張峰

摘要：目前在建筑行業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用 BIM 技術(shù)，上海地鐵、北京地鐵、青島地鐵、廣州地鐵、西安地鐵、廈門地鐵、蘇州地鐵等多條軌道交通工程都將其應(yīng)用工程，部分建設(shè)單位已將 BIM 技術(shù)應(yīng)用納入到招標文件中。城市軌道交通工程中應(yīng)用 BIM 技術(shù)的主要針對三維建模和碰撞測試，全面應(yīng)用 BIM 的較少，在地鐵軌道工程 BIM 技術(shù)應(yīng)用方面更無成熟經(jīng)驗可循。本工程研究 BIM 技術(shù)主要在施工場地布置、施工工程量統(tǒng)計、數(shù)字化三維模型建造、施工工序模擬、施工圖圖紙會審、三維技術(shù)交底、交叉專業(yè)三維碰撞檢查、施工進度 4D 模擬、施工安全質(zhì)量、人員定位等在施工中的應(yīng)用。

Abstract： At present， BIM technology has been widely applied in the construction industry， many rail transit projects have applied it， such as Shanghai Metro， Beijing Subway， Qingdao Subway， Guangzhou Metro， Xi'an Subway， Xiamen Metro， Suzhou Metro， etc.， and some construction units have already adopted BIM technology application to the bidding documents. The application of BIM technology in urban rail transit engineering is mainly for 3D modeling and collision testing， the full BIM applications is few， and there is no mature experience in the application of BIM technology in metro track engineering. The paper mainly studies the application of BIM technology in construction site layout， construction engineering quantity statistics， digital three-dimensional model construction， construction process simulation， construction drawing drawing review， three-dimensional technical disclosure， cross-professional three-dimensional collision inspection， construction progress 4D simulation， construction safety quality， personnel positioning and other aspects.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);城市軌道;軌道鋪設(shè);應(yīng)用研究

Key words： BIM technology;urban track;track laying;applied research

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0174-03

1 ?概述

1.1 目前國內(nèi)外BIM發(fā)展情況

建筑信息模型（BIM）的概念最早可以追溯到1970 年代，時任卡內(nèi)基梅隆大學建筑和計算機科學專業(yè)教授Chuck Eastman 于1975 年提出了“Building Description System（BDS）”的概念，可以被視為最早提出的與之相關(guān)的概念。

開展從小范圍、企業(yè)內(nèi)的試驗到局部范圍、多方協(xié)同的實踐，并逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、全生命周期實施應(yīng)用邁進。目前世界多個國家已在建筑行業(yè)提出了 BIM 應(yīng)用要求，并建立了相關(guān)的 BIM企業(yè)級和行業(yè)級應(yīng)用標準。我國建行業(yè) BIM 應(yīng)用相對成熟，已在全力推廣 BIM 技術(shù)的應(yīng)用。同建筑行業(yè)相比，市政、城市軌道行業(yè) BIM 應(yīng)用還處于起步階段，隨著中國鐵路信息化建設(shè)進程步伐的不斷推進，BIM技術(shù)將成為地鐵工程建設(shè)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

然而，目前在城市軌道交通工程中車站機電安裝工程應(yīng)用較為廣泛，且構(gòu)件標準化程度較高。但從目前常用的BIM 軟件來看，也都是為建筑工程量身定做的。主要針對建筑、結(jié)構(gòu)、機電安裝、管線綜合等專業(yè)，功能劃分針對性較強，各自專業(yè)都有“工具”可用。針對如何在以線狀工程為特點的鐵路軌道領(lǐng)域應(yīng)用 BIM 技術(shù)這一課題，急需進行應(yīng)用研究。

施工時需要了解項目所有構(gòu)件的位置、特征及其安裝方式，以往施工都是根據(jù)平面圖、立面圖、剖面圖來施工，有時甚至要靠著想象來建立立體模型，但是以這些看著圖紙想象立體圖的思維方式會因技術(shù)人員的經(jīng)驗、能力而有所差別，而這些差別可能會造成施工中或是施工完成時，與設(shè)計不同，則會產(chǎn)生很多溝通上的問題。

