王咸鋒，黃妙燕

（廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑信息系，廣東廣州 510450）

基于BIM技術(shù)的碰撞檢測在地鐵工程中的應(yīng)用研究

王咸鋒，黃妙燕

（廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑信息系，廣東廣州 510450）

BIM技術(shù)是建筑業(yè)近年來發(fā)展很快的一項(xiàng)新技術(shù)，碰撞檢測是BIM技術(shù)在建設(shè)工程中的一項(xiàng)重要應(yīng)用.本文論述了碰撞檢測的種類以及應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測的方法，并以廣州地鐵9號線岐山車輛段工程和倫敦維多利亞地鐵站擴(kuò)建工程為例，介紹了如何應(yīng)用BIM模型進(jìn)行碰撞檢測、軟碰撞檢測以及間隙碰撞檢測的應(yīng)用.

建筑信息模型（BIM）；碰撞檢測；地鐵工程

1 BIM與地鐵工程

1.1 BIM簡介

上個世紀(jì)的90年代，建筑工程中的信息化建模技術(shù)的研究逐漸成熟并被用到建筑軟件開發(fā)中.在Graphisoft、Bentley等公司應(yīng)用信息化建模技術(shù)的基礎(chǔ)上，2002年Autodesk公司首次提出建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的概念.建筑信息模型這一名稱迅速得到學(xué)術(shù)界和其它軟件開發(fā)商的廣泛認(rèn)同，BIM也成為建筑工程軟件開發(fā)商采用的主流技術(shù).

2007年美國頒布的《美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)》第一版第一部分(NBIMS-v1-p1)對BIM給出了如下定義：“Building Information Modeling是一個建立設(shè)施電子模型的行為，其目標(biāo)為可視化、工程分析、沖突分析、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)檢查、工程造價(jià)、竣工的產(chǎn)品、預(yù)算編制和許多其他用途.”［1］

換句話說，BIM就是在一個建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營以及管理過程中，創(chuàng)建和應(yīng)用一一對應(yīng)的、內(nèi)部協(xié)調(diào)的、可計(jì)算的信息.在創(chuàng)建信息時，并不局限于建筑物三維模型幾何信息，還包含了設(shè)施的物理特性和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目生命周期信息，涉及到建設(shè)工程全過程各個方面的項(xiàng)目信息，強(qiáng)調(diào)對信息完全數(shù)字化；在應(yīng)用信息時，支持建設(shè)工程中各種運(yùn)算形式及應(yīng)用要求，可以隨時給模型增添各種工程信息，滿足設(shè)計(jì)、建造、管理的各種需求.

因此，在工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，在建造之前首先要在計(jì)算機(jī)上建立起一個虛擬的建筑物，這個虛擬建筑物上的所有信息和在實(shí)際地點(diǎn)要建的真實(shí)建筑物上的信息具有一一對應(yīng)的關(guān)系，這個虛擬的建筑物其實(shí)就是一個信息化的3D建筑模型，也就是BIM模型.這樣，在該建筑物整個設(shè)計(jì)和施工的過程都可以利用這個BIM模型進(jìn)行工程分析和科學(xué)管理.例如，可以在BIM模型上檢查建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備的設(shè)計(jì)布置有沒有沖突，內(nèi)部空間是否適宜；可以在BIM模型上對施工計(jì)劃和施工方案進(jìn)行分析模擬，充分利用空間和資源，消除沖突，得到最優(yōu)施工計(jì)劃和方案；等等.這樣就可以將設(shè)計(jì)和施工的各種錯誤消滅在建造之前，然后才進(jìn)行真實(shí)建筑物的建造，從而使錯誤的發(fā)生降低到到最少，保證工期和工程質(zhì)量.這個BIM模型隨著建造過程的發(fā)展而不斷將各種工程信息充實(shí)到模型中.應(yīng)用BIM的目標(biāo)就是為了實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目的高效、優(yōu)質(zhì)、低耗，縮短工期和降低成本.

