蔣先進

結合工程項目實際，對BIM技術在城市軌道交通工程中的應用情況簡單介紹，并重點對BIM技術在城市軌道交通工程設備系統(tǒng)施工中的前景進行分析。

【關鍵詞】BIM技術 城市軌道交通 施工

1 前言

近年來BIM技術在國內工程建設領域已經開始廣泛應用并逐漸體現(xiàn)出價值，尤其在超高層、復雜形狀建筑的鋼結構、幕墻工程中依靠其在效果顯示、模擬施工、構件預制和碰撞檢測等多方面的優(yōu)勢已取得較多成功應用的案例，但是在城市軌道交通行業(yè)，BIM技術的推廣卻并不理想，大多數(shù)的工程都只能停留在輔助宣傳階段，究其原因主要是因為城市軌道交通工程的特點所致。

2 城市軌道交通工程特點及BIM應用現(xiàn)狀分析

城市軌道交通屬于基礎設施，其工程建設由政府主導，受法律法規(guī)、標準規(guī)范管控較嚴，對新技術的引入較為保守，很難實現(xiàn)使用BIM三維模型作為圖紙交付，這就使設計階段需要先繪制二維圖紙用于交付，再通過翻模變成三維模型。經過多次設計變更后，無法保證二維圖紙與三維模型的一致性，三維模型不具備法律效力，不管是從保證工期還是規(guī)避責任方面考慮，施工單位都只能采用二維圖紙作為施工依據(jù)。

城市軌道交通工程中土建與設備系統(tǒng)的比重與普通民建不同，一條部分地下的線路，土建部分約占總成本的28%～37%，設備及車輛約占總成本的28%～34%。土建部分并不復雜，單座車站建筑面積不超過2萬m?，而作為主要工程內容的隧道，其結構重復度高、橫截面小、長度長，這類工程BIM技術的應用難度并不大，但是價值體現(xiàn)也不高。設備系統(tǒng)部分卻較為復雜，由車輛、軌道、通信、信號、供變電、接觸網等十多個系統(tǒng)組成，BIM技術具有較大的應用空間，但是目前主流的BIM軟件在專業(yè)的設備系統(tǒng)方面又有明顯欠缺，第三方插件的開發(fā)滯后，各專業(yè)設備廠家無法提供模型，模型繪制設備信息收集、錄入工作量大。在各城市工期普遍不足一年的設備系統(tǒng)施工階段，很難實現(xiàn)BIM技術的廣泛深度應用。

城市軌道交通工程參建單位多，設計、施工、監(jiān)理單位均無法主導BIM技術在工程中深度應用，建設管理方屬于政府獨資或控股的投資公司，很難設立BIM團隊，所以目前廣泛采用的方式是由建設管理方聘請第三方咨詢公司配合組建BIM團隊，收集或協(xié)助繪制BIM模型，完成合模、協(xié)調設計等工作。但由于第三方咨詢公司很少具備設計、施工經驗，模型指導現(xiàn)場施工的能力較差，也很難完成竣工模型。如在管線綜合中不具備施工經驗，只按照優(yōu)先級進行避讓，可能造成優(yōu)先級較低的管線形狀異常復雜而無法施工，我公司負責的青島地鐵13號線弱電系統(tǒng)工程項目就面對這樣的問題。

在竣工驗收后，由于之前的種種因素導致竣工模型與實際現(xiàn)場無法對應、設備信息不全，同時作為BIM技術應用主導的第三方咨詢公司也無法與眾多設備廠商協(xié)調獲取設備運行狀態(tài)，最終模型無法應用于運營維護，只能作為輔助宣傳手段。

3 BIM技術在城市軌道交通工程中的應用分析

3.1 初步設計

在初步設計階段，采用BIM技術構建車站及周邊環(huán)境三維模型，增強對周邊地塊的產權、經濟利益條件的掌握，輔助車站方案設計，尤其是出入口設計及換乘通道設計，避免后期拆遷難度大，甚至出現(xiàn)改線、放站的情況；還可通過周邊道路、管線數(shù)據(jù)模擬市政管線搬遷，尋找最優(yōu)解決方案。

3.2 協(xié)同設計

目前基于二維圖紙的協(xié)調設計現(xiàn)狀是設計分散、成果集中、需要時協(xié)同，簡單易行，比較符合目前設計單位網絡現(xiàn)狀和設計習慣，其數(shù)據(jù)交換、共享方式多是通過數(shù)據(jù)中心、公共郵箱或網絡通訊軟件進行，并由設計總體定期開展協(xié)調會，對存在沖突的情況進行溝通協(xié)調。

BIM技術中的協(xié)同設計是通過協(xié)同辦公平臺實現(xiàn)，建筑、結構、設備等各個專業(yè)設計人員可在辦公平臺中對同一模型基礎中的權限部分進行操作、修改，一般只對自己上傳的模型部分具有修改權限，修改結果實時提現(xiàn)在平臺的模型中，各查閱人員同步更新，同時歷史版本模型保存。采用這種方式可有效節(jié)約協(xié)調時間，避免因數(shù)據(jù)往復次數(shù)過多導致的版本混亂，使各設計單位的基礎模型統(tǒng)一。

