BIM技术在西安动车段项目深化设计中的应用

马少雄，李昌宁，刘争耀，车绪武，陈存礼，赵　钦

(1.西安理工大学土木建筑工程学院，西安　710048；2.中铁一局集团有限公司， 西安　710054；3.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南　714000)



BIM技术在西安动车段项目深化设计中的应用

马少雄1，3，李昌宁2，刘争耀2，车绪武3，陈存礼1，赵钦1

(1.西安理工大学土木建筑工程学院，西安710048；2.中铁一局集团有限公司， 西安710054；3.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714000)

论述动车段的主要功能，简明介绍西安动车段整体工程概况和DCDSG标项目室外综合工程的特点。由于该项目室外综合工程错综复杂，决定应用BIM技术进行深化设计来弥补传统工作模式的不足，以期达到提高各专业间沟通效率、节约施工成本和周期的目的。首先建立室外工程BIM模型，利用BIM技术强大的可视性、虚拟性和优化性，对图纸进行复核，及时发现图纸问题并纠正；然后进行碰撞检查计算和设计方案优化，降低施工阶段可能存在的返工风险，减少材料浪费。实践结果表明，BIM技术在本工程深化设计中优势明显，为推动BIM技术在站场类项目相关工程中的应用提供基本思路和参考依据。

动车段；BIM技术；可视化；深化设计

动车段是动车组检修和养护的重要场所，是保障高速铁路运输安全的重要基础。其核心业务是动车组检修，一般包括检查整备库、检修库、到发场、存车场，以及整备作业库线。检查整备库承担一、二级检修，检修库承担高级检修，到发场、存车场存放本段配属和部分外局动车组，整备作业库线承担卸污、轮对检测、外皮洗刷等作业。动车段内的检修库一般并列布置，到发场、存车场、库前作业场与检修库通常是纵列式配置，因而站场规模较大[1-2]。

西安动车段位于西安城市中轴线未央路、机场高速2号线、城市三环路及绕城高速公路交通枢纽衔接处，距西安北站2 km。西安动车段总平面由运用板块(占地面积66 hm2)和高级修板块(占地面积44 hm2)组成，总占地面积110 hm2，检修能力按配属300列8辆编组设计。主要负责西北地区已经和即将开通的高铁线路及普速线路运行的动车组的检修和维护及随车机械师的培养和管理工作，是集中动车供电、段内动车调度、检修人员管理、设备检修等多工种多领域结合的一个高复杂的结合体[3]。整体效果如图1所示。

图1　西安动车段渲染效果

1　工程特点

西安动车段DCDSG标项目主要由20栋单体工程(建筑面积为93 482 m2)和室外综合工程组成。其中，室外综合工程尤为复杂，主要包括有综合管沟、站场排水沟、供电电缆沟、通信电缆沟、桥涵、检查井、化粪池、接触网基础及轨道等，由于无法实现各专业协同设计，导致室外综合工程碰撞问题繁多，给项目进度、成本管理带来了极大的挑战。

2　应用BIM技术进行深化设计的必要性

在传统工作模式下，现场工程师需对二维CAD图纸上的抽象信息进行识别并将其转化为空间模型后实施。在此过程中，参建人员对设计方案的理解势必出现偏差，大量的“错漏碰缺”及“设计变更”在所难免。故此，依靠传统的技术手段难以保证工程项目高效率、高质量地进行施工。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是将建筑工程项目中各种相关信息进行三维数字化表达的工程数据模型，进而反映工程项目设施实体与功能特性。BIM技术不仅增强了建筑项目的可视化程度和模拟性，而且整合了项目各个参与方的信息，便于各方查询和调用，大大提高了各方之间的沟通协作效率[4-10]。BIM具有的这种集成优势对于深化设计具有重要的意义，利用BIM可以很好地解决深化设计过程中的信息冲突问题，保证深化设计能够准确地体现设计意图并进行效果还原[11-17]。借助先进的BIM三维建模技术，利用其优越的可视化、模拟性和优化性的特点，通过碰撞检查、施工模拟和信息采集等BIM技术，方便各专业人员之间交流理解，降低图纸会审阶段工作量，在施工前快速预见各专业图纸之间的错误和冲突，减少施工中的返工、窝工、材料浪费及质量、安全问题等，提高施工效率，确保施工质量，实现项目精细化管理。本文主要从审图、碰撞检查、设计方案优化几个方面阐述BIM技术在西安动车段DCDSG标项目室外综合工程深化设计中的具体应用。

3　BIM技术在西安动车段室外工程深化设计中的应用

3.1图纸复核

室外综合工程施工前，利用鲁班与Revit2014软件，将二维设计图纸中用图层、颜色、线型、属性等表达的抽象信息转化成三维信息模型，这个建立三维信息模型的过程其实就是图纸复核的过程，基本流程如图2所示。

图2　利用BIM技术审图流程

图3(a)所示为通过BIM建模所发现的室外综合工程中某处设计不当之处：初始设计将不落轮镟库北侧2座污水井放在了轨道下方，不符合规范要求。解决办法为将此处2座圆形污水检查井改为方形污水井，并向南侧平移至距离铁路中心线3 m处，如图3(b)所示。通过建立BIM模型，将二维图纸信息进行三维还原显示，并将各专业图纸信息综合反映到BIM模型中，使得各专业图纸间的空间关系更加清晰，便于施工人员对图纸进行细致复核，深入理解工程设计师的设计意图。

图3　某处图纸问题解决前、后示意

在建立室外工程BIM模型的过程中，共发现较为明显图纸问题34处。在正式施工前与设计单位进行沟通，及时进行纠正，达到了深化设计的目的，有效杜绝了施工时的返工和浪费。

