BIM技術(shù)在軌道交通設(shè)計管理中的應(yīng)用探討

【摘要】BIM技術(shù)在建筑行業(yè)當(dāng)前作為最廣泛推行的管理工具之一，其也將在軌道交通設(shè)計管理中進(jìn)行推廣使用。介紹了BIM技術(shù)的概念及發(fā)展，分析了BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)及存在問題，并從前期準(zhǔn)備、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、平臺選擇等方面，提出BIM技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通設(shè)計管理中的建議。

城市軌道交通; BIM技術(shù); 設(shè)計管理

TP391.99【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2023-02-20

［作者簡介］龐廷宇（1991—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)闃蛄汗こ獭?/p>

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)和城市不斷的發(fā)展，城市人口日漸密集，我國基礎(chǔ)建設(shè)不斷升入，尤其是城市軌道交通的建設(shè)的規(guī)模和風(fēng)險越來越大［1］，BIM技術(shù)目前廣泛應(yīng)用在建筑行業(yè)，在建筑工程管理的應(yīng)用也將越來越突出，通過BIM技術(shù)進(jìn)行城市軌道交通設(shè)計管理，將更加科學(xué)、合理地開展城市軌道交通設(shè)計，最大限度優(yōu)化設(shè)計，控制設(shè)計變更和節(jié)約投資成本，并減少后期施工風(fēng)險，提升建設(shè)質(zhì)量。

1 BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

BIM是由歐特克公司在2002年正式提出，全稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為設(shè)計管理的基礎(chǔ)，建立三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，其具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性5個特點(diǎn)。

BIM具有語義豐富、構(gòu)件精細(xì)化、全生命周期應(yīng)用、參數(shù)化建模等特點(diǎn)，通過三維可視化方式對軌道交通工程在現(xiàn)實(shí)世界中的樣貌進(jìn)行真實(shí)還原。于設(shè)計人員而言，可以直觀、便捷地查看設(shè)計成果及提取不同專業(yè)間的相關(guān)信息，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，不僅提高了設(shè)計效率，而且可以大大降低因信息的不對稱帶來的重復(fù)工作；于設(shè)計管理者而言，可以更加清晰地了解每一個設(shè)計步驟，對存在的問題及時作出判斷，針對較為復(fù)雜的技術(shù)投入也能及時作出決策。

2003年美國頒布了BIM技術(shù)的應(yīng)用指南，2009年提出對BIM技術(shù)在公共交通和大型工程中應(yīng)用研究，帶動了北歐、東亞等發(fā)達(dá)國家BIM技術(shù)在公共交通建設(shè)和工程建設(shè)過程的應(yīng)用，并在研究過程中不斷總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)而夯實(shí)理論，近些年來，一些國家和地區(qū)的技術(shù)理念和實(shí)際運(yùn)作都比較成熟［2］。我國自引進(jìn)BIM技術(shù)以來，十多年來不斷研究，建立了部分標(biāo)準(zhǔn)，在建筑行業(yè)的應(yīng)用也是不斷深入，尤其是像軌道交通等投資規(guī)模大、工期較長、復(fù)雜性較高的大型項(xiàng)目。

2 BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理應(yīng)用特點(diǎn)及要點(diǎn)

2.1 BIM技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)

2.1.1 促進(jìn)不同專業(yè)設(shè)計的協(xié)調(diào)

BIM技術(shù)可幫助設(shè)計人員進(jìn)行全面協(xié)調(diào)，各個不同專業(yè)存在交叉問題，如供水專業(yè)與供電專業(yè)，使用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化、可視化，直觀地分析電纜的位置和供水管的位置是否交叉，可以更快作出判斷，并迅速更正，使得設(shè)計更加高效。

2.1.2 構(gòu)建完整的建筑模型

BIM技術(shù)模擬性較強(qiáng)，可以模擬建筑的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，查漏補(bǔ)缺檢查錯誤就更加方便。BIM技術(shù)還可以模擬地震、逃生等場景，將相關(guān)信息收集好，輸入?yún)?shù)就可以，在地鐵設(shè)計中可以對逃生通道、限界設(shè)計是否合理進(jìn)行判斷。

2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)

