吳文高

（上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海200125）

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市交通壓力日趨增大。地鐵作為一種新型大運量公共交通方式，在緩解城市交通擁堵，優(yōu)化城市布局，提高城市效率等方面日益發(fā)揮重要作用。BIM技術(shù)具備的可視性、模擬性以及可出圖性，極大地提高了地鐵設(shè)計的質(zhì)量和效率，降低了成本，保障了地鐵建設(shè)的安全和高效。在地鐵項目建設(shè)中的設(shè)計階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用對設(shè)計效率和質(zhì)量至關(guān)重要，這直接影響后期項目的建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量和安全。設(shè)計階段如何最大程度地發(fā)揮BIM應(yīng)用價值，成為當(dāng)前地鐵建設(shè)BIM應(yīng)用的重要課題。

2 規(guī)劃設(shè)計階段BIM的應(yīng)用

在軌道交通建設(shè)中，規(guī)劃階段就有BIM技術(shù)的身影[1]。本階段的BIM應(yīng)用主要包括以下2方面。

2.1 地質(zhì)物探模型創(chuàng)建

基于BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)地質(zhì)模型的創(chuàng)建，通過地質(zhì)模型可方便地進(jìn)行底層分層剝離展示、任意斷面和角度的空間剖切、二維斷面成圖等[2]，能查詢并計算工程范圍內(nèi)的地質(zhì)信息和土方量。

2.2 周邊及沿線周邊環(huán)境模型創(chuàng)建

通過“BIM+GIS”結(jié)合，創(chuàng)建項目周邊及沿線環(huán)境模型，真實反映項目周邊環(huán)境現(xiàn)狀，不僅實現(xiàn)個案的三維信息化管理，而且能實現(xiàn)周邊地理環(huán)境的大場景。為設(shè)計方案決策、場地規(guī)劃布置等方面提供重要依據(jù)。

3 初步設(shè)計階段BIM的應(yīng)用

在初步設(shè)計階段，BIM技術(shù)除了能實現(xiàn)不同設(shè)計人員協(xié)同設(shè)計之外，本階段的BIM應(yīng)用主要包括以下幾方面。

3.1 土建、機電模型創(chuàng)建

不同專業(yè)設(shè)計人員通過BIM軟件各自協(xié)同創(chuàng)建各自專業(yè)模型，通過模型協(xié)同創(chuàng)建，能時刻關(guān)注設(shè)計的進(jìn)度和工作進(jìn)程，能有效提高工作效率和質(zhì)量，實現(xiàn)工時設(shè)計[3]，及時洞察設(shè)計方案缺陷并解決。

3.2 方案比選與優(yōu)化

通過不同方案模型的創(chuàng)建，利用BIM技術(shù)的可視化和模擬性，真實直觀展示不同方案的優(yōu)缺點（見圖1），加強方案匯報效果，提高溝通效率，實現(xiàn)不同方案的比選與優(yōu)化。

圖1 某地鐵站屋頂內(nèi)襯板裝修方案

4 施工圖設(shè)計階段BIM的應(yīng)用

施工圖設(shè)計階段設(shè)計方案相對穩(wěn)定，通過BIM技術(shù)，可對軌道交通項目進(jìn)行深化設(shè)計，本階段的BIM應(yīng)用主要包括以下幾方面。

4.1 管線綜合與碰撞檢查

地鐵項目涉及專業(yè)眾多，機電管線種類繁雜且數(shù)量多，通過應(yīng)用BIM技術(shù)，能對管線進(jìn)行綜合排布，借助軟件自動檢測功能，能全面、整體地觀測項目各方面，集中突破難點，并提取出關(guān)鍵變化部分，有針對性地進(jìn)行改進(jìn)[4]，解決管線碰撞問題。通過與支吊架模型的結(jié)合優(yōu)化，不僅能充分考慮設(shè)備及管線的檢修空間，而且能實現(xiàn)管線排布的合理性、經(jīng)濟(jì)型、人文性和美觀性。

4.2 空間優(yōu)化

基于BIM模型，設(shè)置車站房間凈空要求，逐一排查房間凈空高度，針對不滿足凈空要求的房間進(jìn)行調(diào)整，針對重點區(qū)域進(jìn)行空間優(yōu)化（見圖2）。

圖2 某地鐵站空間優(yōu)化調(diào)整圖

4.3 支吊架優(yōu)化設(shè)計

通過BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合時，對支吊架設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采取支吊架綜合安裝，充分利用空間，盡力避免支吊架散落布置，避免材料資源浪費。

4.4 機電管線出圖

通過BIM技術(shù)實現(xiàn)機電管線綜合排布后，把通過BIM軟件調(diào)整好的機電管線導(dǎo)成CAD圖紙，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，圖紙包括管綜平面圖、管綜剖面圖、單專業(yè)平面圖等。

