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中鐵第六勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司

1 前言

近年來城市經(jīng)濟(jì)水平快速增長，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，在城市發(fā)展中出現(xiàn)了交通擁堵問題、城市道路通行不暢等問題，對城市發(fā)展和城市居民的生活帶來影響，為充分體現(xiàn)出城市整體價值，發(fā)揮城市綜合功能，就要發(fā)展軌道交通，軌道交通具有較高的安全性，經(jīng)濟(jì)效益較高，而且還具有準(zhǔn)點率高，運輸量大等優(yōu)勢，在城市道路交通發(fā)展中發(fā)揮著重要作用和價值[1]。BIM 技術(shù)憑借其突出的優(yōu)勢在工程交通建設(shè)中得到應(yīng)用，在軌道交通工程項目中可以有效促進(jìn)各方的有效銜接，對工程設(shè)計、工程施工和工程管理進(jìn)行輔助優(yōu)化，由于軌道交通工程的工作量大，施工周期長，在工程設(shè)計中門類較多等特點，增加了施工難度，而BIM 技術(shù)在工程設(shè)計中應(yīng)用，可以有效提高工程設(shè)計效率和精準(zhǔn)度，保障工程施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。

2 BIM技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是建筑信息模型，是將信息技術(shù)和建筑工程相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)化工具，在建筑工程項目設(shè)計、工程管理和工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，在建筑工程項目建設(shè)中應(yīng)用主要是根據(jù)項目施工實際情況，構(gòu)建虛擬的建筑三維模型，通過數(shù)字化技術(shù)為模型提供建筑工程信息庫，信息庫的內(nèi)容與實際情況相符，并將建筑工程的專業(yè)屬性、狀態(tài)信息、建筑物構(gòu)建集合信息、非構(gòu)件對象狀態(tài)信息等融入信息庫中，為產(chǎn)品開發(fā)管理提供信息支持，提高工程信息集成度[2]。在建筑工程項目中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以對工程信息模型進(jìn)行整合和數(shù)據(jù)化處理，從而為與建筑單位、運營單位和設(shè)計單位提供建筑工程項目所需信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，保證在建筑工程項目全生命周期中數(shù)據(jù)信息的有效提供，為建筑項目管理和運營提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

從BIM技術(shù)特點來看，具有明顯的傳遞性，在項目建設(shè)中可以保證各項目建設(shè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息的一致性和聯(lián)系性，在建筑項目建設(shè)的不同時期都可以準(zhǔn)確的捕捉到動態(tài)信息，如在后期發(fā)現(xiàn)建筑工程設(shè)計被篡改，BIM系統(tǒng)可以及時發(fā)生反應(yīng)，無須人工來處理圖紙，在建筑工程各個建設(shè)階段都能體現(xiàn)出最終的工作結(jié)果，提高工作效率，降低經(jīng)濟(jì)成本。在城市軌道交通項目建設(shè)匯中，通過BIM技術(shù)可以有效實現(xiàn)各方的交流和協(xié)商，有利于對軌道交通工程項目建設(shè)過程進(jìn)行實時監(jiān)測，利用專業(yè)知識完成對三維建筑信息模型構(gòu)建，促進(jìn)各方積極開展管線運維和設(shè)備碰撞測試，提高各部門的溝通效率[3]。

