BIM技術在廈門城市軌道交通中的應用

楊勇，石繼斌，王世明

（中鐵一院集團山東建筑設計院有限公司，山東青島 266034）

0 引言

城市軌道交通工程建設規模大、周期長、涉及專業復雜、參建單位多，提升設計及施工質量，提高建設效率是工程面臨的嚴峻問題，BIM技術為實現這一目標提供了新的技術支撐。廈門城市軌道交通在BIM技術應用方面做了大量實踐與突破，形成的“廈門模式”對縮短工期、提高工程質量、減少材料浪費、降低生產成本起到了重要作用。

1 應用模式

在廈門地鐵1號線、2號線、3號線及南延段、4號線、6號線等已完成或正在建設的線路中，BIM技術進行了不同程度的應用及探索，有了1號線的實踐經驗，在后續線路中已初步形成“廈門模式”，即“業主主導，BIM咨詢管理，各方實施”的BIM應用模式，在BIM技術應用過程中，采取分階段循序漸進的方法，逐步推進BIM技術在廈門城市軌道交通中的應用，并結合每個階段的需求，適時調整BIM技術應用范圍及目標。

（1）組織架構見圖1。廈門城市軌道交通集團有限公司BIM工作推進組：對項目的BIM應用研究提出需求；審核項目實施方案和接收項目成果；監督管理項目團隊服務進程和質量。

圖1 組織架構

BIM咨詢單位：編制BIM技術應用研究總體方案、交付標準、實施標準，提交總體審核和總體聯合署名發布文件；搭建BIM技術應用管理平臺、開發族庫和出圖模板，并對平臺進行技術維護支持；協助業主和總體完成BIM技術應用管理；收集并審核各參與方的BIM模型成果；對各參與方的BIM工作進行指導和支持。

設計總體總包單位：將BIM技術應用納入總體管理，與BIM咨詢單位聯合署名發布BIM技術應用相關方案與標準文件。

設計監理單位：將BIM技術應用質量及進度納入考核范圍，對BIM技術應用成果進行審核。

各工點及系統設計院單位：建立內部管理體系和組織架構，完成本項目設計階段的BIM應用內容；按BIM咨詢單位制定的標準及流程建立、維護并應用BIM模型；模型成果提交BIM咨詢單位審查。

施工單位：建立內部管理體系和組織架構，在設計階段配合設計方案優化，在施工階段繼續深化模型，按BIM咨詢單位制定的標準及流程進行BIM應用，并及時更新模型，確保模型與現場一致，向業主提交竣工模型。

（2）平臺搭建。廈門城市軌道交通BIM技術應用平臺采用同城光網協同模式進行搭建，業主、監理與設計單位、施工單位接入平臺開展協同工作（見圖2）。

圖2 平臺搭建

BIM技術中的“協同設計”是指建筑、結構、設備等各個專業在同一個工作平臺下工作，共享設定的項目中心文件。不同專業人員使用各自的BIM核心建模軟件建立自己專業相關的BIM模型，與中心文件鏈接并在同步后，將新創建或修改的信息自動添加到中心文件，這個中心文件就是建筑信息模型（見圖3）。各專業都可在此模型中查看其他專業構件的布置及信息，從而實現信息共享[1]。

圖3 工作集中心文件

（3）模型驗收。為確保BIM設計模型功能滿足施工要求，減少施工單位BIM拆模時間，組織運營事業總部、施工單位和綜合支吊架供應商提前參與BIM設計模型的審查工作，確保BIM設計模型施工落地應用和運營維護，減少施工現場材料浪費、設計變更、返工和各方協調工作量，確保施工工期提前。

2 應用點

在廈門軌道交通整個建設周期中，以落地應用為原則，利用BIM技術可視化性、協調性、模擬性、優化性和可出圖性等特點[2]，在不同階段解決重點難點問題，以提高設計質量、節省工期。

發揮BIM的可視化溝通交流優勢，在方案優化階段使用BIM提高各方討論決策效率（見圖4）。

圖4 廈門車站BIM模型

BIM技術在以下幾個方面顯示了優勢：設備及管理用房設計優化；預留孔洞檢查；管線綜合優化設計，解決設計階段的碰撞問題；核查檢修空間，方便運營維護；在裝修BIM專項檢查中，裝修與土建、機電的碰撞問題；虛擬建造實現落地，提前發現施工現場問題，減少現場突發問題，保障了工期；優化施工現場管理，減少臨時設施的拆改。

