BIM 技術在地鐵工程中的應用研究

覃欽玉

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，浙江 紹興 312000）

地鐵工程項目建設過程中應用BIM 技術，可以實現三維設計且動態模擬操作。該技術的應用過程中，將相應的參數輸入其中，通過運行成圖軟件，就可以將多種多樣的虛擬數據模型建立起來，各項建設管理內容指標化之后納入模型中，以多種形式呈現，包括地鐵工程結構功能、地鐵工程建設詳細規范、理論基礎以及執行標準等等，對科學配置地鐵工程內容具有重要的指導意義，通過高效利用資源以避免浪費，使得地鐵工程經濟效益提高。地鐵工程建設的內容多而且復雜，應用BIM 模型能夠對管理模式優化，對于各項任務合理配置，使得管理針對性強，從而獲得良好的效果。但是，目前來看，我國的地鐵工程建設過程中應用BIM 技術實施管理，依然存在不足，實施BIM 技術信息化管理的同時，還要結合使用Revit 等基礎建模軟件以及協同設計模型，根據實際工作需要對建模工作流程不斷完善，以更好地發揮其管理價值。

1 BIM 技術概述

1.1 BIM 技術的界定

BIM 技術就是建筑設計領域比較常用的“建筑信息建模”，該技術極具革命性，使得設計圖從原有的二維平面圖轉變為三維立體圖，而是具有透視性，能夠動態化操作。該技術模型所涵蓋的信息量非常大，而且涉及很多的專業信息，不僅有著良好的功能要求，而且有出色的性能。該技術是為地鐵工程建設項目規劃設計以及施工專門設計的，對地鐵工程運營管理過程中的信息內涵準確界定。當所有的設計模型完成后，經過整合形成一個整體化建筑模型。

1.2 BIM 技術所發揮的優勢

應用BIM 軟件所構建的建筑信息建模能夠快速傳遞建筑信息，而且還具備自動處理信息的功能。由于模型本身就已經就已經涵蓋了整個生命周期，當BIM 技術應用于不同階段的時候，就會逐漸被創造、轉移并合理應用。具體而言，BIM 技術中涉及諸多設計技術內容，其中比較具有典型意義的是可視化設計技術，其建立在三維建模平臺上，所創建的BIM 模型具有較高的專業性，所設計的建筑模型采用可視化技術展示。比如，建筑地鐵工程可行性研究過程中，應用數字分析設計技術，對于涉及有關的數據信息詳細分析、調整，保證設計模型有較高的精準度。具體的操作中，就是將BIM 技術模型建立起來，同時還可以計算荷載。該技術還有一個重要優勢，就是對各種聲學、通風、照明以及隔熱效果進行模擬操作和分析。通過應用BIM 技術模型，對建筑設計方案進行調整，保證其可行性。

BIM 技術具有強大的信息設計能力，可以將傳統的二維設計圖經過模型化處理后，轉化為三維設計模型。設計圖紙信息在信息模型上準確表達，所涵蓋的內容包括物體幾何和物理信息等，都可以通過運行模型進行分析和計算。在這方面，最關鍵的是參數化設計，由于其主要利用BIM 技術分析參數變量，就可以基于參數變量將BIM 模型構建起來，使得建模整體效率提高。進行協同設計的時候，BIM 模型的技術標準以及各項規范更加深入。例如，開展的信息協同工作，對于建筑信息設計要求能夠充分滿足，同時可以共享各建筑設計信息數據。

