城市軌道交通BIM 建模及技術應用探究

高 麗

（江蘇省蘇州技師學院，江蘇 蘇州 215000）

BIM 技術理論體系的不斷完善和實踐經驗的日益豐富，使該技術在建筑工程施工領域的應用范圍進一步拓寬。然而城市軌道交通工程項目建設與其他建筑工程施工建模參數有所不同，在施工過程中不同主體的建模表達習慣也有所不同，導致最終的BIM 很難在較短時間內得到有效運用。為規范城市軌道交通工程項目建設不同階段的BIM 數據信息，以BIM 建模在城市軌道交通工程建設中的應用為研究對象，詳細研究了不同階段的模型表達，分析了BIM 建模標準等。

1 BIM 建模標準

BIM 建模是對城市軌道交通建設過程中規范不同階段的重要參數，需要對模型分解、建模范圍確定、設計深度設置和模型屬性定義等諸多內容，本文著重討論城市軌道交通建設中的建模范圍和深度等級等內容。在模型單元深度等級確定過程中，該內容要求對城市軌道交通建設項目的數據進行全面性及精準性地覆蓋，涵蓋了幾何表達精度等級確定和信息深度等級設計等內容。經過深入分析發現，在考慮到城市軌道交通工程的特點之后，應根據BIM 建模的幾何表示精度要求[1]，并結合國際上通用的參數標準來確定最終的參數。例如，在城市軌道交通建筑中，構件的精度是非常重要的。表1 為構件幾何表達精度要求統計表。

表1 構件幾何表達精度要求統計表

為了保障城市軌道交通建設過程中模型表達的規范性，實現施工過程中模型參數的共享和模型表達的標準化，保證建設完成的城市軌道交通BIM 能夠及時推送和交付，也便于后期施工作業隊對模型的批量編輯、修改甚至是對模型區域的劃分[2]，使城市軌道交通建設中的各單位能夠根據模型完善協同工作，在三維模型構件分類的基礎上，實現對模型中構件圖、顏色、材質、數量等信息的規范化表達。以城市軌道交通工程項目建筑墻為例，圖1 為不同幾何表達精度等級下的BIM。

由圖1 中的幾何表示精度，可以看出BIM 的表示方式有所差異。當建筑墻幾何表達精度等級為G1 等級時，BIM 表達以二維平面圖形展開，使用線條和框架來表示建筑物的坐標位置；在G2 等級的建筑中，BIM 可以將建筑物的外觀和內部結構進行體量化，并通過空間占用來顯示每一面墻的外觀和內部特征；在G3 等級的情況下，BIM 的表達方式采用了體量化的方法，通過空間占用的方式來展示一面墻的外觀特征，使得它的外觀特征能夠清晰地反映出來，而且比G2 等級的情況更加準確和可靠；G4 等級的建筑墻幾何表達精度可以通過BIM來實現，它可以通過體量化的方式來展現，并且可以通過空間占用的方式來清晰地呈現出墻體的各個部分的細節。還能夠輔助實現實際材質類型的表達，整體精度較G3 等級狀態下更準確可靠。

2 多階段BIM 表達

2.1 總體設計階段

在城市軌道交通工程建設過程中的總體設計階段利用BIM，對運營維護、工程設計、投資運行等進行詳細分析，進一步驗證城市軌道交通工程建設可行性，找到項目建設的穩定線路，根據實際情況進行方案的優化，最大限度地確保整體方案設計的合理性和經濟性。在城市軌道交通工程的總體設計階段，利用BIM 技術，可以實時監測周圍環境的變化，精準定位各個站點的位置，并將其呈現給用戶，從而更加清晰地展示出項目的整體結構，并且可以清晰地表達出每個單元的細節。在城市軌道交通工程的總體設計階段，BIM 技術可以幫助更好地描述建筑物的外觀[3]，無論是外墻還是內部結構。這種技術的幾何表示精度可以達到G2 或N1 的水平，從而更好地滿足需求。

