM技術(shù)應用相關(guān)情況，BIM技術(shù)在以后的軌道交通工程設(shè)計的施工、運營等方面會有更多的應用，特別是在三維可視化、分析優(yōu)化等方面。

2 城市軌道交通工程特點及BIM應用現(xiàn)狀分析

城市軌道交通屬于基礎(chǔ)設(shè)施，相關(guān)工程建設(shè)多是由政府引領(lǐng)，有關(guān)法律法規(guī)、標準規(guī)范管控更為嚴格，極少引入新技術(shù)，想要制作BIM三維模型則相對困難許多，就要在設(shè)計時先繪制二維圖紙，再通過翻模變成三維模型。但是若是有多次設(shè)計變更，就難以使二維圖紙與三維模型的完全一致，并且三維模型并不具備法律效力，無論從規(guī)避責任方面去考慮，還是在工期上，二維圖紙都是施工依據(jù)的唯一選擇。

城市軌道交通工程參建單位多，設(shè)計單位、施工單位以及監(jiān)理單位都不能去引導BIM技術(shù)的應用，建設(shè)管理方多屬于政府獨資或控股的投資公司，BIM團隊難以成立，因此當前BIM團隊多是由建設(shè)管理方聘請第三方咨詢公司配合組建起來的，他們主要是收集或協(xié)助繪制BIM模型，完成合模、協(xié)調(diào)設(shè)計等工作。但是第三方咨詢公司的設(shè)計、施工相關(guān)經(jīng)驗稀少，模型指導現(xiàn)場施工的能力也是差強人意，竣工模型也就很難得到實現(xiàn)。如在管線綜合中不具備施工經(jīng)驗，只按照優(yōu)先級進行避讓，可能造成優(yōu)先級較低的管線形狀異常復雜而無法施工。

在竣工驗收后，工程中的一些因素會導致竣工模型與實際難以完全對應，與此第三方咨詢公司即便是主導了BIM技術(shù)應用也無法與眾多設(shè)備廠商協(xié)調(diào)獲取每一設(shè)備運行狀態(tài)，竣工模型也就無法在運營維護起到作用，只能作為一種輔助宣傳的手段。

3 BIM技術(shù)在城市軌道交通工程中的應用分析

3.1 BIM技術(shù)在前期規(guī)劃中的應用

在城市軌道交通工程設(shè)計的前期規(guī)劃中，項目的可行性研究分析理應得到各方的重點對待，并且要根據(jù)BIM的思想創(chuàng)建城市交通的三維模型。三維模型除了地質(zhì)條件、管線、建筑物等主要特征之外，還需要有人文、科學等學科的信息、資料。城市軌道交通工程設(shè)計就建立在這些基礎(chǔ)信息上，從而實現(xiàn)軌道交通工程設(shè)計中各種信息的分析和核算。

3.2 BIM技術(shù)設(shè)計初期中的應用

設(shè)計階段初期，主要是采用BIM技術(shù)構(gòu)建地鐵站及附近環(huán)境三維模型，增強對周邊地塊的產(chǎn)權(quán)、經(jīng)濟利益條件的掌握，提高地鐵站方案的設(shè)計效率，特別是出入口及換乘通道的設(shè)計，可以有效避免后期拆遷難度過大，也可避免改線等狀況的出現(xiàn)；還可通過周邊道路、管線數(shù)據(jù)模擬市政管線搬遷，得到更加完美的方案。

3.3 BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計中的應用

BIM技術(shù)中的協(xié)同設(shè)計是通過協(xié)同辦公平臺來實現(xiàn)的，建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)設(shè)計人員可在辦公平臺中對同一模型基礎(chǔ)中的各自權(quán)限部分進行操作、修改，一般來講，相關(guān)人員只有自己的模型部分的修改權(quán)限，修改后將實時顯現(xiàn)在辦公平臺模型中，并且保證同步更新，同時也將各個版本的模型保存下來。這種方式節(jié)約了大量時間，也避免了數(shù)據(jù)往復次數(shù)過多所造成的版本混亂問題。

