地鐵車站結構設計中的BIM技術應用

胡昌盛

隨著我國經濟的快速發展，進入城市工作生活的人口不斷增多，城市交通狀況出現了很大的矛盾。政府部門開始投入大量的資金進行地鐵項目建設，地鐵項目具有投資大，建設周期長，技術要求高等特點，建設中對各參建單位管理水平要求更高，本文提出利用BIM技術，實現地鐵工程項目管理信息化，探討了BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用。

一、BIM技術簡介

1.BIM技術概念

BIM技術最早起源可追溯到1962年，美國專家Englebar提出了建筑設計師可利用計算機體系，創建包括建筑結構等參數信息的虛擬三維模型。1975年美國喬治亞理工大學教授Eastman研發能記錄建筑參數化數據軟件，其被業界稱為BIM之父。2002年，美國歐克特克有限公司首次在建筑業提出BIM名詞。將BIM技術在業內廣泛宣傳。

BIM是基于數據庫的數據信息管理，利用BIM技術對數據進行管理重要的是計算機技術，建筑信息模型數據庫包含了與建筑工程相關的所有數據資料信息，建筑信息模型數據庫各項目信息內部存在很大的關聯性，任何一個數據的變化都會導致其他數據變化。建筑信息模型數據庫數據信息可實現各參與單位數據信息共享，各參與方能更及時高效地掌握工程項目的開展情況。有助于建設工程項目參與方對變更內容做出迅速反應。有效控制時間與成本預算。

2.BIM技術的特點

BIM是一種信息化虛擬模型，其眾多屬性與功能的集中體現是信息，BIM將擬建工程進行信息化轉換，BIM技術具有信息完備性，復雜性，關聯性及一致性的特點。BIM技術是工程項目實施前，將建設工程項目實體在設計階段通過軟件建成虛擬化三維模型，包含了工程實體處外觀，結構設計數據信息等與建筑項目相關的所有信息。

BIM模型中的信息對象相互存在關聯關系，管理系統可對模型信息進行解析與計算，生成相應的圖表文件，如某對象信息發生改變，相關聯其他數據自動改變，保證模型信息始終準確與完整。

BIM技術可在建筑設計，維護等任何階段進行有效的應用，可模擬建筑修建運營效果，基于信息的完備性，各項資源合理分配成為可能。

二、地鐵項目工程建設管理現狀

地鐵工程項目具有投資大周期長，信息大系統復雜，技術要求高等特點。地鐵項目大多以政府投資為主，具有非競爭性及經營性等特點，地鐵項目建成后帶來很大的社會效益。我國城市地鐵項目是城市投資額最大的市政基礎設施，大多地區鐵路長度在20公里，隨著城市快速發展，新建地鐵設計功能要求，地面建筑保護等費用急劇增加，如無充足的經濟實力，項目難以如期完成交付運營。地鐵項目具有施工難度大，風險因素多等特點，造成工期建設周期長，通常需4年時間才可建成運營使用。

因城市規模擴張，新建地鐵線路較長，多建在人流量較大的區域，區域地上下建筑物，給排水管道，電線電纜等很多，導致工程施工環境復雜，為確保地鐵工程隧道開挖施工中不發生過量沉降坍塌，對地鐵項目施工提出了更高的技術要求。特殊施工條件對施工技術提出了極高的要求。

確保工程如期保質完成離不開細致的工程項目管理，實際工程項目建設中存在很多的管理問題。我國建筑行業迅速發展，項目管理水平不斷提升，傳統的項目管理制度已不能適應當前的經濟環境，當前信息化程度較發達國家存在較大的差距，我國項目管理普遍存在專業程度低等缺點，管理機制缺失，使得建筑工程項目質量難以保證。

三、BIM技術在地鐵工程項目中的應用分析

1.BIM技術應用的可行性

目前實際建設項目中較少有項目管理者利用BIM技術進行項目管理。將BIM技術應用于地鐵項目管理中在理論上是可行的。其主要體現在兩者具有共同的目標，都需項目各參與方共同協作。

BIM技術廣泛推廣是因其建立建筑信息模型包含了幾何信息，地理位置等有關建筑物詳細信息，可進行模擬施工，成本分析，盡量節約資源及施工成本。獲得最大經濟效益，通過對項目管理做到責任劃分明確具體，力爭通過一定的管理方式盡量減少施工中的資源浪費。BIM技術提倡利用先進的技術方法，各操作過程進行標準化管理，兩者共同目標是為盡量減少資源浪費，提高收益服務。

BIM涵蓋了項目的生命周期，可加強參與方信息交流。利用BIM技術對項目管理涉及的建設施工單位進行管理，項目精細化提倡團隊協作精神，以整體系統優化為目標，為保質完成項目建設共同努力。在地鐵項目工程建設管理中引入BIM技術為項目各參與方提供信息交流平臺，遇到問題能及時交流，達到更好的管理效果。

2.BIM技術應用的作用

在招投標中可利用BIM技術軟件創建地鐵車站模型，直觀地顯示地鐵車站的設計效果。BIM技術可進行成本預算，利用BIM技術對工程進行成本預算，直接進行統計分析，有利于施工單位進行成本控制。

4D施工可視化模擬是BIM技術的重要功能，根據預定的進度計劃對施工全過程進行動態模擬，優化施工方案。如施工場地布置，施工機械作業空間優化等。使工程技術人員在開工前對工程有全面的了解，為施工安全提供了技術保障。

BIM技術的三維管線碰撞檢測廣泛應用于地體工程施工中，地體管線施工空間狹小，如何確保不同管線準確安裝到位，是地鐵安裝工程的巨大挑戰。BIM技術的可視化功能極大地方便了地鐵安裝工程的施工。

地體車站的特殊性決定其運營維護工作非常重要，地體是人流密集的大型公共建筑，工程建設安全應放在首位，包括乘客人身安全及設備車輛安全，如何在事故發生后迅速解決問題，是檢驗車站運營維護工程質量的指標，BIM技術應用基于三維數據技術，車站內部各種機電裝備詳細信息在設計前被錄入設計模型中，后期維護中只需輸入設備名稱即可查詢到設備的相關信息，維護人員可據此對設備進行維護，保證地鐵車站運營安全。

四、BIM技術在地鐵車站結構設計中的應用案例

地鐵車站采用Autodesk公司研發的Revit軟件，對地鐵車站的BIM模型建立發揮了重要作用。BIM技術結構混色機與傳統結構設計方法一致，排出檢測出的碰撞問題，交付地鐵車站結構設計成果。

設備管線模型的建立在土建模型基礎上實現結構的設計，各管線專業方案設計中，要設計上游專業方案，設計人員要盡早獲知下游專業預留條件。在綜合管線設備的BIM模型基礎上，進行管線的碰撞檢測。將BIM技術應用平臺作為搭建結構設計及經營業主間的溝通橋梁，將BIM技術獲取的信息數據作為處理問題的依據資料。BIM技術應用平臺系統能充分利用三維模型的技術特點，使工程師間的溝通更加方便，使設計質量得到充分提升。

五、結語

將BIM技術應用于地鐵車站結構設計中，有助于完善地鐵系統建設。BIM技術在國內地鐵結構設計中尚處于起步階段，可借鑒國外的先進技術經驗，結合國內城市地鐵建設實際情況，優化地鐵車站結構設計，提高城市地鐵運行安全。實現BIM技術在地鐵車站全生命周期的有效應用。