2.2.1 具有輔助方案設(shè)計的功能

BIM模型是通過信息支撐建立起來的，其對信息變化具有很強(qiáng)的敏感性，能夠快速反應(yīng)，是典型的參數(shù)化設(shè)計。對于技術(shù)復(fù)雜的城市軌道交通設(shè)計，使用參數(shù)化設(shè)計進(jìn)行模擬設(shè)計，一旦參數(shù)改變，設(shè)計方案也會相應(yīng)改變，設(shè)計人員對于設(shè)計方案不同形態(tài)，以及具體的使用性能，完成相關(guān)對比和分析之后，挑選出更加合理的方案對其進(jìn)行修改。同時也要修改相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，使設(shè)計管理質(zhì)量，獲得全面提高。

2.2.2 能夠協(xié)同設(shè)計

城市軌道交通設(shè)計橫跨多個專業(yè)，需要很多人的共同協(xié)作完成設(shè)計。在二維圖紙下，對空間布置情況判斷相對困難，對于城市軌道交通設(shè)計而言，存在更大的挑戰(zhàn)，難度更高，設(shè)計過程中會存在設(shè)計漏洞或設(shè)計沖突，導(dǎo)致設(shè)計質(zhì)量下降，施工時更有可能出現(xiàn)返工現(xiàn)象，甚至?xí)疠^大的設(shè)計變更，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。運(yùn)用BIM技術(shù)在方案階段開展正向設(shè)計，則可以有效整合和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，檢查出不同專業(yè)設(shè)計間存在的沖突，更加直觀地展示給設(shè)計人員，進(jìn)而極大地發(fā)揮BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計的作用。

2.2.3 可以開展碰撞檢查

在城市軌道交通設(shè)計中，特別是各類管線設(shè)計，各專業(yè)間要配合默契，以免造成管線布置時存在交叉，導(dǎo)致部分管線布置好后，其他的管線無法布設(shè)，但傳統(tǒng)的二維設(shè)計圖紙可視性不夠，很難充分展示管線的空間位置，就容易造成后續(xù)管道無法施工的現(xiàn)象，給施工單位造成施工麻煩，由此也可能引起設(shè)計變更，造成經(jīng)濟(jì)損失。BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計中，可以通過多維度三維建筑模型，仿真演示各專業(yè)間，尤其是管線碰撞檢測，在可視化的設(shè)計環(huán)境下，可以幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，消除有可能產(chǎn)生的管線碰撞。

2.2.4 提供科學(xué)的決策信息

城市軌道交通即使在同一個城市建造，因?yàn)檫x址區(qū)域的地質(zhì)和周邊環(huán)境的不同，設(shè)計也將存在比較大的差異，BIM技術(shù)的應(yīng)用不能一概而論，在部分標(biāo)準(zhǔn)相同的情況下，作出差異性判斷。尤其是在決策方面，通過BIM模型化設(shè)計，對引進(jìn)的新技術(shù)、新工藝及設(shè)計方案等進(jìn)行直觀的分析，從安全、工期及經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行分析，給出直觀的決策信息，以便管理者迅速作出決策。

2.2.5 保持信息的延續(xù)性

BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳遞和反饋的開放性能，雖然不同項(xiàng)目間的BIM模型建立存在差異，但是同一項(xiàng)目的BIM模型不只是應(yīng)用于設(shè)計管理階段，而是延續(xù)到施工和運(yùn)維階段。BIM信息模型的建立是開放的，留有接口的，施工單位進(jìn)場時可以運(yùn)用這些數(shù)據(jù)，也可以反向反饋具體施工過程中的信息，以此可以修正模型，為類似項(xiàng)目提供參考，運(yùn)維階段也可以按照相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，強(qiáng)化運(yùn)營管理，降低管理成本，運(yùn)維管理人員也可以反饋信息，真實(shí)還原現(xiàn)場運(yùn)用管理的場景，為管理不足的地方提出建議，然后進(jìn)一步修正模型。

3 BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理中應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)及存在問題分析

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計各階段工程信息和模型的實(shí)時統(tǒng)一，3D模型設(shè)計和4D模擬動態(tài)技術(shù)的應(yīng)用，再結(jié)合云平臺等技術(shù)，BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)有：

（1）設(shè)計管理人員可以更加直觀了解工程信息，提高管理效率。通過3D模型和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取，可以迅速了解設(shè)計是否存在不合理，是否存在遺漏等，避免了花費(fèi)大量時間查看二維圖形，極大地提高了工作效率和準(zhǔn)確度。

（2）減少設(shè)計遺漏及后期設(shè)計變更，進(jìn)而控制投資成本。通過三維建模，各專業(yè)設(shè)計人員相互配合，可以更直觀了解各專業(yè)間的關(guān)系，是否存在“打架”的情況，并實(shí)時進(jìn)行調(diào)整，一方面避免為后期施工帶來風(fēng)險，另一方面減少甚至避免設(shè)計變更，最大限度優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)而控制投資成本。