目前，BIM在我國的應(yīng)用發(fā)展得很快，在上海中心大廈、廣州東塔、北京銀河SOHO、貴州省平塘縣射電天文望遠(yuǎn)鏡等一系列工程上取得了顯著成效.為指導(dǎo)和推動BIM的應(yīng)用，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2015年7月印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，在該文件的指引下，BIM正在我國建筑業(yè)中引發(fā)一場革命.工程實(shí)踐證明，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以從根本上解決以往項(xiàng)目在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)各個階段之間的信息斷層，實(shí)現(xiàn)建筑生命全周期的信息化管理，從而提高了建筑工程項(xiàng)目的勞動生產(chǎn)效率，提高工程質(zhì)量，縮短工期和減少浪費(fèi). BIM的應(yīng)用將是我國建筑業(yè)未來發(fā)展的方向.

1.2 地鐵工程應(yīng)用BIM的效益顯著

近幾年，我國各個大城市都在大力發(fā)展軌道交通，城市地鐵建設(shè)和發(fā)展突飛猛進(jìn).

地鐵工程具有工程投資大、參與專業(yè)多、施工周期長、施工項(xiàng)目多、施工場地狹窄、技術(shù)復(fù)雜、返工修改問題突出等特點(diǎn).特別在管線綜合施工中，要在非常有限的空間內(nèi)將通風(fēng)、空調(diào)、消防、電力、通信、信號、綜合監(jiān)控等十幾個專業(yè)的管線系統(tǒng)，按照它們與建筑、結(jié)構(gòu)間的空間關(guān)系，合理布置、安裝好.在工程設(shè)計(jì)和施工中稍有不慎，就會造成返工和浪費(fèi)，并拖延工期，影響面很大.

隨著早幾年國內(nèi)在建筑設(shè)計(jì)、施工領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)的引入，并在應(yīng)用中取得良好的效益，這兩年地鐵工程也開始探索BIM技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用.根據(jù)目前的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，未來BIM技術(shù)可以在地鐵工程前期、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等各個階段中發(fā)揮重大作用.

上海地鐵11號線龍耀路車站在交付營運(yùn)時所提交的技術(shù)資料中有這樣一組數(shù)據(jù)：該站機(jī)電設(shè)備安裝工程應(yīng)用BIM技術(shù)，建立了數(shù)據(jù)模型，事前檢測各類管線碰撞112處，自行規(guī)避93處，報(bào)設(shè)計(jì)修訂19處，大幅減少各專業(yè)摩擦、返工和誤工，有效降低費(fèi)用30%，節(jié)省工期約10%，并為后期維護(hù)管理帶來了潛在效益.［2］由此可以看到地鐵工程應(yīng)用BIM所產(chǎn)生的顯著效益.

2 碰撞檢測

BIM技術(shù)在地鐵工程不同階段有多方面的應(yīng)用，本文主要探討B(tài)IM技術(shù)在碰撞檢測中的應(yīng)用.

2.1 碰撞的產(chǎn)生

在空間中，兩個不可穿透的圖形對象是不可能同時包含有相同的空間區(qū)域的.如果發(fā)生了這樣的情況，即產(chǎn)生了交集，那就是發(fā)生了碰撞.在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會發(fā)生如圖1那樣的情況，不同專業(yè)的管線之間或者管線與結(jié)構(gòu)梁柱之間發(fā)生了碰撞.

圖1 供電管溝與綜合管溝、給水管發(fā)生碰撞

隨著地鐵工程的規(guī)模越來越大，自動化程度越來越高，附帶的功能越來越多，各種管線也越來越多.管線增多與對建筑空間的利用率要求越來越高是一個矛盾.而且在實(shí)際工程中，大部分的管線設(shè)計(jì)圖紙都沒有達(dá)到完全滿足現(xiàn)場施工所要求的深度，錯漏之處比比皆是，若按圖施工必然會遇到很多碰撞問題，有不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碰撞、不同管線的碰撞，也有管線與結(jié)構(gòu)的碰撞.因此，在實(shí)際施工之前，對施工圖紙進(jìn)行進(jìn)一步的審核檢查是十分必要的，以解決各種碰撞問題.這些碰撞問題的產(chǎn)生原因有多種，一是目前廣泛采用的2D施工圖難以立體地反映各種管線之間的關(guān)系，另一種是在設(shè)計(jì)過程中，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員對信息交流不夠充分而導(dǎo)致.特別當(dāng)管線非常密集的時候，就更容易產(chǎn)生碰撞.