1.2 本項目BIM技術(shù)研究的技術(shù)線路

本科研課題《BIM技術(shù)在廈門地鐵1號線軌道工程施工中的應(yīng)用》由廈門地鐵1號線承擔，廈門地鐵1號線總體呈南北走向，連接了思明區(qū)、湖里區(qū)、集美區(qū)等重要組團，是由本島向北輻射形成跨?？焖龠B接通道的骨干線路。地鐵1號線為南北骨架線，構(gòu)建本島與集美片區(qū)快速跨海連接通道，并服務(wù)于島內(nèi)外火車站。我項目部主要承接了由鎮(zhèn)海路站至高崎站的鐵路鋪軌工作，并基于此線路展開BIM技術(shù)在廈門地鐵1號線軌道工程施工中的應(yīng)用。由于所研究線路的代表性，包括各種施工工藝的復雜性、用運的道床形式的多樣性以及廈門島內(nèi)的地理情況，這對于鋪軌施工是一個很大的難題。（圖1）

2 ?本工程BIM計劃目標及主要研究內(nèi)容

2.1 主要研究目標

本工程實施目標主要是利用 BIM 技術(shù)加強施工管理，通過建立 BIM 施工模型，將 3D 模型與施工進度匹配，并與資源配置、安全控制、勞務(wù)人員定位、場地布置、成本變化等信息集成一體，實現(xiàn)基于 BIM 的施工進度、資源配置、成本、安全、質(zhì)量、應(yīng)急、場地布置等的動態(tài)集成管理及施工過程可視化模擬。本課題主要研究目標如下：①圖紙審核，深化施工圖，實現(xiàn)三維交底。②實現(xiàn)交叉專業(yè)的碰撞檢查，進行虛擬建造，模擬施工工藝。③實現(xiàn)臨建及場地布置 BIM 應(yīng)用。④控制施工進度、成本，實現(xiàn)精細化管理。

2.2 主要研究內(nèi)容

本工程研究 BIM 技術(shù)主要在施工場地布置、施工工程量統(tǒng)計、數(shù)字化三維模型建造、施工工序模擬、施工圖圖紙會審、三維技術(shù)交底、交叉專業(yè)三維碰撞檢查、施工進度 4D 模擬、施工安全質(zhì)量、人員定位等在施工中的應(yīng)用。

2.3 使用的主要軟件

本工程選擇Autodesk 作為 BIM 應(yīng)用研究平臺，確立本次 BIM 技術(shù)應(yīng)用決定選用 Revit 作為建模軟件，fuzor、lumion作為仿真制作軟件，另針對該項目開發(fā)基于Revit 的軌道自動建模插件。

3 ?BIM在廈門地鐵1號線的研究應(yīng)用

3.1 臨建工程建模

采用測量儀器，精確測定出鄧江區(qū)間U型槽鋪軌基地框架坐標，在CAD里按坐標繪制出平面圖，然后導入Revit軟件里，按照廣州地鐵臨建設(shè)施相關(guān)要求，建立U型槽鋪軌基地模型。臨建施工時，利用模型進行仿真模擬，節(jié)約了大量資源，為施工帶來極大的便利。（圖2）

3.2 建立軌道工程標準族庫

BIM 在鐵路方面的應(yīng)用不同于房建項目，基于 Revit 軟件開發(fā)的族庫尚未包涵軌道工程方面，這就需要建模人員把這方面族庫創(chuàng)建完善，才能進行后續(xù)的 BIM 應(yīng)用。建模人員按照設(shè)計圖紙及行業(yè)相關(guān) BIM 建模標準進行族庫存儲歸檔體系的建立，制作的標準族庫如下，同時完成了廈門地鐵1號線工程涉及的扣件、道床、道岔、接觸軌、疏散平臺、軌道等附屬構(gòu)件的自動建模。（圖3-圖5）

3.3 利用BIM圖紙會審

在項目開工前期，項目管理方監(jiān)督施工方用設(shè)計院提供的全套施工圖紙來進行建立模型工作，這樣基于模型的多專業(yè)設(shè)計圖紙校核，在正式施工前消除施工圖上“錯、漏、碰”。以上問題通過圖紙會審得到解決，在施工前已通知設(shè)計院進行設(shè)計變更。類似這樣的問題的及時處理，除避免在正式施工的時候發(fā)生怠工、返工等現(xiàn)象以及杜絕產(chǎn)生廢料等情況的發(fā)生，也提高了工程質(zhì)量，避免工期和成本的浪費，同時也提高一次性安裝的合格率。