2.2 初步設計階段

BIM 被廣泛應用于城市軌道交通工程的初步設計階段，能夠有效地幫助企業識別出潛在的技術挑戰，并且能夠有效地協調各個設計主體之間的關系，從而使得項目的建設更加穩健、高效，并且能夠滿足企業的需求，從而實現技術的可行性、經濟的合理性。在城市軌道交通工程建設中，BIM 可以幫助相關單位更好地界定總體設計。通過將運輸線路、站點設置和坐標位置等信息錄入模型，可以更精確地構建建筑內墻，并且能夠滿足幾何表達精度和信息深度等級的要求。

2.3 施工圖設計階段

在城市軌道交通工程建設過程中的施工圖設計階段，應用BIM 主要是借助模型的三維顯示功能，強化對項目軌道埋設管線的綜合檢查與控制，進一步優化城市軌道交通工程建設的技術措施，并針對性地引入新材料新工藝等，完成對技術方案的設計。在進行城市軌道交通工程建設初步設計階段，編制得到輔助項目工程施工的設計文件，用于指導城市軌道交通工程施工和安裝。在這個過程中，應該以穩定性為基本標準來使用設計圖方案。建筑墻的幾何表達精度應該達到G3 級別，信息深度應該達到N2 級別[4]。

2.4 施工階段

在城市軌道交通工程建設過程中的施工圖設計階段，應用BIM 主要是強化對工程項目建設過程中的深化設計及虛擬建造的應用，確保施工團隊和作業人員深度理解項目建設施工圖意圖，指導實際施工過程，且確保工程項目重難點確認全面，完善對施工組織設計和平面布局的，進而將BIM 和地理信息系統、物聯網技術、人工智能技術、云計算平臺等結合起來，提高城市軌道交通工程建設的標準化程度，確保項目建設的進度目標、質量目標、效益目標、造價目標等符合設計方案需求，保證最終工程能夠順利結算和通過驗收。鑒于建筑信息模型的深度適應性，將對建筑墻的幾何表達精度提出G3和N3 的要求，以確保其能夠滿足最高的信息深度標準[5]。

2.5 運營階段

BIM 被廣泛應用于城市軌道交通工程的施工圖設計階段，有助于更好地管理項目建成后的設備、資產、線路資源，并且能夠通過可視化技術來展示設備的運行情況。這種方法便于更好地優化資產配置，并且能夠更好地保障項目的順利完成。重新安排線路資源，并合理分配資源。在城市軌道交通項目的施工和使用過程中，需要確保建筑物的幾何形狀符合G3 或N4 級標準，并保證其信息的準確性。本文重點討論建筑物的墻壁，并研究不同階段的模型的要求。將比較不同構件在這些階段的幾何表現，并確定它們的信息深度。表2 為建模范圍和深度等級統計表。

表2 建模范圍和深度等級統計表

3 工程應用

為深入探討城市軌道交通工程建設過程中BIM建模及技術應用，以某地鐵12 號線為研究對象，以其中的33 座車站站點數據為分析內容，利用BIM 對該工程項目建設過程中的各項數據進行分析，建立地質、管線、區間以及車站主體模型，并以施工不同階段為例，詳細分析車站主體建筑模型，以期更好地理解城市軌道交通工程建設過程中的BIM 技術應用，為城市軌道交通工程建設提供參考依據。圖2 為車站主體建筑模型架構示意圖。

圖2 車站主體建筑模型架構示意圖

4 結論

通過討論BIM 在城市軌道交通項目中的作用，探討其各個階段的表現，概括了BIM 的建立方法，深入探討了各個階段的表現方式。通過具體的案例，證明了BIM 在這些階段的重要性。研究表明，BIM 在城市軌道交通工程建設中的應用具有重要的意義，在城市軌道交通工程以及類似的工程項目中，實現BIM 建模的統一性，并且有助于形成良好的施工習慣。