3 BIM技術(shù)在城市軌道交通工程設(shè)計中的應(yīng)用

在城市軌道交通工程設(shè)計中BIM 技術(shù)的應(yīng)用效果十分突出，主要應(yīng)用途徑體現(xiàn)在下面五個方面。

3.1 工程前期規(guī)劃

在軌道交通工程設(shè)計中BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在前期規(guī)劃中，軌道交通工程設(shè)計的前期規(guī)劃階段所涉及的內(nèi)容較多，包括對軌道交通線路的規(guī)劃、車站規(guī)模大小規(guī)劃、車站間距規(guī)劃和人流量等，都會對軌道交通工程的實際運行效果有一定的影響，為此在前期規(guī)劃階段需要充分利用BIM 技術(shù)，以及軌道交通工程可行性研究報告，對軌道交通的軌道線路等各方面進(jìn)行統(tǒng)籌計算和分析，為前期規(guī)劃工作提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)作為保障。同時根據(jù)軌道交通工程建設(shè)管線、地質(zhì)、道橋等資料來構(gòu)建城市軌道交通虛擬三維模型，對城市流動人口和分布密度進(jìn)行研究，劃分城市經(jīng)濟(jì)區(qū)域，在此基礎(chǔ)上來選擇和確定軌道交通線路，車站規(guī)模大小及布點，BIM 技術(shù)的應(yīng)用在軌道交通工程設(shè)計前期規(guī)劃工作中發(fā)揮著重要的作用。

3.2 BIM協(xié)同性

BIM技術(shù)在軌道交通工程設(shè)計中的運用還體現(xiàn)在對工程協(xié)同性方面，根據(jù)以往的工程項目經(jīng)驗來看，在工程設(shè)計中經(jīng)常會出現(xiàn)不協(xié)同、成果不集中或設(shè)計分散的情況，這些情況與設(shè)計習(xí)慣與城市網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀不符，在工程設(shè)計實踐中需要加以解決[4]。利用BIM技術(shù)優(yōu)勢，在工程設(shè)計中可以建立虛擬的建筑工程模型，設(shè)計人員可以通過BIM技術(shù)來構(gòu)建實時通信系統(tǒng)或者電子郵件系統(tǒng)，實現(xiàn)對信息的實時共享，在模型構(gòu)建或信息查詢、其他作業(yè)布置中能夠有效實現(xiàn)信息和設(shè)計協(xié)同，提高各部門人員的溝通效率，解決設(shè)計分散或不協(xié)同等問題，有利于構(gòu)建一個完整的BIM模型。

3.3 BIM可視化

在城市軌道交通工程設(shè)計中可以利用BIM技術(shù)來實現(xiàn)可視化分析，由于城市軌道交通工程在設(shè)計中需要綜合考慮城市道路交通情況、工程設(shè)施以及工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的管線布置等，通過BIM 技術(shù)以及實施考察所得的數(shù)據(jù)資料，構(gòu)建車站三維實體模型和交通線路，讓軌道交通線路得到可視化，對工程設(shè)計方案的制定具有重要的現(xiàn)實意義，可以通過城市軌道交通模型對設(shè)計方案進(jìn)行分析和論證，提高設(shè)計方案的可靠性和科學(xué)性，也更容易發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計中存在的問題，保障軌道交通工程設(shè)計及建設(shè)質(zhì)量。

3.4 自動碰撞檢測

自動碰撞設(shè)計也是軌道交通工程設(shè)計中的重要組成部分，在自動碰撞設(shè)計中涉及工作較多，工作量大，而且各類管線分布情況比較復(fù)雜，如果不能通過空間三維立體圖形就不能真實、直觀地反映出區(qū)域內(nèi)管線布置情況，在設(shè)計中就容易出現(xiàn)碰撞失誤，為后期的工程項目建設(shè)埋下隱患[5]。而通過BIM 技術(shù)，可以直觀的展現(xiàn)出軌道交通運行區(qū)間內(nèi)管線分布情況，構(gòu)建三維立體模型，了解軌道交通運行過程中各線路碰撞情況，對立體空間的線路碰撞進(jìn)行自動檢測，確保工程設(shè)計的可靠性，為工程項目設(shè)計方案提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，提高自動碰撞檢測效率和準(zhǔn)確性，在城市軌道交通工程設(shè)計中具有重要的現(xiàn)實意義。