3.2碰撞检查

在传统模式的施工过程中，常常出现不同专业构筑物(如综合管沟、排水沟、供电电缆沟)之间或构筑物与直埋管道之间高程错误或重叠等影响施工的重大问题，由此引起巨大的经济损失、人力浪费、增加工期，被视为施工中的“癌症”。应用BIM技术，将各专业的模型整合到一起后，能够精细分辨出各专业构筑物(管线)之间的对应关系，方便不同专业的人员提前发现施工过程中可能会出现的问题，及时沟通协商解决问题，大大降低工程施工阶段可能存在的返工和浪费。

本项目室外工程(包括综合管沟、站场排水沟、供电电缆沟、通信电缆沟、雨水检查井、污水检查井、接触网基础、桥涵及轨道等)中，仅构筑物之间及构筑物与直埋管道之间的碰撞就有201处。

图4(a)所示为室外工程中综合管沟、排水沟、过轨套管发生碰撞。如果提升电缆过轨套管高程，则无法满足其埋深要求；如果调整排水沟高程，则整个站场的排水将会受到影响。综合这些影响因素，最终采取的解决方案为西侧排水沟向南调整至距路边线0.5 m，过轨套管向北调整1 m，I-J段综合管沟局部加深，加深位置加长4 m，如图4(b)所示。

图4　管线碰撞解决前、后示意

图5(a)所示为利用BIM模型进行碰撞检查发现的某处综合管沟、电缆排管、雨水管发生碰撞。经各方协商后，决定将综合管沟局部加深1.8 m，加深底部长3 m，加深后管沟如图5(b)所示。

图5　管线碰撞解决前、后示意

3.3设计方案优化

BIM技术具有可视化程度高及模拟性强的特点，这是传统的基于二维的CAD图纸进行设计施工的工作模式无法比拟的。利用BIM模型可以直观地发现设计中不合理或不成熟的地方，综合考虑施工成本、进度及质量、安全需求，提出更加合理的优化方案，为项目实施提供了极大的便利，节约了进度和成本。

图6(a)所示为综合管沟某丁字口处左右侧管道突然变化位置，给施工和后期运维带来不便，按照图6(b)进行优化，不但施工更加简单，也方便了后期人员在综合管沟中行走、检修。

图6　综合管沟中某处优化前、后示意

图7(a)所示为设计人员为避免排水沟与综合管沟发生碰撞，将综合管沟局部开槽并降低底部高程，导致此处综合管沟钢筋绑扎、模板支设及管线铺设不便，增加弯头20个，短管15根，同类问题共有4处。按照图7(b)进行优化，不但施工更加简单，而且节省了材料费和工期，方便后期的运营维护。

本工程在施工前利用BIM技术进行设计检查和方案优化共106处，避免了设计不合理导致的大量资源浪费和工期延误。

图7　综合管沟中某处优化前、后示范

4　结语

以西安动车段DCDSG标项目为载体，采用国内外常用的鲁班和Revit等BIM系列软件，建立项目室外综合工程各专业BIM模型，上传至鲁班BIM平台中，并进行整合。借助平台进行碰撞检查、设计方案优化等。由于BIM技术具有传统二维CAD图纸所无法比拟的可视性、虚拟性和优化性等特点，大大提高了项目实施过程中各参与方之间的沟通协作效率，减少了项目实施中的返工、窝工及材料浪费，提高数据和信息的分析、管理水平，节约施工成本和工期，经济效益显著。

BIM技术在西安动车段项目中的成功运用，打破了国内站场类项目二维设计、施工、运维的传统方式，探索了站场类项目推广使用BIM技术基本思路，为BIM技术在国内类似项目中的推广应用积累了宝贵经验。此外，本项目室外工程基于BIM技术进行深化设计，无法自动识别并统计碰撞及设计不合理处。如何破解此问题，进一步提高站场类项目深化设计的效率，是今后研究的一个方向。

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Application of BIM Technology in Detailed Design of Xi’an EMU Depot Project

MA Shao-xiong1，3，LI Chang-ning2，LIU Zheng-yao2，CHE Xu-wu3，CHEN Cun-li1，ZHAO Qin1

(1.Faculty of Civil Engineering and Architecture，Xi’an University of Technology，Xi’an 710048，China; 2.China Railway First Group Co.，Ltd.，Xi’an 710054，China; 3.Shaanxi Railway Engineering Vocational Technical Institute，Weinan 714000，China)

The main functions of EMU are explained and the whole project overview of Xi’an EMU depot and the characteristics of DCDSG outdoor comprehensive engineering are introduced briefly.Since the outdoor comprehensive engineering is quite complex，BIM technology is used for detailed design to make up for the deficiencies of the traditional operating mode，improve coordination between different professions，save construction costs and shorten construction cycle.The BIM of outdoor comprehensive engineering model is established.The visualization，virtuality and miraculous property of BIM are employed to review drawings and correct problems timely if any.The BIM is also applied in compute collision check and design optimization.The application of BIM can lower the potential rework risks in construction stage and reduce material waste.The practice results show that the BIM technology plays an importance rule in detailed design of the project and provides

for similar projects.

EMU Depot; BIM technology; Visualization; Detailed design

2016-05-30；

2016-06-08

国家自然科学基金资助项目(51408488)；陕西省科技统筹创新工程计划项目(2015KTZDGY01-04)；陕西省教育厅科学研究计划资助项目(14JK1523)

马少雄(1982—)，男，讲师，博士，研究方向为BIM技术应用，E-mail：2258824468@qq.com。

1004-2954(2016)10-0149-04

U269

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.10.033