（3）實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、成本和檔案管理信息化，實(shí)現(xiàn)無紙化電子簽字、簽章及存檔。BIM技術(shù)結(jié)合云平臺技術(shù)，可實(shí)時了解設(shè)計進(jìn)度情況，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計進(jìn)度，簽字、簽章及存檔通過平臺進(jìn)行，可以實(shí)現(xiàn)無紙化，并且具有質(zhì)量責(zé)任可追溯、減少工程資料造假及工程資料檢查智能化等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用存在問題

BIM技術(shù)雖然應(yīng)用廣泛，但是這一技術(shù)尚未在我國完全落地，在城市軌道交通設(shè)計管理中依然存在下述問題。

3.2.1 前期條件準(zhǔn)備不足

軌道交通設(shè)計涉及的專業(yè)多且復(fù)雜，一方面軟件和硬件區(qū)別于當(dāng)前的二維建模模式，電腦的硬件和軟件無法與BIM技術(shù)相匹配，另一方面相關(guān)人員對BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)深度不夠，不能熟練操作BIM，導(dǎo)致設(shè)計周期變長，工作效率低下。

3.2.2 缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)

我國雖然針對建筑行業(yè)建立了GB/T 51212-2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是不同行業(yè)間需要有自己的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)城市依然沒有統(tǒng)一的城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建模規(guī)則和建模流程等不一致，使得建模隨意，資源利用率低，工作充分且無用。

3.2.3 BIM平臺選擇不合理

我國大量軟件開發(fā)商對BIM平臺進(jìn)行開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)模型和數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息共享，BIM平臺多種多樣，但對于平臺的選擇尚在初級階段，沒有選擇的標(biāo)準(zhǔn)，主要以價格為主，而對于平臺的深度要求并未有深入的認(rèn)知，進(jìn)而不能合理地選擇BIM平臺，易出現(xiàn)應(yīng)用效果不理想、資源浪費(fèi)等問題。

4 BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理中應(yīng)用建議

針對BIM技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計管理中應(yīng)用存在的問題，提出幾點(diǎn)建議。

（1）軟件的選擇首先一定要按照三維建模、碰撞檢查及3D可視化等要求進(jìn)行配備，其次一定要注重電腦和軟件間的兼容性，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。注重設(shè)計人員和管理人員的技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)不只是停留在表面，應(yīng)該督促掌握一門新技術(shù)，達(dá)到熟練的掌握這門技術(shù)，才能縮短設(shè)計周期，提高管理工作效率，更好地控制建設(shè)周期。

（2）現(xiàn)階段各城市應(yīng)建立統(tǒng)一的城市軌道交通BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在全國推廣實(shí)行，設(shè)計單位參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，如構(gòu)建物的名稱，標(biāo)識、顏色等的一致，進(jìn)而統(tǒng)一設(shè)計階段建模規(guī)則和改善建模流程，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享作準(zhǔn)備。

（3）結(jié)合城市軌道交通設(shè)計的深度要求，結(jié)合BIM平臺的性能深入了解，選擇適合城市軌道交通設(shè)計的BIM平臺，能夠?qū)ΜF(xiàn)階段不同主流軟件格式予以支持，能夠清晰展現(xiàn)成本和設(shè)計進(jìn)度，能夠結(jié)合實(shí)際實(shí)現(xiàn)功能的全面性。

5 結(jié)束語

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)也成為城市軌道交通設(shè)計管理的一種趨勢，具有減少設(shè)計變更，控制投資等諸多特點(diǎn)，當(dāng)然要成熟應(yīng)用該技術(shù)，還需要統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)、合理選擇平臺、提高相關(guān)人員的技術(shù)水平，才能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和無紙化管理，優(yōu)化城市軌道交通建設(shè)，提升建設(shè)品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李雪明.BIM技術(shù)在地鐵施工管理的應(yīng)用探討［J］.綠色交通，2019（3）： 250-251.

［2］ 曲藝明.BIM在地鐵車站建筑設(shè)計中的應(yīng)用［J］.市政.交通.水利工程設(shè)計，2019（7）： 151-153.

［3］ 白國鵬.城市軌道交通盾構(gòu)施工新技術(shù)探究［J］.建筑技術(shù)開發(fā).2019（3）： 86-87.

［4］ 王軍.BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電工程中的應(yīng)用［J］.經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（31）.