3.3 深化設計

城市軌道交通設備系統(tǒng)涉及專業(yè)多、工期緊、各專業(yè)同期施工，采用二維施工圖指導施工的方式受制于設計人員的經驗和責任心，發(fā)生管線碰撞等問題較多，協(xié)調和解決這些矛盾會耗費大量的時間和精力，甚至后期出現(xiàn)很多結構鑿除現(xiàn)像；設備、支吊架、裝修等設計中往往表達不充分，具體信息需要在后期施工中進行補充，隨意性大，達不到所看即所得的效果。

BIM技術在碰撞檢測等方面的應用前景已得到廣泛認可，在應用過程中，三維模型的繪制過程就是數(shù)據(jù)建筑的建設過程，為保證模型可以如實指導施工，施工單位應在設計階段介入，協(xié)助進行管線設計。

3.4 施工模擬

將BIM模型導入進度模擬軟件，通過模型與計劃對施工進行模擬施工，利用施工進度計劃、實際進度填報信息與施工模型的關聯(lián)，動態(tài)地顯示、對比施工進度。通過設置模擬日期、時間間隔、狀態(tài)、進度及方式等參數(shù)，對整個工程或選定的施工節(jié)點進行4D施工過程模擬。真實直觀的反應現(xiàn)場施工環(huán)境，設備安裝位置和安裝標準要求，分析施工存在的問題，提高施工效率，如圖1所示。

3.5 施工方案制定

在工程重難點施工方案、特殊施工工藝實施前，運用BIM三維模型進行仿真模擬，找出方案中的不足進行修改，同時可以模擬多套施工方案進行專家比選，最終實現(xiàn)施工方案優(yōu)化；在施工過程中，通過施工方案、工藝的三維模擬，給施工操作人員進行可視化交底，降低施工難度，做到施工前的交底有的放矢，確保施工質量與安全。對于操作性要求較高的施工方案、工藝，還可依據(jù)BIM模型制作VR演示文件，對現(xiàn)場施工人員進行虛擬培訓，操作合格后方可進行現(xiàn)場施工。

3.6 資源管理

將BIM技術與施工項目管理有效的結合，可大大提升項目管理水平。

3.6.1 人員管理

人員管理包括了三級安全教育、平安卡、在崗情況、年齡、黑名單記錄；并且對人員的門禁管理的授權與解權，是否為訪客，以及對出入記錄的查詢于統(tǒng)計。

3.6.2 設備、材料管理

通過設備生產商提交的設備結構尺寸圖紙、元器件圖紙及相關信息，建立BIM三維模型，精確到設備的每一個結構及工作狀態(tài)。并按照地鐵BIM技術方案要求在設備上張貼二維碼標示，將設備型號、生產日期、檢驗日期、檢驗人員、出廠代碼等相關數(shù)據(jù)全部在二維碼中進行體現(xiàn)。設備到貨后用專用二維碼掃描儀掃描設備后將其錄入到BIM信息平臺中。根據(jù)施工總體計劃及時更新設備狀態(tài)（如是否已安裝、安裝日期、安裝人員、驗收情況、是否已調試，調試的數(shù)據(jù)報告單等）。

3.6.3 派工單管理

根據(jù)錄入BIM系統(tǒng)的施工總體計劃，采用WBS技術進行任務分解，施工任務量、施工人員組織情況，根據(jù)現(xiàn)場調查的施工作業(yè)面，把建筑模型導入到該系統(tǒng)，按作業(yè)計劃，作業(yè)范圍施行派工單制度，所有施工班組需根據(jù)派工單進行施工。

3.7 運維管理

在城市軌道交通項目的運營期，以BIM模型為基礎，結合其它技術手段，實現(xiàn)建筑物全生命周期的優(yōu)化管理是BIM技術的最終價值體現(xiàn)。這不僅需要在建設過程中繪制的設備系統(tǒng)模型足夠精細，還需要通過開發(fā)管理平臺將模型與實際設備相連接，通過OPC Sever接口獲取硬件運行數(shù)據(jù)，再通過與既有的各種管理系統(tǒng)接口實現(xiàn)實時監(jiān)控、檢修維修輔助、資產管理、虛擬漫游、設備正反向定位以及消防演練等運維管理的各項功能。

4 結語

隨著BIM技術在工程建設領域廣泛應用，三維模型取代二維圖紙傳遞信息已成大勢所趨，但是在城市軌道交通行業(yè)內BIM技術的應用還遠未達到成功，新技術的引入應由參建各方共同努力推廣，各地建設管理單位應著力推行BIM技術標準，設置承攬工程項目的BIM技術要求，提升三維模型法律效力；各參建單位應提高BIM技術應用能力，可獨立完成責任范圍內的BIM工作，設計總體應代替第三方咨詢公司完成合模、協(xié)同設計等工作。

參考文獻

[1]王勇利，穆彥東.城市軌道交通工程造價分析[J].山西建筑，2012，38（09）：261-263.

[2]冀程.BIM 技術在軌道交通工程設計中的應用[J].地下空間與工程學報，2014，10（01）：1665-1668.

作者單位

中國中鐵電氣化局集團公司 重慶市 400084