2.2 碰撞的類型

碰撞的類型一般分為三類：硬碰撞、軟碰撞和間隙碰撞.［3］

硬碰撞是指兩實(shí)體在空間上存在交集.在設(shè)計(jì)階段如果各專業(yè)間沒有做好統(tǒng)一標(biāo)高的規(guī)定，就會在建筑構(gòu)件與管道之間、或者不同管道之間發(fā)生硬碰撞.

軟碰撞是指兩個對象在空間上存在交集，也就是發(fā)生了碰撞，但這種碰撞在一定的范圍內(nèi)是允許的.通過碰撞檢測控制實(shí)現(xiàn)對象之間的軟碰撞，一般會應(yīng)用在一些基礎(chǔ)工程中.

間隙碰撞，是指兩實(shí)體雖然在空間上并不存在交集，但兩者之間的距離比規(guī)定間距要小就被認(rèn)為兩者發(fā)生了間隙碰撞.例如，兩根管道并排架設(shè)時，出于安裝工藝、技術(shù)要求等的考慮，兩者之間必須有一定的間距，否則其設(shè)計(jì)是不合理的，即形成了間隙碰撞.類似的還有出于安全的考慮，各種管道與電氣專業(yè)的橋架、母排有最小間距要求.也可以通過檢查管道與墻上安裝的開關(guān)插座之間的間距是否滿足設(shè)計(jì)要求來判斷開關(guān)插座是否被管道遮擋.

2.3 碰撞檢測的傳統(tǒng)做法

所謂傳統(tǒng)的做法其實(shí)就是用人工的方法.以管線協(xié)調(diào)為例來說明傳統(tǒng)做法是如何進(jìn)行碰撞檢測的.

傳統(tǒng)的管線協(xié)調(diào)的方法是把不同專業(yè)的平面設(shè)計(jì)復(fù)制在不同的透明圖紙上，然后疊放在一起透過光線進(jìn)行相互比較，檢查其是否有重疊、有碰撞.這種靠純?nèi)斯⑴c的做法極其費(fèi)時費(fèi)力，往往要經(jīng)過多次專門的協(xié)調(diào)才能完成.各專業(yè)每個區(qū)域最終出圖時，剖面圖、平面圖所表現(xiàn)的位置、標(biāo)高應(yīng)保持一致.在綜合管線協(xié)調(diào)過程中，剖面圖做調(diào)整時，平面圖也做相應(yīng)調(diào)整.

由于項(xiàng)目的規(guī)模及復(fù)雜程度，以及工作人員的能力很容易造成疏漏，都會影響到管線協(xié)調(diào)的成果.結(jié)果最后造成返工，增加了成本，還延長了工期.因此，傳統(tǒng)的做法弊端不少.

隨著有關(guān)碰撞檢測的研究特別是有關(guān)碰撞檢測算法的研究取得了突破，碰撞檢測算法與BIM技術(shù)結(jié)合起來，碰撞檢測取得顯著的成效，以上的傳統(tǒng)做法已經(jīng)逐步被新技術(shù)所取代.

2.4 碰撞檢測技術(shù)概述

碰撞又可分為靜態(tài)碰撞和動態(tài)碰撞，不同專業(yè)的管線之間或者管線與結(jié)構(gòu)梁柱之間的碰撞屬于靜態(tài)碰撞，而建筑塔吊在吊運(yùn)過程中可能產(chǎn)生的碰撞則屬于動態(tài)碰撞.

碰撞檢測最基本的一點(diǎn)就是確定兩個或多個圖形對象彼此之間是否發(fā)生接觸或穿透.即確定兩個幾何模型是否產(chǎn)生交集，如發(fā)生碰撞，則需確定碰撞點(diǎn).隨著計(jì)算機(jī)3D技術(shù)的發(fā)展，碰撞檢測已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要組成部分.碰撞檢測涉及到3D空間、幾何模型表示、分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、測試方法等，它實(shí)質(zhì)上是通過判斷兩個物體之間的距離（即距離檢測）或重疊與相交（即碰撞檢測）情況來實(shí)現(xiàn)的.

