淺談BIM技術(shù)在地鐵設(shè)備區(qū)走廊和機房內(nèi)綜合管線合理布局上的應(yīng)用

陳濤

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的加速，越來越多的人涌入城市。為了解決交通問題，我國開始大力建設(shè)地鐵。可以說，在很多的城市，地鐵已經(jīng)成為了人們生活中必備的交通工具。但是在進(jìn)行地鐵建設(shè)的時候，我國的施工團(tuán)隊還處于一個起步階段，很多地方依舊存在著問題。這就需要對地鐵的施工進(jìn)行改進(jìn)。高科技技術(shù)引入施工設(shè)計，是一個非常好的改進(jìn)方法。而BIM技術(shù)，作為最適合地鐵施工的高新技術(shù)，大力發(fā)展BIM技術(shù)在當(dāng)前的地鐵建設(shè)中是非常有必要的。本文就針對我國當(dāng)前地鐵建設(shè)現(xiàn)狀，來探討如何在地鐵的施工中應(yīng)用BIM技術(shù)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；管線綜合；建筑信息模型；BIM技術(shù)

1 引言

1.1 背景

在當(dāng)前階段，交通擁擠成為了我國的主要交通狀況。從北京，上海，廣州，深圳等一線城市，到沈陽，哈爾濱，長春等二線城市，都存在著不同程度的交通擁擠。甚至公交車線路，都出現(xiàn)了交通擁擠的現(xiàn)象。為了改變這種交通狀況，我國開啟了地鐵建設(shè)的新階段，開始加大地鐵建設(shè)的里程數(shù)。許多二線城市開始進(jìn)行地鐵的全面覆蓋。這就出現(xiàn)了各大城市，全面進(jìn)行地鐵施工的現(xiàn)象。但是地鐵是一個專業(yè)性極強，橫跨專業(yè)多，技術(shù)要求高的施工項目，設(shè)備區(qū)走廊和機房內(nèi)空間有限，各專業(yè)管線繁多、相互交叉，極易出現(xiàn)碰撞，各專業(yè)管線合理布局非常重要。這就需要充分進(jìn)行前期的設(shè)計，讓設(shè)計更加的具體化，合理利用設(shè)備區(qū)走廊和機房的空間，實現(xiàn)圖紙設(shè)計的零碰撞，保證管線合理有序、美觀，減少后期的設(shè)計變更，提高項目施工的質(zhì)量及效率。

1.2 二維管線綜合的缺陷

管線的施工，是地鐵施工的一個重要的部分。曾經(jīng)傳統(tǒng)的做法是二維設(shè)計，即根據(jù)各專業(yè)二維施工圖，按照綜合管線設(shè)計原則進(jìn)行綜合，管線沖突后，協(xié)調(diào)各專業(yè)間的管線并進(jìn)行調(diào)整。這種傳統(tǒng)的方法，一直以來是施工前設(shè)計的主流。但是在當(dāng)前看來，這種方法存在的問題非常多。第一，二維的圖紙，在一些多層次且相互交叉的管線排列中，難以起到直觀表示的作用，就導(dǎo)致了管線交叉處會出現(xiàn)一定的混亂，如果用多張圖紙來表示多個層次的管線鋪設(shè)，那么，就很容易讓施工產(chǎn)生混亂。第二，二維圖紙的許多部分是依靠人的想象來進(jìn)行設(shè)計，難以充分考慮土建頂縱梁下翻、管線彎頭及附件位置、支架自身高度及相對安裝位置、施工安裝與運營維護(hù)空間需求等方面的影響，容易出現(xiàn)設(shè)計錯漏，導(dǎo)致施工出現(xiàn)差錯。一旦出現(xiàn)管線間沖突，就要進(jìn)行大量的返工。第三，二維圖紙其所能標(biāo)注的數(shù)據(jù)有限，很難做到對全數(shù)據(jù)的標(biāo)注，這就導(dǎo)致在施工的時候，許多的地方，是需要施工人員自行判斷的。而且二維圖像和實際又無法完全一致，就導(dǎo)致施工中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形不匹配的情況。因此，就需要采用全新的方法，代替二維設(shè)計圖，爭取全方面的顯示出管線施工的內(nèi)容。

1.3 BIM的特點

BIM全稱 Building Information Modeling，即建筑信息模型，其基礎(chǔ)是項目參與方各自建立的三維模型，與一般的3D建模技術(shù)不同的是，它還需要各個參與方把與項目有關(guān)的信息數(shù)據(jù)輸入到模型中形成信息模型。BIM技術(shù)有可視化、參數(shù)化、協(xié)調(diào)性、可出圖性4個優(yōu)點。第一，BIM技術(shù)平臺是一個三維可視化平臺，彌補了二維設(shè)計沒有空間感的缺點，更加形象、直觀和真實；第二，信息模型的信息以數(shù)字化形式存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，如果修改了某一處的信息，則模型中相關(guān)聯(lián)的視圖將進(jìn)行相應(yīng)的改變；第三，BIM平臺對信息模型進(jìn)行了高度集成，管線綜合模型可通過載入各專業(yè)模型來直接生成，無需另行繪制，方便省事[2]。