基于BIM模擬做到虛擬建造、提前解決工序沖突問題，并以標準化工廠預制加工。

利用BIM模型指導現場臨水、臨電及臨邊防護施工、機電安裝、裝修施工。

（1）方案優化設計。發揮BIM的可視化溝通交流優勢，在方案優化階段使用BIM提高各方討論決策效率；錄入車站及周邊環境信息，建立三維模型，能夠從全局把握站位周邊地形、道路、建筑構筑物等情況，輔助車站方案設計（見圖5）；利用BIM直觀可視化性和可靠性，業主、設計及相關單位可以運用BIM模型相互溝通、基于BIM模型提前發現設計問題，進行方案論證和優化，更大限度地發揮BIM價值[3]。

圖5 車站附屬方案展示

（2）限界核查。城市軌道交通屬于基礎設施，大多數屬于地下工程，安全問題是重中之重。地下工程空間有限且軌道交通涵蓋專業較多、圖紙表達存在局限性、建設工期緊張，行車安全保障是重點中的難點[4]。利用BIM技術模擬性特點，創建車輛模型，模擬行駛路線，利用軟件進行碰撞檢測，提前規避碰撞風險，確保安全行車（見圖6）。

圖6 限界核查

（3）凈高檢查。在地鐵車站設計中，工程較為復雜，二維圖紙不協同的缺點被放大，各個專業信息傳遞不及時、信息不對等，很容易造成各專業沖突及設計不合理等情況。利用BIM技術的協調性，各專業將信息統一納入協同平臺，避免了“信息孤島”，實時表達設計意圖及內容，對設計進行優化、論證。在樓扶梯凈高核查方面（見圖7），BIM技術保證了在設計階段圖紙已滿足設計凈高要求，避免因凈高不夠而造成的返工及其他設計問題[5]。

圖7 公共區T形樓梯凈高核查

（4）復雜節點施工交底。傳統二維圖紙對復雜節點無法進行有效表達，不能直觀地對設計意圖進行展示，利用BIM技術對復雜節點進行建模，在三維模型中直觀表達設計意圖，現場交底讓施工更加明確、清晰（見圖8），有效加強了設計—施工溝通，避免因理解不到位影響工程質量[6]。

圖8 機電管線安裝交底

（5）機電管綜。機電管綜是現階段BIM技術應用最成熟、最基礎的應用，但模型落地應用是工程實施過程中的一道難題，保障設計成果的正確性，使模型信息有效傳遞給施工單位應用是關鍵。廈門軌道集團在機電設計階段統籌考慮，提前規劃，將各參建單位職責及BIM模型應用流程進行明確規定，在設計初期，協調工點設計、機電系統、施工單位（支吊架廠家）等參與方集中辦公，總體、監理、運營部分提前介入審查，解決各方協調問題，確保設計質量及模型的可延續性（見圖9）。

3 應用效果

BIM技術應用在各個階段均有顯著效果：

方案階段：利用BIM可視化技術，“所見即所建”，設計方案效果直觀展示，利于業主決策，減少因信息溝通及方案變更帶來的困擾[7]。

設計階段：通過BIM模型對土建及機電模型進行核查，設計失誤減少，提高了設計質量；BIM協同設計使得各專業間配合清晰流暢，信息傳達更準確；施工單位及運營單位的提前介入，確保了設計文件質量，提高了工程品質[8]。

施工階段：利用BIM模型，提升了項目施工過程的精細化施工與管理，優化了施工方案、科學組織施工，減少了后期工程返工[9]。

廈門軌道交通1號線、2號線到3號線的BIM技術應用實施，有效減少了設計不合理、后續設計變更、現場返工、材料浪費、現場協調量等問題。根據業主統計，僅2號線就有效解決機電管線碰撞問題5 072個，通過提前解決這些問題，累計節省資金約4 000萬元，節省工期634 d。

4 結束語

從二維圖紙到三維模型，單純的幾何表現到全信息模型集成，從各專業獨立設計到全專業協同設計，BIM技術的出現必將帶來設計方法的變革[10]。廈門地鐵根據自身特色總結出來的“廈門模式”已成功應用于廈門地鐵諸多線路并取得了顯著成效，為后續線路BIM技術應用積累了經驗，也為城市軌道交通領域的BIM技術應用的推廣和探索提供了理論支撐。