在求解碰撞檢測問題時，往往把3D空間中的碰撞檢測看作兩個幾何體求交集的測試問題.3D幾何體的構(gòu)造比較復(fù)雜，常用的是多邊形模型.［4］構(gòu)成它的基本圖元有三角形面片、四角形面片、四面體等（可以根據(jù)不同的使用場合選擇不同的模型），故其碰撞檢測算法也比較困難.

目前用于碰撞檢測的算法有基于時間域的碰撞檢測算法以及基于空間域的碰撞檢測算法.屬于基于時間域的碰撞檢測算法有靜態(tài)碰撞檢測算法、離散碰撞檢測算法和連續(xù)碰撞檢測算法三類.靜態(tài)碰撞可以采用其中的靜態(tài)碰撞檢測算法，這類問題在計(jì)算幾何中的研究比較深入，其算法目前可達(dá)到較高精度.［5-6］而基于空間域的碰撞檢測算法包括基于物體空間的碰撞檢測算法和基于圖像空間的碰撞檢測算法兩類.對于動態(tài)碰撞采用基于圖像空間的碰撞檢測算法是較好的選擇，這類算法優(yōu)勢在于隨著近年來圖形硬件計(jì)算性能的迅速增長，能有效地利用圖形硬件加速技術(shù)來減輕CPU的計(jì)算負(fù)荷，從而達(dá)到提高算法效率的目的.目前最新的研究還將圖像空間碰撞檢測算法和物體空間碰撞檢測算法結(jié)合起來，利用二者的優(yōu)點(diǎn)增強(qiáng)了算法的功能.［7-8］

2.5 應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測

現(xiàn)以Revit軟件和Navisworks軟件為例來說明怎樣應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測的.

這兩個軟件都是美國Autodesk公司基于BIM技術(shù)開發(fā)出來的產(chǎn)品，彼此之間有很好的兼容性.一般是采用Revit軟件建立起B(yǎng)IM模型的.在實(shí)際的工程中，不同的專業(yè)都會采用Revit軟件建立起本專業(yè)的BIM子模型，然后將建筑子模型、結(jié)構(gòu)子模型、通風(fēng)子模型、給排水子模型等多個專業(yè)子模型綜合在一起再采用Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢測.Navisworks通過數(shù)據(jù)接口擴(kuò)展后可以讀取在Revit平臺上創(chuàng)建的模型數(shù)據(jù)，并能針對模型提供多種仿真與分析功能.只要應(yīng)用Navisworks軟件的Clash Detective命令就能夠識別設(shè)計(jì)中的各種碰撞問題.

項(xiàng)目的規(guī)模越大，設(shè)計(jì)要求的功能越強(qiáng)，參與的專業(yè)越多，發(fā)生碰撞的幾率也就越高.因此，越是大型的項(xiàng)目，越應(yīng)當(dāng)應(yīng)用BIM技術(shù)建立起B(yǎng)IM模型，然后對各個專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電、消防、電梯等）的設(shè)計(jì)進(jìn)行空間協(xié)調(diào)，檢查各個專業(yè)構(gòu)件之間（管道與建筑結(jié)構(gòu)中的梁、柱之間、各專業(yè)的管道之間）的碰撞問題.如發(fā)現(xiàn)碰撞則馬上調(diào)整，這就能較好地避免施工中管道發(fā)生碰撞以及對碰撞處拆除重新安裝的問題.上海市的虹橋樞紐工程，由于沒有應(yīng)用BIM技術(shù)，僅管線碰撞一項(xiàng)所造成的損失就高達(dá)5000多萬元.［9］

在BIM模型上進(jìn)行碰撞檢測的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步為滿足設(shè)計(jì)的凈高要求，預(yù)留足夠的檢修空間、考慮實(shí)際管件采購與制作以及考慮支吊架的制作及安裝對管線的具體位置要求，借助BIM模型進(jìn)行合理布局，以減少錯誤和返工的可能性，并且可以優(yōu)化管線排布，方便施工.同時可以使用碰撞優(yōu)化后的3D管線方案對工人進(jìn)行施工交底，提高施工質(zhì)量.