其次，基于 BIM 的圖紙會審，審人員通過在三維模型中進行漫游，以顧客的視角對模型內(nèi)部進行查看，發(fā)現(xiàn)軌道工程扣件安裝、道床形式、接觸軌安裝、機電工程互相間的交叉問題。通過搭建模型進行漫游，能夠更直觀清晰的發(fā)現(xiàn)軌道、機電工程、接觸軌安裝、下部結(jié)構(gòu)、人防與防淹工程、隧道排水溝、等專業(yè)間的碰撞圖紙問題，減少變更，節(jié)約工期和成本。

3.4 利用BIM三維技術(shù)交底

項目采用精細化模型、施工過程三維動畫演示、虛擬漫游技術(shù)實現(xiàn)鋪軌基地建設(shè)過程模擬、軌排組裝、鋼彈簧浮置板鋼筋籠組裝、普通道床施工模擬、浮置板道床施工過程模擬，進行三維動畫交底。避免因交底不清楚，帶來的窩工、材料浪費、返工及施工質(zhì)量缺陷等問題。

項目施工過程中，施工藍圖、設(shè)計變更、技術(shù)標準、規(guī)范及驗收標準規(guī)范等技術(shù)文件資料均在施工管理技術(shù)人員手中，管理人員必須通過技術(shù)交底的形式施工技術(shù)要求和安全操作事項等灌輸給具體操作人員。項目基于 BIM 施工模型，利用多功能移動端、 漫游軟件、VR 設(shè)備等三維可視化交底，將項目的 BIM 施工模型模擬，圖文并茂，同時加以必要的視頻等，并對重要部位和關(guān)鍵技術(shù)進行參數(shù)標注，形成三維可視電子文檔?，F(xiàn)場施工人員可以利用該文檔查看三維 BIM 模型、工程結(jié)構(gòu)信息以及對三維模型進行獲取工程數(shù)據(jù)、或利用三維模型對某一結(jié)構(gòu)進行標注。BIM 技術(shù)通過對現(xiàn)場施工多維度、多視角三維交底，更好的適應(yīng)了工程行業(yè)操作人員多為民工，素質(zhì)較低，所以要求交底內(nèi)容盡可能詳盡、針對性強、具有可操作性、要通俗易懂的施工現(xiàn)狀。這種技術(shù)交底方式不僅效率高，同時保證了工程中的每道工序均能按設(shè)計規(guī)范及施工規(guī)范要求執(zhí)行，避免了交叉作業(yè)混亂，保障工程質(zhì)量。

3.5 三維模擬，優(yōu)化方案

針對不同道床形式及土建結(jié)構(gòu)情況分別建模，同時結(jié)合工裝機械設(shè)備等實際情況，進行施工現(xiàn)場模似分析，確定工裝機械設(shè)備配置方案，提前找出沖突點優(yōu)化方案，確保施工順利進行。（圖7-圖8）

3.6 道床工程量、材料量

在初期各種構(gòu)件族的建立過程中，對于各種構(gòu)件的材質(zhì)、單價及各種信息的輸入編輯。然后在項目中對道床進行拼接組合，再通過Revit中的明細表功能，對標段道床進行工程量統(tǒng)計，然后把明細表導出為文本格式。由于Revit中導出的格式為文本格式，所以的把文本復制到Excel中進行二次的編輯處理。所得出的工程量與實際標段的所需工程量相符。（表1）

4 ?結(jié)語

在廈門地鐵1號線項目施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，以廈門BIM課題為基礎(chǔ)，上海城軌公司成立了BIM工作站，并聘請資深BIM專家對分公司骨干進行了培訓。目前《BIM技術(shù)在廈門地鐵1號線軌道工程施工中的應(yīng)用研究》科研項目已取得了初步成果，并代表新運公司參加2017年陜西省第二屆“秦漢杯”BIM應(yīng)用大賽，取得了三等獎的好成績。三維圖紙會審，精細化查找設(shè)計圖紙中的差錯漏碰等情況，發(fā)現(xiàn)圖紙偏差5處，通過及時溝通會審變更，避免了返工，節(jié)省機械、材料及人工費用約24萬元。

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