1.3 BIM 技術涵蓋的工具軟件

BIM 技術的應用過程中，需要使用各種工具軟件，這些都是BIM 軟件的組成部分，在建筑地鐵工程方案設計中發揮各自的功能。比如，對于建筑地鐵工程項目任務書設計要求經過轉化后，構建為幾何立體圖形，其中所采用的是建筑造型建模軟件，其在功能上存在特殊性，為BIM 技術中的重要功能軟件。對于BIM 模型合理利用，通過運行模型，也能夠分析建筑地鐵工程項目施工環境內容，比如，太陽照射環境、風環境以及噪聲環境等。BIM 技術中安裝有可視化軟件，比較常見的有3DMax（電腦圖形軟件）、Lidhtscape（光照渲染軟件）、Accurender（渲染軟件）等。其中，電腦圖形軟件的應用中，可以創建3D 模型，也可以設計動畫圖像以及數字圖像等等，其是建立在計算機系統基礎上的三維動畫渲染以及圖形制作軟件；光照渲染軟件，其所具備的特殊功能就是采用光能傳遞計算方式，結合材料各項屬性，就可以獲得獨特表現效果，其這項功能與其他渲染軟件相比較，差別是很明顯的；Accurender 軟件，所渲染的全部信息以及圖形可以同時存盤，在AutoCAD 內部運行過程中，該軟件的工作環境與AutoCAD 保持一致，對于工作界面可以直接渲染。總體而言，將BIM 軟件技術合理應用構建立體化模型，可以在建筑地鐵工程設計過程中發揮技術補充作用。

2 BIM 信息化管理在地鐵工程中的實踐價值

BIM 技術是一種利用計算機軟件構建的建筑信息模型，應用數字信息模擬對有關地鐵工程的真實信息進行模擬操作，以三維立體模式呈現，促使地鐵工程管理效率提高，風險發生概率降低。現在的地鐵工程中應用BIM 信息化管理模式，所發揮的實踐價值主要體現為以下三個方面。

2.1 地鐵工程信息實現共享

地鐵工程建設中產生的各種信息都可以共享，所有參與實體都可以協作。利用BIM 數據庫的作用，即使項目信息非常復雜，也可以數據的形式反映出來。隨著項目的快速進展，數據信息也會實時更新。所有參與者都可以訪問這些數據，以確保項目建設工作的順利進行。紙質圖紙在施工中的應用需要準確解釋，否則，會給施工帶來不便。BIM 技術的應用可以解決這一問題，保證地鐵工程造價結果的準確性，合理控制地鐵工程造價。

2.2 地鐵工程動態化管理

應用BIM 技術創建項目管理模型可以提高設計過程中的協調性，也可以實施模擬管理，如質量管理、進度管理和成本管理。在這種項目管理模式的運行過程中，可以對整個項目過程進行動態控制，大大提高了項目設計效率、施工效率和管理效率。

2.3 地鐵工程管理模式自我完善

將BIM 技術應用于地鐵工程實施管理，可以及時發現管理工作中存在的問題并自我改進。地鐵項目的建設在不斷推進，產生的信息量也在逐漸增加。當地鐵工程進入一定階段時，可以利用BIM 技術的作用，實施動態、系統的管理。即使信息實時不斷變化和更新，也可以及時準確地收集信息，提取有價值的信息，并將其用作管理基礎。通過運營模式，不當的管理方法可以自我調整和改進。在地鐵工程管理中，也可能產生一些無效信息。通過運行BIM 模型，可以及時消除信息，從而提高信息準確性，避免系統信息飽和的問題。此外，BIM 模型還可以用于管理地鐵建設各個階段的信息，大大提高了項目管理水平，保證了管理質量。

3 BIM 信息化管理在地鐵工程中的應用分析

3.1 可視化方向

BIM 軟件的應用可以將地鐵工程設計圖紙以三維方式可視化和呈現，不僅可以與組件進行交互，還可以提供信息反饋。在地鐵工程設計過程中，利用其可視化功能，用戶可以獲得有效的圖像并生成新的報告。BIM 技術在地鐵工程中的應用可以實現通信管理、調度管理和決策管理。目前的工程形式多種多樣，非常復雜。根據現代建筑的要求，傳統的建筑設計圖紙已不能滿足要求，甚至導致施工無法順利進行，管理困難，地鐵項目進度緩慢，無法如期完工。BIM 技術在地鐵工程建設中的合理應用，可以提供建筑的立體呈現，也可以達到透視效果，內部構件清晰可見。因此，BIM 技術在地鐵施工中起著重要的指導作用，保證了施工的順利進行。此外，參與地鐵工程的所有人員都可以共享信息資源，優化管理流程，提高管理效率。