由于BIM模型是一個真實(shí)建筑物在計(jì)算機(jī)中的虛擬模型，管道、設(shè)備、部件均包含完整的數(shù)據(jù)信息.對于管線安裝后是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及滿足空間尺寸要求，可通過3D管線綜合后得到BIM模型，讓業(yè)主能較好地解決所關(guān)心的問題.

3 應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測

本文結(jié)合工程實(shí)踐介紹在地鐵工程中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢測的情況.

3.1 工程概況

廣州地鐵9號線岐山車輛段II標(biāo)工程，位于廣州市軌道交通9號線的線路起點(diǎn)站飛鵝嶺車站的西北方向，地塊長約850m，寬約266m，各結(jié)構(gòu)工程建筑面積7.29萬m2，工程內(nèi)容包括土建、機(jī)電設(shè)備安裝、軌道和電務(wù)工程四大領(lǐng)域，涵蓋站場道路、房屋、軌道、供電、通信、信號、工藝設(shè)備、給排水、通風(fēng)空調(diào)、動力照明、防災(zāi)報(bào)警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、門禁、安防等23個專業(yè).參與施工的工種多、專業(yè)多，再加上工期緊、施工場地狹窄，如何在有限的工期內(nèi)協(xié)調(diào)好各個專業(yè)的施工，減少彼此的干擾以及由此造成的窩工、返工，成了保證工期的關(guān)鍵.

本工程的BIM建模是采用Revit軟件進(jìn)行的，而碰撞檢測則采用Navisworks軟件.

在施工前，項(xiàng)目BIM團(tuán)隊(duì)參與了圖紙審查工作，再通過建模進(jìn)行碰撞檢測發(fā)現(xiàn)問題，將問題整理出來后的結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)方.經(jīng)過多輪的建模、檢測、反饋和調(diào)整，施工圖設(shè)計(jì)滿足了施工要求.

3.2 建筑構(gòu)件與管線碰撞的檢測

3.2.1 碰撞實(shí)例一

在站場一座建筑的原設(shè)計(jì)中空調(diào)新風(fēng)管竟然在結(jié)構(gòu)梁中間穿了過去，風(fēng)管與結(jié)構(gòu)梁發(fā)生了硬碰撞（圖2）.

圖2 原設(shè)計(jì)中空調(diào)新風(fēng)管與結(jié)構(gòu)梁出現(xiàn)了相交碰撞的情況

針對以上碰撞問題，通過修改設(shè)計(jì)將空調(diào)新風(fēng)管的位置調(diào)整到結(jié)構(gòu)梁底下避開了碰撞，修改設(shè)計(jì)優(yōu)化后如圖3.

圖3 將空調(diào)新風(fēng)管的標(biāo)高降到結(jié)構(gòu)梁底下避開了碰撞問題

3.2.2 碰撞實(shí)例二

在車間的原設(shè)計(jì)中，電纜橋架與雨水管、結(jié)構(gòu)柱發(fā)生了碰撞問題，橋架鉆到結(jié)構(gòu)柱和雨水管里面去了（圖4）.

圖4 原設(shè)計(jì)中電纜橋架與雨水管、結(jié)構(gòu)柱出現(xiàn)了相交碰撞的情況

針對這個問題馬上修改設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，將電纜橋架平移適當(dāng)距離后就避開了雨水管和結(jié)構(gòu)柱，設(shè)計(jì)優(yōu)化后如圖5.

圖5 修改設(shè)計(jì)使電纜橋架避開了與雨水管、結(jié)構(gòu)柱的碰撞

3.3 優(yōu)化屋面構(gòu)件的間隙碰撞問題

倉庫屋面板設(shè)計(jì)為雙層現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板（圖6）.通過BIM模型模擬發(fā)現(xiàn)，由于兩層面板之間的間距只有300mm，比較狹窄，小于拆除上層面板底部模板工序所需要的高度，這意味著發(fā)生了間隙碰撞.后來經(jīng)過商議，在上層板的板底增加一層1mm厚的壓型鋼板作為現(xiàn)澆上層板的底模.按此施工后，這一措施的效果不錯，免除了拆除模板的工序，較好地解決了間隙碰撞的問題.

