BIM技术在地铁安装工程中的应用研究

靳来

苏州市轨道交通集团有限公司 江苏 苏州 215004

正文：

引言：与其他工程相比，地铁安装工程具有较强的特殊性。在安装空间较小的情况下，各类管线很容易出现交叉、碰撞等情况，使施工难度增加。对此，可将BIM技术引入其中，通过三维可视化技术减少管线设计与布局上的失误，缩短工程施工周期，提高建筑行业的数字化管理水平。

1.BIM技术简介

BIM技术起源于美国，近年来在全球建筑行业中得到了广泛应用。“B”为Building的缩写，译为“建筑”；“I”为Information的缩写，译为“信息”；“M”为Model的缩写，译为“模型”；BIM即建筑信息模型，以工程项目的各项参数为基础构建建筑模型，具有协调性、可视化、模拟性等特征。简单来说，BIM能够通过三维建模技术，将整个工程以三维数字模型的形式在计算机中展示出来，并将工程相关信息填入其中，建成一个工程信息数据库。设计方可以通过BIM数据库随时变更信息，检验设计效果，避免出现设计不当问题；施工方可借助该模型通过软件统计工程量、检验管线碰撞等；建设方可利用数据库信息进行投资预算、信息变更发布等。由于BIM模型具有较强的可视化功能，可将整体工程情况真实的反映出来，为工程相关方提供极大便利[1]。

2.BIM技术在地铁安装工程中的应用

2.1 工程概况

在某地铁站建设中，该工程主要包括站台与站厅两个部分，总建筑面积约为2.5×104m2，设有4个出入口，其中两个出口通过地下通道与地铁站相连。由于工期较紧，土建、机电、装修等多家参建单位一同施工。另外，施工场地的四周还临近小学、商场、居民楼，场地范围受到较大限制，出入只有一条道路，加上工期紧张，要求施工过程中不能出现过大的变更。为了提高施工与决策效率，业主决定从设计阶段便引入BIM技术，通过构建BIM模型，利用虚拟仿真、4D模拟技术等指导项目施工。

2.2 具体应用

2.2.1 管线碰撞检测

综合管线排布的目的是及时发现设计方案中存在管线交叉、碰撞等情况，以便提早纠正。BIM技术在管理碰撞检测中的应用如下：

（1）土建各构件间的不合理布局。在地铁工程施工中，建筑与结构等专业构件之间往往存在不合理排布现象，通过二维图纸很难准确发现层高、净高方面等问题，但通过三维模型便很明显的发现异常所在。例如，部分梁标高过低，与门距离过近，没有为过道预留充足的空间等等；

（2）管线与土建构件间的不合理布局。例如，部分位置的风管标高过高，甚至超出了对应层高，因此需要及时做出调整。在此类碰撞调整中，主要对象便是管线。对于土建不妥当之处，也可对BIM模型进行调整；

（3）管线间的不合理布局。包括电气、给排水、暖通等多类管线间存在的碰撞、交叉等问题，通过发挥BIM技术自身优势，便可自动对管线模型的合理性进行检测。例如，当检测出风管与消防水管发生碰撞时，BIM软件还会自动在二维图纸中标出相应位置，由专业工程师对此处进行核查，并形成书面报告，交由设计人员作出调整[2]。

2.2.2 施工模拟

目前，BIM技术在施工模拟中的应用主要借助Navisworks等软件来实现，此类进度模拟软件可根据工程项目制作出模拟动画。在地铁安装4D模拟视频制作中，首先需要工程师充分理解施工方案，然后明确工程进度、质量节点以及完整的安装计划，在此基础上通过软件进行施工模拟，形成视频格式的文件，最后对视频的效果进行优化，作为指导性文件应用到地铁安装工程之中。在本文研究的某地铁工程中，由于机房中设备、管线较为复杂，因此在正式安装之前先用BIM技术对机房管线安装工序进行模拟，以此来提高安装效率与准确性。

2.2.3 分解安装系统管线

当机房管线安装方案确定后，根据现场预留运输通道与实际情况，将BIM模型中的管线进行科学分段，尽可能的在设备终端或链接处分解，防止出现焊缝，为后续组装提供便利。当场外加工完毕后，在符合机房施工条件的情况下，将各类管段大量运输至施工现场，以工序模拟为依据进行组装，施工现场秩序根据二维码与管段编号识别位置，与设计图纸相结合进行机械化组装。

2.2.4 机电系统安装信息查询

在地铁安装工程中，在对机电系统进行安装时，采用360°全景扫描技术，为安装信息查询提供极大便利，同时也使安装工程更具可追溯性。在工程竣工验收之前，通过360°全景扫描技术获取施工现场的真实情况，再将设备、施工信息挂接到全景图片的对应处，构建出完备的全景共享信息系统，为工程相关单位了解施工重要信息、关键设备等提供极大帮助。同时，还可对压力表等部件的安装信息、厂家信息等进行查询，在一定程度上为工程质量提供了保障。

2.3 BIM技术应用效果

首先，该工程建筑结构较为复杂、管线设备众多，将BIM技术应用到地铁安装工程中，共计检测出875处碰撞点，由经验丰富的施工组班长进行检查后，对其中297处影响较大的位置进行调整，有效避免了因设计失误对安装工程带来的不良影响，防止了过大或者较大工程变更的发生。

其次，将4D施工模拟技术应用到地铁安装工程中，使以往安装模式发生改变，通过模拟技术计算出地铁工程所需的材料数量，避免了大量材料堆放为工程施工带来的不便。在实际施工中，施工现场只预留出两天的用料量，有效克服了施工场地狭窄、运输道路不便问题。通过工程安装模拟视频资料的制作，针对地铁站中复杂位置的施工进行重点标注，为施工人员提供了详细的技术指导，在保障工程质量的同时提高了安装效率。

在该地铁工程竣工后，最终统计数据表明，与常规设计相比，BIM技术的应用使设计变更量减少到86%，工期缩短了34天，这一数据充分说明了BIM技术在地铁安装工程中的应用效果[3]。

结论：综上所述，将BIM技术应用到地铁安装工程中，能够使各类管线在狭窄的空间中合理分布，避免发生碰撞冲突，并通过4D施工模拟技术，使整体建筑工程直观的展现出来，避免了安装工程中出现的误工、返工等问题，有效减少材料与管理成本的投入，缩短工程施工周期，推动了地铁安装工程的顺利高效完成。