3.4 BIM技術(shù)深化設(shè)計中的應用

城市軌道交通設(shè)備系統(tǒng)不僅涉及專業(yè)多，而且工期緊，各專業(yè)也要同時施工，二維施工圖指導施工的方式對于設(shè)計人員的經(jīng)驗和責任心也是一個很大的考驗，協(xié)調(diào)和解決這些矛盾會耗費大量的時間和精力，后期也可能出現(xiàn)巨多的結(jié)構(gòu)鑿除問題；設(shè)備、支吊架、裝修等在設(shè)計中難以充分表達，具體信息都要在后期施工中一一填充，相當隨意。

現(xiàn)如今BIM技術(shù)在碰撞檢測等方面已得到了廣泛的應用，在應用過程中，三維模型的繪制過程就是數(shù)據(jù)建筑的建設(shè)過程，保證模型可以如實指導施工，施工單位應設(shè)計階段介入，協(xié)助進行管線設(shè)計，避免設(shè)備專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)出現(xiàn)相互碰撞的問題。

3.5 BIM技術(shù)在可視化設(shè)計中的應用

在軌道交通的方案設(shè)計中，利用BIM技術(shù)創(chuàng)建三維建筑信息模型，可以幫助相關(guān)人員更好的掌握地形、建筑物的情況，并結(jié)合一體化開發(fā)實現(xiàn)各種功能的有效分析。除了這些，隨著各個項目的進展，設(shè)計方案同樣可以有所變化。與此同時，通過BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的應用，建筑師可以利用三維實體模型來實現(xiàn)全面開發(fā)。而且三維實體模型更加地直觀、可靠，BIM技術(shù)還實現(xiàn)了實時溝通，從而BIM技術(shù)的使用已趨于完美。除了這些，BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計模式相比，有眾多不同，其中將建筑物構(gòu)件三維數(shù)字化就是它的一大特色。

3.6 BIM技術(shù)在設(shè)計優(yōu)化中的應用

建筑設(shè)計優(yōu)化就是一個對設(shè)計方案進行不斷的修改，在BIM技術(shù)未應用的時候，每當設(shè)計有變化，都要通過手工修改。這種方式在耗費了人力和時間的同時，還極可能會有信息不匹配的情況，而且要是修改的過程中有不順現(xiàn)象并且拖延至施工時，將會導致工程延誤甚至于返工。但是要是設(shè)計人員利用BIM技術(shù)創(chuàng)建了三維實體模型，這個問題基本上就已經(jīng)得到了解決，因為三維實體模型是可視化的，建筑師可以結(jié)合圖紙的類型和需要調(diào)節(jié)三維視圖下不同模型的界面。

實際上BIM模型的所有圖元構(gòu)件都具有一定的關(guān)系基礎(chǔ)，各個構(gòu)件的一致性和關(guān)聯(lián)性就有了保證。并且如果出現(xiàn)了什么問題需要修改的情況，BIM系統(tǒng)將會自動反饋，并反饋到相關(guān)的模型當中，能夠及時得到更改。因此BIM技術(shù)在軌道交通工程的設(shè)計優(yōu)化中，各個專業(yè)設(shè)計的詳細信息將會實時更新，各個專業(yè)設(shè)計的完整性和協(xié)調(diào)性就有了保證。這種工作的方式不僅降低了工作人員錯誤率，工作效率也有了有效的提升。

4 結(jié)語

因為BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域越來越多的應用，二維圖紙被三維模型所取代已經(jīng)不可避免，但在城市軌道交通方面，BIM技術(shù)完全沒有顯現(xiàn)出它所有的優(yōu)勢，BIM技術(shù)應由參建各方共同努力發(fā)展并且加以推廣，各地建設(shè)管理單位應著力推行BIM技術(shù)標準，設(shè)置承攬工程項目的BIM技術(shù)要求，提升三維模型法律效力；各參建單位應提高BIM技術(shù)應用能力，保證可以獨立完成BIM工作，逐漸能夠代替第三方咨詢公司，完成他們的工作。

[1]楊昭君，沈銳.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的應用[J].門窗，2017（5）.

[2]張志永.BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的應用探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（13）.

[3]周鵬光，黃杰.BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應用探索[J].武漢勘察設(shè)計，2015（12）.