圖6 倉庫兩層屋面板之間的間隙碰撞

3.4 用碰撞檢測進(jìn)行限界檢查

軌道列車在行進(jìn)的過程中，有可能與檢修平臺、接觸網(wǎng)發(fā)生碰撞.本來這是一個動態(tài)碰撞檢測問題，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如果將列車沿軌道運(yùn)動時其外殼的運(yùn)動軌跡看作是一個不可產(chǎn)生碰撞的邊界面，這樣就把一個動態(tài)碰撞檢測問題轉(zhuǎn)化為一個較易解決的靜態(tài)碰撞問題.這樣，我們在BIM模型中分別對軌道列車和檢修平臺以及軌道列車和接觸網(wǎng)進(jìn)行了碰撞檢查，以確定接觸網(wǎng)以及檢修平臺的平面、高程是否會在軌道列車運(yùn)行時存在侵界問題（圖7）.

圖7 固定式架車機(jī)設(shè)備與軌道列車進(jìn)行限界檢查

通過碰撞檢測，檢查出檢修平臺侵界（圖8），這樣列車將會無法通過.這些檢測結(jié)果被提交給圖紙會審使用，為深化設(shè)計(jì)提供重要依據(jù).避免了可能出現(xiàn)的返工及返工造成的浪費(fèi)，確保了軌道列車?yán)浠?、熱滑時能夠順利通過（圖9）.

4 軟碰撞檢測在地鐵工程中的應(yīng)用

圖8 在限界檢查中檢查出檢修平臺侵界，碰到了運(yùn)行中的列車

圖9 接觸網(wǎng)與軌道列車的限界檢查

前面介紹過，軟碰撞檢測是為了控制檢測對象實(shí)現(xiàn)碰撞，確保它們在空間中存在交集.現(xiàn)介紹這種技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用.

英國倫敦維多利亞地鐵站是倫敦最繁忙的地鐵站，近年來，每年的客流量幾乎達(dá)到8000萬人次.為了應(yīng)付與日俱增的客流量，該車站進(jìn)行了升級改造.升級改造的主要工程包括擴(kuò)建售票大廳并增建幾條用作出入口的隧道，以用于修建連接到站臺的自動扶梯和無障礙通道.工程中碰到的最大問題是糟糕的地質(zhì)條件.擴(kuò)建區(qū)域正處在潮濕而松散的沙礫沉積物堆積帶上，地質(zhì)條件相當(dāng)差，在這種地質(zhì)條件中難于進(jìn)行地下工程，而且可供施工的場地非常狹小.

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定使用高壓噴射灌漿技術(shù)來固結(jié)這些潮濕、松散的礫石沉積物，使之能夠?qū)崿F(xiàn)隧道施工.為此施工團(tuán)隊(duì)安設(shè)了2500個噴射灌漿柱，灌漿柱根據(jù)現(xiàn)有設(shè)施情況向不同的方向設(shè)置，灌漿柱在灌漿后的直徑一般是1.6m，設(shè)計(jì)要求相鄰兩根灌漿柱最少要有150mm的重疊.

為確保相鄰兩個噴射灌漿柱在圓心連線的方向上最少有150mm的重疊，使灌漿固化過的地層不再有空隙容納沙礫，為此項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用MicroStation軟件建立起包括現(xiàn)有設(shè)施位置以及噴射灌漿柱的BIM模型，噴射灌漿柱的鉆孔位置和方向都有一個唯一的標(biāo)識在BIM模型中.然后對該模型執(zhí)行軟碰撞檢測，控制相鄰兩個噴射灌漿柱在圓心連線的方向上保證有150mm的重疊（圖10）.在施工中根據(jù)實(shí)際情況在BIM模型中隨時調(diào)整噴射灌漿柱方位，保證灌漿工作按照設(shè)計(jì)的要求完成.［10］

在BIM技術(shù)的支持下，倫敦維多利亞地鐵站順利完成了升級改造.

