龐曉磊， 馬汝巖

（1.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司 天津分公司，天津300381；2.天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通運(yùn)營(yíng)管理有限公司，天津300381）

隨著建筑信息化的推廣，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性特點(diǎn)[1]的BIM技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。2006年，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)發(fā)布了為期15年的BIM發(fā)展路線規(guī)劃，計(jì)劃在其軍事建筑項(xiàng)目使用BIM 技術(shù)[2]。我國(guó)也大力推行BIM 技術(shù)發(fā)展，2016 年發(fā)布《2016—2020 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，BIM 成為“十三五”建筑業(yè)重點(diǎn)推廣的五大信息技術(shù)之首[3]。2017 年，國(guó)家和地方加大BIM政策與標(biāo)準(zhǔn)落地。

1 城市軌道交通工程應(yīng)用BIM必要性

城市軌道交通工程線路長(zhǎng)、周期長(zhǎng)、工程專業(yè)多、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)多[4]，引入先進(jìn)的信息管理技術(shù)非常必要[5]。

在設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)可有效解決圖紙錯(cuò)漏碰缺，基于相同“數(shù)據(jù)庫(kù)”的協(xié)同工作機(jī)制可減少各專業(yè)間資料互提、溝通配合的時(shí)間。

在施工階段，利用BIM技術(shù)能提前合理規(guī)劃施工場(chǎng)地，優(yōu)化施工機(jī)械方案，節(jié)省人力物力，減少施工返工。

軌道交通工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)多、資料雜，傳統(tǒng)方式難以實(shí)現(xiàn)資料管控，數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)困難，運(yùn)營(yíng)維護(hù)更是難上加難。利用BIM技術(shù)，將工程項(xiàng)目中各資料數(shù)據(jù)集于信息模型中，通過(guò)BIM 管理平臺(tái)調(diào)用工程數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確定位風(fēng)險(xiǎn)源，高效運(yùn)營(yíng)維護(hù)設(shè)備。

2 應(yīng)用實(shí)踐

2.1 工程概況

天津?yàn)I鐵1 號(hào)線云山道站建筑面積為26 502.8 m2，總長(zhǎng)度為539.7 m，寬為21.1 m，高為13.8 m；車站主體為12 m 寬地下島式車站，共兩層，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層。

2.2 工程重難點(diǎn)分析

1）本站為非標(biāo)準(zhǔn)化車站，空間窄小且狹長(zhǎng)，還涉及遠(yuǎn)期地塊商業(yè)開發(fā)。數(shù)據(jù)信息量大，維護(hù)成本高并且車站主體上方存在一條景觀河，施工存在一定隱患。

2）本站位于濱海新區(qū)核心地段，外部市政管網(wǎng)和內(nèi)部配套管線專業(yè)多，錯(cuò)綜復(fù)雜，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工難以保證工程質(zhì)量和工期。

2.3 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

2.3.1 三維可視化

為準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，應(yīng)用BIM技術(shù)體現(xiàn)車站與周邊構(gòu)筑物的空間關(guān)系，展示車站站位、線位、附屬結(jié)構(gòu)等，見(jiàn)圖1-圖3。

圖1 三維軸測(cè)

圖2 車站周邊環(huán)境

圖3 車站內(nèi)部漫游

通過(guò)BIM模擬，技術(shù)人員可以提前以第一視角對(duì)車站內(nèi)部公共區(qū)域、設(shè)備用房及走廊進(jìn)行空間合理化布局，利于方案比選，輔助方案合理性優(yōu)化。

2.3.2 圖紙錯(cuò)漏碰缺檢查

傳統(tǒng)二維圖紙難以全方面反映設(shè)計(jì)思路；同時(shí)，多專業(yè)交叉融合，不可避免圖紙錯(cuò)漏碰缺，城市軌道交通工程項(xiàng)目亦是如此。利用BIM模型，改變平面上構(gòu)筑物位置，立面上即可同步更新，保證平立剖面的準(zhǔn)確性。在本車站應(yīng)用BIM技術(shù)，共避免設(shè)計(jì)階段圖紙錯(cuò)漏碰缺21 處，施工階段場(chǎng)地圖紙錯(cuò)漏碰缺5 處，節(jié)約工期約45 d，大大節(jié)省投資成本。

2.3.3 管線綜合設(shè)計(jì)

在城市軌道交通項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)中，管線綜合設(shè)計(jì)作用尤為突出。本站管線綜合設(shè)計(jì)BIM 應(yīng)用制定一套正向設(shè)計(jì)工作流程，見(jiàn)圖4。

圖4 管線綜合設(shè)計(jì)流程

應(yīng)用BIM 技術(shù)可以進(jìn)行三維空間管線的模擬碰撞檢查，不僅可在設(shè)計(jì)階段徹底消除硬碰撞且能優(yōu)化凈空和管線排布方案，達(dá)到正向設(shè)計(jì)出圖的目的。同時(shí)，也可以減少設(shè)備管線碰撞引起的拆裝、返工和浪費(fèi)。見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 車站管線綜合設(shè)計(jì)

圖6 BIM正向設(shè)計(jì)

2.3.4 孔洞預(yù)留檢查

傳統(tǒng)二維管線綜合設(shè)計(jì)普遍存在質(zhì)量通病就是孔洞遺漏，預(yù)埋孔洞不準(zhǔn)確問(wèn)題，造成機(jī)電安裝時(shí)，再進(jìn)行鑿墻開洞，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還增加成本，嚴(yán)重的甚至還會(huì)破壞結(jié)構(gòu)，留下質(zhì)量安全隱患。