3.5 設(shè)計優(yōu)化

在軌道交通工程設(shè)計中設(shè)計優(yōu)化工作具有突出價值和意義，在立體三維模型構(gòu)建中對bim模型中的部分進(jìn)行修改，實現(xiàn)自動化，其中任何一個部分變更，都會對相應(yīng)部分和內(nèi)容產(chǎn)生變動，在模型和可視化圖形中會實時顯現(xiàn)出變動部分，在施工中就可能會造成工程變更或返工的情況，因此就要加強(qiáng)對工程設(shè)計優(yōu)化[6]。通過項目關(guān)聯(lián)性來對項目設(shè)計方案進(jìn)行討論和優(yōu)化，制定項目方案可行性研究和分析，對設(shè)計方案中的不足之處進(jìn)行優(yōu)化，保證最終設(shè)計方案的執(zhí)行效果。在工程設(shè)計優(yōu)化中通過運用BIM技術(shù)，可以讓設(shè)計效果更加完美，提高設(shè)計方案的可執(zhí)行度。

4 BIM技術(shù)在城市軌道交通工程設(shè)計中運用的案例分析

以某影視城地鐵項目為例，在工程項目建設(shè)初期使用了BIM技術(shù)，到工程設(shè)計圖出圖和項目建設(shè)全過程中都使用了BIM技術(shù)。影視城地鐵項目設(shè)計中，通過BIM 技術(shù)完成了對工程項目草圖、設(shè)計方案、建模和施工圖出圖等工作，充分體現(xiàn)出BIM技術(shù)的協(xié)同性作用，在設(shè)計方案制定中BIM 技術(shù)提供了更加可靠和規(guī)范的參考依據(jù)。

在BIM技術(shù)設(shè)計中，為提升BIM技術(shù)運用規(guī)范合理，建筑企業(yè)和設(shè)計單位需要制定出BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對軌道交通工程項目設(shè)計工作進(jìn)行歸納，根據(jù)實際情況制定設(shè)計步驟，掌握BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)文件，數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)等，對工程項目進(jìn)行歸納，總結(jié)不同專業(yè)出圖樣板文件，在樣板文件中體現(xiàn)出建模和制圖效果[7]。另外，由于軌道交通工程項目的建設(shè)相對比較復(fù)雜，工程周期長，且需要不同專業(yè)的配合，在工程設(shè)計中還要通過三維工具來獲取二次開發(fā)接口，設(shè)計人員需要自行編寫程序代碼，對不同工具插件進(jìn)行定制化設(shè)置，確保設(shè)計工作更加簡單，在車站建筑中通過API 接口將二維模型轉(zhuǎn)化呈三維信息，提高建模效率。在應(yīng)用車站結(jié)構(gòu)設(shè)計時要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行開發(fā)，確保模塊化構(gòu)件得到重復(fù)運用。在隧道模型建模中，還可以通過dynamo軟件來進(jìn)行變成，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，通過樣板文件的管片族，構(gòu)建包含有軌道、通道及電纜等的三維模型，確保管片模型精準(zhǔn)[8]。在區(qū)間設(shè)計中需要根據(jù)線路相關(guān)信息，并進(jìn)行提取，根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)在樣板文件中完成建模任務(wù)，在構(gòu)建盾構(gòu)管片族庫時對標(biāo)準(zhǔn)塊、封頂塊及臨接的塊管片進(jìn)行拼裝。

5 結(jié)語

綜上所述，城市軌道交通工程建設(shè)已經(jīng)成為城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，有效解決城市交通道路擁堵問題，但由于軌道交通工程的規(guī)模較大，線路長，工程量大，工程建設(shè)周期長，在工程設(shè)計中還存在一定的難度。而BIM 技術(shù)憑借其信息技術(shù)優(yōu)勢與建筑工程項目需求相結(jié)合，通過BIM 技術(shù)來構(gòu)建三維立體模型，確保各方協(xié)同作業(yè)，對工程管理進(jìn)行優(yōu)化，提升工程施工質(zhì)量和作業(yè)效率，保證工程信息的精準(zhǔn)度和集成度，提升了城市軌道交通工程項目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。