4.5 二次結(jié)構(gòu)出圖及預(yù)留孔洞檢查

為避免后期施工對二次結(jié)構(gòu)的砸、敲，運用BIM技術(shù)對每一面二次結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)行立面出圖（見圖3），對墻體孔洞進(jìn)行梳理和檢查，并快速標(biāo)注和定位每一面墻體孔洞大小和類型。通過二次結(jié)構(gòu)出圖，能顯著提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。

圖3 某地鐵站二次結(jié)構(gòu)出圖

4.6 墻面箱柜整合

通過BIM技術(shù)對車站各專業(yè)墻面箱柜布置進(jìn)行優(yōu)化、整合，明確安裝方式、定位安裝位置，制訂出整合方案。依照箱柜由大及小，由高及低的原則，實現(xiàn)箱柜布置錯落有序，美觀合理，每一面墻體箱柜通過BIM圖冊（見圖4）下放至施工單位，精確指導(dǎo)施工，確?，F(xiàn)場實施與模型的一致性，實現(xiàn)箱柜布置落地性實施。

圖4 某地鐵站35kV開關(guān)柜室圖冊示意圖

4.7 工程量復(fù)核

通過BIM軟件提取土建的工程量、風(fēng)水電等機電的工程量，與投資監(jiān)理單位的工程量復(fù)核，提高工程造價的準(zhǔn)確性。

4.8 車站設(shè)備運輸路徑復(fù)核

通過三維模型，能直觀了解車站設(shè)備的運輸路徑，了解運輸路徑是否合理以及設(shè)備運輸時需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證后期車站的設(shè)備順利安裝。

4.9 裝修效果仿真

在地鐵站信息模型中添加材質(zhì)信息、顏色信息、光源信息等，模擬實景效果（見圖5），優(yōu)化裝修設(shè)計方案。

圖5 某地鐵站站廳層及站臺層裝修示意圖

5 問題與建議

5.1 不同階段的模型傳遞問題

地鐵項目建設(shè)主要包括設(shè)計階段、施工階段和運維階段。由于各階段所需要應(yīng)用的側(cè)重點不同，模型的深度以及構(gòu)件的劃分會有差異，導(dǎo)致不同的模型在不同的應(yīng)用階段不具有繼承性及傳遞性。比如，設(shè)計施工圖階段的模型反映的是各專業(yè)設(shè)計需要表達(dá)的內(nèi)容，不會考慮到施工過程中施工工序的問題，所以模型在傳遞到施工階段的時候，需要施工單位根據(jù)現(xiàn)場的實際情況重新建立模型，不能做到“一模到底”。

5.2 各種BIM軟件的兼容性問題

目前，國內(nèi)在BIM應(yīng)用中的軟件有AutoDesk Revit系列、Bentley Macro Sation系列等。不同的BIM軟件會有不同的側(cè)重點，不是全部的建模軟件都適合所有的模型建立，例如，Revit系列在建筑三維設(shè)計方面比較優(yōu)秀，Bentley Macro Sation系列則更側(cè)重于基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計，如果需要把建筑模型與基礎(chǔ)設(shè)施模型體現(xiàn)在同一個模型里，就會面臨不同軟件設(shè)計的模型是否可以合并的問題，因此，需要打破軟件之間的兼容性問題。如果可以解決，可以極大地提高模型的利用率。

5.3 BIM應(yīng)用自動化的程度不高

BIM軟件還不能完全做到設(shè)計人員只要輸入相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，就可以生成相應(yīng)的設(shè)計模型，尤其是在市政等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，如樁基的模型建立，還是需要手動建立，所以還需要不斷地迭代開發(fā)產(chǎn)品，逐步實現(xiàn)工作的半自動化到全自動直至智能化。

5.4 BIM從業(yè)人員的專業(yè)化知識有待提高

一個合格的建筑信息模型從業(yè)人員不僅需要會建模，更需要有專業(yè)的設(shè)計素養(yǎng)，但目前兩者兼顧的BIM從業(yè)人員極少，需要培養(yǎng)更多的專業(yè)化的從業(yè)人員。

軌道交通領(lǐng)域BIM技術(shù)的發(fā)展需要新一代的科研人員繼續(xù)加大BIM軟件的開發(fā)，提高從業(yè)者的專業(yè)水平，最大程度地發(fā)揮BIM的價值，共同推動BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

6 結(jié)語

目前，地鐵項目中BIM技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但實際應(yīng)用效果并不是很理想，BIM技術(shù)優(yōu)勢并沒完全凸顯，很大一部分原因是項目參建方還不夠重視。同時，BIM應(yīng)用體系也不夠完善，BIM應(yīng)用具有很大的隨機性。非系統(tǒng)性的應(yīng)用，使得BIM價值發(fā)揮有限。BIM技術(shù)需要項目各參建方共同努力并且加以推廣，制訂地鐵BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，落實各參建單位BIM應(yīng)用能力，最大程度地發(fā)揮BIM技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用價值。