3.2 信息化方向

在地鐵工程項目管理過程中，涉及多個部門，需要相互協調配合，通過合作解決問題。如果問題不能及時解決，但需要一段時間，此時應該召開會議，所有相關管理人員都參與討論，分析問題的原因，并采取有效的技術措施來解決問題。但是，處理問題可能存在局限性，BIM 技術應用可以起到很好的協調作用。為了使建筑物內部構件的布局合理，應協調好所有建設項目，以加快施工進度并確保質量。

3.3 安全及管理

地鐵工程施工有其獨特的特點，尤其是在體積大、結構復雜的現代建筑中，對結構設計、施工技術和現場管理都有很高要求。地鐵工程結構復雜，施工周期較長，施工環境惡劣。不僅工作量大，而且過程也很復雜，施工現場會有安全隱患。

4 BIM 信息化管理在地鐵工程中的使用對策

某地鐵工程項目在設計、施工以及驗收階段都應用BIM 技術，其中設計階段應用BIM 基礎建模軟件為Revit 軟件，該軟件支持項目中的各項設計內容，包括設計圖紙與明細表，同時在Revit 軟件中記錄BIM 模型的所有材料數量內容、造價信息內容等等，所以其建模思維存在很大的轉變。在應用Revit 項目的過程中，所有的設計圖紙、二維視圖、三維視圖與明細表中都在同一個建筑模型數據庫中存儲，通過模型進行數據信息表達，所表現信息形式內容多種形式體現，非常豐富。本地鐵工程中應用BIM 技術實施信息化管理，要明確地鐵工程中應用BIM 技術的目標以及要求，應用BIM 技術布局各階段施工場地，將關鍵節點模型構建起來，計劃和實際雙維時間數據管理控制。具體如下。

4.1 明確地鐵工程中應用BIM 技術的目標以及要求

地鐵項目最終將提供一個與地鐵項目實體一致的完整BIM 模型，包括部件的幾何參數、非幾何參數以及設備的相應參數。實施以BIM 技術為核心的全面、專業、程序化的總承包管理模式。根據施工階段的要求，逐步完善建筑、結構、機電、外立面等模型。

4.2 應用BIM 技術布局各階段場地

通過建立現場布局模型，完成空間布局分析、大型機械選型分析、現場布局動態控制等應用，直觀準確地掌握現場施工布局情況，合理利用施工現場。根據工程總體施工部署，按照“分區作業、分段穿插”的原則編制進度計劃。該模型與進度計劃相關聯，以模擬施工進度。

4.3 應用BIM 技術構建關鍵節點模型

本項目的關鍵節點涵蓋了各個子項目的復雜施工節點。基于BIM 模型，顯示關鍵節點，以協助進度控制和深化設計工作。在項目實施過程中，將根據施工要求逐步完善關鍵節點模型。通過節點的三維建模，配合深化設計工作，進行二維和三維顯示，提高繪圖質量。同時，關鍵節點模型、施工計劃和其他包含信息的二維碼應張貼在現場的相應部分，以提高施工現場的溝通效率和施工質量。

4.4 計劃和實際雙維時間數據管控

在工程施工過程中，根據實際操作過程對BIM 模型分割，分割后的模型與項目計劃相關聯。通過BIM5D 施工模擬檢查，對整個施工過程進行模擬，優化各工序的交叉口。通過將實際施工時間與進度計劃進行比較和顯示，可以有效地預測與計劃的偏差，及時分析原因，并采取相應措施。在模擬的基礎上，進行任務分解，并將責任分配給特定工程師跟蹤，保證施工進度。

5 結語

通過上面的研究可以明確，現在的地鐵工程項目數量逐漸增多，地鐵工程規模持續擴大，對地鐵工程管理提出更加嚴格要求。當前的地鐵工程管理內容復雜，而且管理流程繁瑣，如果依然采用傳統模式，難以獲得良好的管理效果，將BIM 技術合理應用，充分發揮其優勢，取得管理實效，且創造更高經濟效益。但是，從我國BIM 技術應用情況來看，還沒有實現全覆蓋，特別是地鐵工程建設過程中，并沒有真正意義地將BIM 技術貫穿整個的地鐵工程建設過程中，發展理念沒有創新，這就需要深入理解BIM 技術的內涵，以更好地發揮其應用價值，推進城市地鐵工程建設更好地發展。