圖10 倫敦的維多利亞地鐵站擴(kuò)建工程地下條件相當(dāng)復(fù)雜，需要安裝噴射灌漿柱進(jìn)行灌漿以加固松軟地層

5 結(jié)語

在地鐵工程中應(yīng)用BIM技術(shù)具有針對性強(qiáng)、效果顯著等特點(diǎn).對于這種投資大、周期長、場地狹窄、技術(shù)復(fù)雜、參與施工的人員和專業(yè)多的項(xiàng)目，一定要用科學(xué)的方法去組織工程的施工，而BIM技術(shù)為科學(xué)的施工提供了有力的支持.

碰撞檢測在地鐵工程中有廣泛的應(yīng)用，本文介紹了硬碰撞檢測、軟碰撞檢測和間隙碰撞檢測等在地鐵工程中的多種應(yīng)用.除了碰撞檢測之外，地鐵工程還可以應(yīng)用BIM模型對工程進(jìn)行可視化分析、進(jìn)度分析、施工模擬分析等多個方面的應(yīng)用，可以大大優(yōu)化施工方案，縮短工期，降低工程成本，效果十分顯著.

BIM技術(shù)在地鐵施工領(lǐng)域的應(yīng)用還處在不斷開發(fā)階段，BIM技術(shù)為施工企業(yè)開拓了新的項(xiàng)目管理思路.我們期待著更多工程項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)，取得更大的成效.

［1］United States National Building Informa tion Modeling Standard,Version1-Part1:Overview.Principles, Methodologies［S］.

［2］杜振珂，楊德政．三維數(shù)字模型技術(shù)提升地鐵機(jī)電安裝新水平［N］.工人日報(bào)，2015-3-18(6).

［3］劉卡丁，張永成，陳麗娟．基于BIM技術(shù)的地鐵車站管線綜合安裝碰撞分析研究［J］．土木工程與管理學(xué)報(bào)．2015，32(1)：53-58.

［4］M.C.Lin,S.Gottschalk.Collision Detection between Geometric Models:A Survey［C］//In the Proceedings of IMA Conference on Mathematics of Surfaces 1998.1998:37-56.

［5］B.Chazelle.An Optimal Algorithm for Intersection Threedimensional Convex Polyhedra［C］//In Proceedings of 30th annual IEEE symposium on Foundation Computer Science. 1989:586-591.

［6］P.K.Agarwal,M.V.Kreveld.Intersection Queries for Curved Objects［C］//In Proceedings of 7th Annual ACM symposium on Computational Geometry.1991:41-50.

［7］K.E.Hoff III,A.Zaferakis,M.C.Lin,D.Manocha.Fast and simple 2D Geometric Proximity Queries using Graphics Hardware［C］//In Proceedings of ACM Symposium on Interactive 3D Graphics.2001:145-148.

［8］Y.J.Kim,M.C.Lin,D.Manocha.FastPenetrationDepth Estimation Using Rasterization Hardware and Hierarchical Refinement［C］//InSymposiumonComputational Geometry’2003.2003:386-386.

［9］茅洪斌．大趨勢二：基于BIM技術(shù)的造價(jià)管理［DB/ OL］．http://blog.sina.com.cn/s/blog_5e3b679b0100ouf3. html，2011-02-08.

［10］Victoria station upgrade,London［DB/OL］.http://www.ice. org.uk/topics/BIM/Case-studies/Victoria-station-upgrade, 2014-1-15.

［責(zé)任編輯：劉昱］

Study on the Application of BIM Technology-based Collision Detection in Subway Construction Engineering

WANGXianfeng

(Guangdong Construction Vocational Technology Institute,Guangzhou 510450)

BIM technology is a new technology of construction industry developing rapidly in recent years. Collision detection is an important application of BIM technology in construction engineering.This paper discusses the types of collision detection and the application methods of BIM technology for collision detection.Taking Guangzhou Metro Line 9 Qishan depot project and London Victoria Underground Station expansion project as an examples,It describes how the application BIM model collision detection,soft collision testing and reverse collision detection applications.

Building Information Modeling(BIM);Collision detection;Subway construction engineering

TP 39

A

1672-402X（2016）11-0033-07

2016-04-25

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2009A040103002）.

王咸鋒(1977-)，男，海南澄邁人，廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授.研究方向：BIM技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā).