BIM軟件在地鐵工程中的應用與發(fā)展

在傳統(tǒng)的項目管理模式下，工程設計、施工、運維的各個階段信息不能相互共享、各專業(yè)之間不能協(xié)同工作，給項目管理帶來諸多的問題：如規(guī)劃設計階段設計者的意圖不能直觀的體現(xiàn)，設計、施工、運維相互割裂，因“差錯漏碰”等導致資源浪費嚴重。BIM(Bui lding Information Model ing)，即“建筑信息模型”，是指以三維模型為載體，將建筑信息附著于模型中。

1 地鐵項目BIM技術路線

1.1 專業(yè)劃分

根據(jù)地鐵站設計中各專業(yè)特點及Autodesk Revit系列BIM軟件的操作特點，可按照建筑、結構、環(huán)控、電器、給排水幾個專業(yè)對模型數(shù)據(jù)和文件進行分類。

1.2 軟件選擇

目前，主流的BIM平臺有Autodesk(歐特克)、Bent ley(本特利)和Dassaul t(達索)，這三家公司都提供了完整的BIM解決方案。Autodesk系列軟件比較側重建筑領域，兼容性好，在國內(nèi)應用廣泛。Bent ley平臺長期致力于基礎性設施建設軟件的研發(fā)，其主要用戶在歐洲，國內(nèi)應用較少。Dassaul t軟件的優(yōu)勢在于創(chuàng)建復雜的異型結構，目前多用于水利、水電行業(yè)。地鐵項目與房屋建筑較為相似，考慮到操作習慣和通用性，一般選用Autodesk平臺。

1.3 制定統(tǒng)一標準

BIM的實施需要項目參與各方共同工作才能完成，那么后期應遵循怎樣的原則來整合不同設計院、不同專業(yè)提供的模型，并使模型之間相互耦合至關重要。因此，在實施BIM工作之前必須制定統(tǒng)一的原則和標準，如模型的創(chuàng)建標準、編碼規(guī)則、審核標準，交付標準等。在此前提下，參與各方的BIM組件才能相互對接，統(tǒng)一調(diào)用。也為日后施工、運維管理平臺的搭建提供了依據(jù)。

1.4 創(chuàng)建族庫

在AutodeskR evit中“族”是構成所有模型的基礎?！白濉笔蔷哂邢嗤瑢傩詷嫾哪Ｐ偷哪０澹ㄟ^參數(shù)化調(diào)整來實現(xiàn)具體的結構尺寸變化。所有的圖元都是通過族來創(chuàng)建的，豐富的族庫會使建模人員的建模效率大大提高。由于R evit中自帶的族大部分是針對房屋建筑的，在地鐵項目的實施過程中還需要根據(jù)其特點自定義大量的專用族。

1.5 BIM應用

1.5.1 可視化設計

基于BIM技術的可視化設計類似于“搭積木”。設計人員通過軸網(wǎng)和標高進行定位將構件族調(diào)入，再通過參數(shù)化調(diào)整使模型成為預期的尺寸。特定的族之間會相互自適應，可視化設計除可以進行三維設計外，還可以生成各專業(yè)的圖紙，且保持各圖紙和三維模型的實時連動。當方案有所變動時，只需要修改三維模型，與之相關的二維圖紙就會聯(lián)動修改;在多方案比選時，可視化的模型亦能夠發(fā)揮其優(yōu)勢，使協(xié)作更為有效。

1.5.2 協(xié)同設計

一個項目的設計過程需要多個專業(yè)協(xié)同完成。而Revit的協(xié)同設計模式相關專業(yè)可以在同一個平臺空間下同時工作，即時溝通?！爸行哪Ｐ汀笔鞘孪纫?guī)定好統(tǒng)一坐標和規(guī)則的系統(tǒng)模型，存放在服務器端，每個被授權人員可以將其下載到客戶端，然后建立屬于自己的工作集。其他人的工作集一般情況下可作為參照引入但不能修改，只有取得對方授權時方可對其進行編輯并通過同步功能隨時和“中心模型”保持同步。這樣設計人員在同一個空間里協(xié)同設計，這對于參與方和專業(yè)較多的地鐵項目來說無疑是一種行之有效的工作模式。

1.5.3 管線綜合設計

眾所周知，地鐵項目中管線的布置是一項錯綜復雜的工作。在土建模型的基礎上進行環(huán)控、給排水、電器專業(yè)設備管線的設計，各專業(yè)的管線分系統(tǒng)進行建模，各系統(tǒng)設置不同顏色以便區(qū)分。地鐵項目綜合管線布置復雜，BIM模型相當于對整個設計進行了一次“預演”，建模的過程本身也是一次全面的“三維校審”過程。在此過程中可發(fā)現(xiàn)大量隱藏在設計中的問題，這在傳統(tǒng)的單專業(yè)校審過程中是很難被發(fā)現(xiàn)的。

1.5.4 虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實可以實現(xiàn)人在工程項目的仿真環(huán)境中漫游。在沒有BIM之前如果需要展示項目建成后的效果需要專門請動畫公司做三維動畫，而應用BIM技術之后，在設計階段就可隨時體驗空間漫游。這完全得益于BIM模型所提供的和實際項目一致的完整精確環(huán)境，置于云端的空間模型甚至可通過平板、手機等手持設備隨時隨地進行項目可視化交流。

2 地鐵車站工程中BIM的應用

2.1 BIM應用于車站設計

地鐵車站設計涉及20多個專業(yè)，除民用傳統(tǒng)的建筑、結構、給排水等專業(yè)，還包括車輛、軌道、通信信號等地鐵特有的專業(yè)。專業(yè)種類繁多給各專業(yè)間的協(xié)調(diào)帶來了不小的難度。如若溝通協(xié)調(diào)不力，各專業(yè)之間圖紙出現(xiàn)矛盾，則會導致重復多次的返工，嚴重影響了設計效率和質(zhì)量。由于地鐵投資大，工期緊張，因此地鐵設計相對于民用建筑對專業(yè)之間的協(xié)同性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的地鐵車站設計一般是以建筑專業(yè)為龍頭，其他各相關專業(yè)均與建筑專業(yè)互提資料。設計初期，各專業(yè)設計人員將本專業(yè)設計內(nèi)容及要求提交給建筑專業(yè)，建筑專業(yè)根據(jù)各專業(yè)所提資料繪制建筑圖。然后建筑專業(yè)將建筑圖反饋給其他專業(yè)進行修改和完善，確認無誤后形成最終建筑圖并與各專業(yè)會簽。可見建筑專業(yè)在設計過程中責任重大，它需要將所有其他專業(yè)的信息詳細準確地表達在建筑圖上，其他專業(yè)皆以最終的建筑圖為依據(jù)進行深化設計。實際設計過程中，經(jīng)常會遇到各專業(yè)提交資料不及時，或所提資料不完整，導致建筑圖反復修改不定，很容易出現(xiàn)遺漏或差錯。

BIM技術最大的優(yōu)點就在于它能給各專業(yè)提供一個協(xié)作的平臺。各專業(yè)在設計初期便能夠通過這個平臺進行有效的溝通，所有的信息都能夠在平臺上得到完整的體現(xiàn)，不同專業(yè)可以通過信息共享獲取對本專業(yè)有價值的信息。這就大大減少了專業(yè)之間因協(xié)調(diào)不到位而產(chǎn)生的各種差錯，實實在在地提高了設計效率。

2.2 BIM應用于車站建造

地鐵車站施工工地一般位于城市中心區(qū)，周邊建筑物密集，人流量、車流量均比較大。車站施工工期較長，為盡量減少施工對道路交通造成的影響，施工場地布置都比較緊湊。同時地鐵工程作為重大的公益性工程，其社會影響大，受關注度高。因此如何做好施工組織，將地鐵施工對環(huán)境的影響降到最低，是地鐵參建各方共同關注的問題。

傳統(tǒng)的施工組織對工程進度預估不清，主要憑借經(jīng)驗作出判斷，難免會出現(xiàn)疏漏。如由于施工場地的狹小，基坑的開挖和出土方法可能會與預定的不符；工程材料的采購與施工進度不一致而導致過多的材料堆放在施工區(qū)域，占用了施工場地的同時還會影響基坑安全；再者如突發(fā)事件發(fā)生時缺乏有效的應對手段和預備措施。這些不確定因素均會對施工工期和工程成本造成影響，不利于工程的順利開展。

4D（空間與時間維）施工可視化模擬是BIM技術又一項重要的功能。它可以根據(jù)預定的進度計劃對施工全過程進行動態(tài)模擬，通過模擬發(fā)現(xiàn)問題及時修改，優(yōu)化施工方案。如施工場地的布置、工程材料的堆放、施工機械作業(yè)空間和進出路線以及施工方法的深化等等?？梢苑Q得上是在實地施工之前對工程項目的一次“預施工”。這使得工程技術人員在開工前便對施工過程一目了然，方便了施工組織管理，也給施工安全提供了技術保障。

2.3 BIM應用于車站運營維護

地鐵車站的特殊性決定了它的運營維護工作異常重要。作為百年工程，同時也是人流密集的大型公共建筑，安全在任何時候都應該擺在第一位，這種安全包括乘客安全和設備車輛安全。如何防患安全事故于未然或者在事故發(fā)生后迅速地解決問題，是檢驗車站運營維護工作好壞的標準。BIM的應用基礎是三維數(shù)字技術，它的核心在于信息的集成和傳遞。車站內(nèi)部各種機電設備的詳細信息均可以在設計前期被錄入BIM設計模型中，隨著模型的完善不斷得到充實。因此在后期的維護過程中只需輸入設備名稱或編號，便可以輕松查詢該設備的相關信息，包括生產(chǎn)商、保修服務、維修常識等等。維護人員可據(jù)此進行設備的定期檢查和維修，從而將安全隱患扼殺在搖籃中。

3 結語

BIM技術的發(fā)展不只是設計手段的革新，更重要的是它推動了項目管理模式的轉型。本文針對BIM技術現(xiàn)狀及特點進行了分析并提出了BIM技術在地鐵項目中應用的技術路線，為類似的BIM項目實施提供一種思路和方法。BIM的理論、技術、方法和工具都在快速發(fā)展階段，相信這場信息化的革命對工程設計、施工、管理的各個環(huán)節(jié)以及對整個工程建設領域都將產(chǎn)生深遠的影響。