本站在設(shè)計(jì)階段利用BIM 空間預(yù)留孔洞技術(shù)，提前對(duì)結(jié)構(gòu)樓板上管線預(yù)留孔洞進(jìn)行精確定位，而且還能與土建單位更好地協(xié)同作業(yè)，減少上述麻煩和隱患。

2.3.5 房間面積明細(xì)統(tǒng)計(jì)

房間面積指標(biāo)涉及使用功能及消防驗(yàn)收，本項(xiàng)目利用建筑施工圖模型，提取車站內(nèi)站廳、站臺(tái)及設(shè)備區(qū)域各房間面積信息，精確統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)常用面積指標(biāo)并且在模型修改過(guò)程中，發(fā)揮關(guān)聯(lián)修改作用，實(shí)現(xiàn)精確快速統(tǒng)計(jì)，輔助進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)測(cè)算，優(yōu)化房間布置方案。

2.4 施工階段的應(yīng)用

2.4.1 場(chǎng)地布置模擬

根據(jù)施工方案部署，利用BIM軟件對(duì)不同施工階段的施工場(chǎng)地臨時(shí)設(shè)施見(jiàn)模，準(zhǔn)確合理劃分施工場(chǎng)地生產(chǎn)、生活區(qū)域，形象展示九牌一圖等安全文明標(biāo)識(shí)標(biāo)語(yǔ)；確定行車路線，制作模擬視頻進(jìn)行施工場(chǎng)地臨時(shí)設(shè)施布置預(yù)演展示；發(fā)現(xiàn)各專業(yè)工種之間及各工程之間的干擾，輔助調(diào)整施工場(chǎng)地臨時(shí)設(shè)施的位置來(lái)優(yōu)化平面布置方案；除此外，輔助項(xiàng)目前期各專項(xiàng)（征地、拆遷、園林伐移等）溝通交流、促進(jìn)方案穩(wěn)定。見(jiàn)圖7。

圖7 場(chǎng)地布置模型

2.4.2 交通導(dǎo)行模擬

根據(jù)施工單位的交通導(dǎo)行圖紙搭建BIM模型，分別從現(xiàn)狀、主體結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)三個(gè)建設(shè)階段模擬不同工況下的交通導(dǎo)行方案，以動(dòng)態(tài)模擬演示的方式展現(xiàn)，分析方案的可行性，輔助各方溝通交流、促進(jìn)方案穩(wěn)定。見(jiàn)圖8。

圖8 交通導(dǎo)行模擬

2.4.3 市政管線切改模擬

根據(jù)相關(guān)單位所提供的地下管線切改方案，展示地下管線現(xiàn)狀及各階段切改方案，直觀地查看管線與周圍地形、道路、建筑物的空間關(guān)系。針對(duì)切改后管線與現(xiàn)有管線的位置關(guān)系進(jìn)行碰撞檢查，輔助各方溝通交流、促進(jìn)方案穩(wěn)定。本車站搬遷管線種類共6種，涉及雨水、熱力、通訊、電力、燃?xì)夂洼斉渌?；主要位置在主體結(jié)構(gòu)上方及A、B 出入口上方。利用BIM 技術(shù)模擬管線搬遷，輔助施工單位專項(xiàng)匯報(bào)，節(jié)約實(shí)際施工工期約60 d，避免管線碰撞問(wèn)題42處。見(jiàn)圖9。

圖9 典型示例

2.4.4 安全風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控

應(yīng)用BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控。本站地理位置特殊，車站南側(cè)高樓聳立，建筑邊界到車站主體最近距離32.12 m，風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控至關(guān)重要，共涉及9 種類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)，含建筑物豎向位移、地下管線豎向位移、地表沉降、地下水位、支護(hù)樁（墻）頂豎向位移、支護(hù)樁（墻）頂水平位移、混凝土支撐、鋼支撐軸力和立柱結(jié)構(gòu)豎向位移。利用BIM技術(shù)，提前對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)點(diǎn)預(yù)埋階段和后續(xù)施工階段中帶來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行模擬。在預(yù)埋階段前，對(duì)車站周邊建筑物、地表及地下管線等豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立模型；在后續(xù)施工過(guò)程中，對(duì)車站周邊地下水位、支護(hù)樁（墻）、混凝土支撐軸力、鋼支撐軸力和立柱結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立模型，從全方位對(duì)車站結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜進(jìn)行監(jiān)控；最后通過(guò)數(shù)據(jù)協(xié)同，將場(chǎng)地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步至風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)控，形象、直觀、便捷。見(jiàn)圖10。

圖10 風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)點(diǎn)模型

2.4.5 施工進(jìn)度模擬

根據(jù)施工單位提供的施工組織計(jì)劃和車站結(jié)構(gòu)圖，分24個(gè)施工段對(duì)主體及附屬結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行拆分，將墻、梁、板和柱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化編碼，分區(qū)分構(gòu)件與實(shí)際進(jìn)度相匹配，形成施工進(jìn)度信息管理模型。通過(guò)Navisworks 軟件對(duì)其進(jìn)行4D 進(jìn)度模擬，展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工任意進(jìn)度情況，便于建設(shè)方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度合理管控。

3 結(jié)論

本工程利用BIM技術(shù)輔助設(shè)計(jì)和施工，優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，完善施工方案，減少錯(cuò)漏碰缺現(xiàn)象；從工程進(jìn)度、質(zhì)量和安全等多個(gè)應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行分析，可為其他項(xiàng)目在軌道交通方面的BIM應(yīng)用實(shí)施提供一定參考?！酢?/p>