2 BIM技術(shù)在地鐵管線綜合里的應(yīng)用

2.1 BIM相關(guān)軟件

目前BIM軟件主要是提供一個三維設(shè)計平臺，方便各專業(yè)之間模型與數(shù)據(jù)的共享。本項目選用歐特克（Autodesk）公司的Revit軟件搭建各專業(yè)模型，利用Navisworks Manage 2016對模型進(jìn)行碰撞檢測和管線綜合排布。

2.2 BIM應(yīng)用中模型碰撞檢測流程

（1）建立模型。建立項目的三維信息模型是BIM技術(shù)應(yīng)用于碰撞檢測的基礎(chǔ)[4]。以地鐵車站為例，建筑專業(yè)的模型最為重要，在金字塔頂端，處于支配地位，結(jié)構(gòu)、暖通、給排水和電氣專業(yè)的模型設(shè)計都要繼承建筑專業(yè)的信息數(shù)據(jù)[3]。為防止管線在空間上重疊，要明確管線標(biāo)高，因為管線標(biāo)高受建筑與結(jié)構(gòu)模型標(biāo)高的影響，所以建筑和結(jié)構(gòu)的模型必須要搭建完成。各個專業(yè)的模型由不同參與方設(shè)計，因此在碰撞檢測之前要將所有模型整合為一個整體。模型整合要特別注意各模型單位等的統(tǒng)一。展開“常用”選項卡的“項目”面板中的“附加”下拉列表，列表中的“合并”選項可用來整合模型，融合之后保存模型為NWF格式即可。（2）模型碰撞檢測。 Navisworks軟件的“常用”選項卡的“工具”面板中的 clash detective 工具可以用來做碰撞檢測。單擊彈出clash detective對話框。碰撞檢測的步驟如下：①創(chuàng)建測試。展開測試面板，點擊“添加測試”，對測試進(jìn)行命名。②選擇碰撞檢測的專業(yè)。首先應(yīng)該檢測各個專業(yè)內(nèi)部的任意兩組圖元之間的碰撞，然后再分別選擇兩種專業(yè)的任意一組圖元進(jìn)行碰撞檢測。激活“選項”這個選項卡，設(shè)置“選擇A”與“選擇B”兩組圖元，再分別設(shè)置參加碰撞的圖元類別。③選擇碰撞檢測的類型。碰撞檢測類型有4類，分別為硬碰撞、硬碰撞（保守）、間隙碰撞和重復(fù)項。其中硬碰撞和間隙碰撞較為常用。硬碰撞是兩組圖元直接的幾何接觸；間隙碰撞又叫軟碰撞，圖元間隙小于設(shè)定的值視為的碰撞，屬于間隙碰撞。④設(shè)置碰撞檢測的條件。選擇完碰撞類型后，還需要設(shè)定公差值，公差值的意義隨著碰撞類型的不同而不同。在硬碰撞中，如果圖元之間距離小于公差值，那么此碰撞可以忽略。在間隙碰撞中，若不同圖元之間的最小距離小于所設(shè)公差值，碰撞不可以忽略。⑤點擊“運行檢測”，將自動跳到“結(jié)果”選項卡，顯示碰撞結(jié)果。

2.3 基于BIM的三維管線綜合設(shè)計應(yīng)用于地鐵車站的優(yōu)勢

（1）BIM的特色之處，在于其圖像的繪制是三維的，立體的，它能夠根據(jù)現(xiàn)場的真實情況，通過程序的編纂，將一個符合實際的建筑物高度還原出來。這樣就可以非常好的將建筑中的各個部分進(jìn)行標(biāo)注。尤其是管線部分。繁雜的管線在二維圖中無法進(jìn)行直觀的展示，但是在BIM三維圖像中，卻能一目了然。尤其是許多潛在的沖突設(shè)計，都會直觀的顯示出來，這就讓施工人員獲得了極大方便。（2）BIM三維圖像還能夠?qū)⒏鱾€設(shè)計部分組合起來，來形成一個整體。也就是說，這種三維圖像其實可以看做是一種拼圖，每個部分都是獨立的，能夠清晰的看到每個數(shù)據(jù)的具體資料方便施工。但是在需要組合的時候，又能夠?qū)⒏鱾€部分進(jìn)行組合，來觀察各個部分之間的銜接情況。這是之前的二維圖紙無法做到的。（3）BIM軟件在檢測各個部分內(nèi)部碰撞的問題時候所能發(fā)揮的作用是最大的，它能夠清楚的模擬出整個施工過程，尤其是各部分銜接的時候，通過BIM軟件的模擬，我們就能夠清晰的感知到各個部分的情況，而不用在實際出現(xiàn)了問題之后，再度進(jìn)行修改。因此，這也是對施工的一種保護(hù)。能夠有效的提高施工的質(zhì)量。

3 總結(jié)

目前，發(fā)展軌道交通已經(jīng)成為了緩解大城市日益突出的交通問題的有效手段，尤其是修建地鐵，因此地鐵建設(shè)工程中的一系列問題都應(yīng)該得到高度的重視，其中，如何進(jìn)行管線綜合設(shè)計是設(shè)計階段的一個大問題，應(yīng)用BIM技術(shù)平臺克服了傳統(tǒng)二維管線綜合設(shè)計的不足，為這個問題提供了一種新的解決途徑。

參考文獻(xiàn)

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