浅谈BIM在地铁建设中的应用

(安徽工程大学　安徽　芜湖　241000)

一、引言

BIM即建筑信息模型，它是能够连接生命期不同阶段的数据、过程、资源的一种智能化的建筑物3D模型，主要通过对建筑构件及其相互关系建立统一的、完整的数字模型[1]。因为地下建筑物建造位置的特殊性，其建造难度相对于地上建筑物要大很多。并且地铁的设计建造地点大多是在城市的繁华地带，周围建筑物林立、道路和地下设施密集，再加上建造信息缺失、不对称等导致建造过程中协调组织工作的任务繁重[2]。因此，要想在不影响地上正常生产生活的情况下，在有限的地下空间内开挖修建地铁，其建造难度、成本都较大。传统的二维图纸难以满足地铁建设需要，因此将BIM技术应用到地铁建设中去，充分利用BIM技术的可视化性、协调性、模拟性、出图性、优化性等特性，不仅有效解决了上述难题，而且大大降低了成本，提高了效率。本文主要探讨BIM技术在地铁建设方面的应用和在应用中出现的问题以及相应的解决方案，对于推进BIM在地铁建设方面的发展和应用具有十分重要的意义。

二、BIM技术在国内外应用现状

(一)BIM技术在国外应用现状

BIM技术最早应用于美国，2003年美国总务管理局推出了国家3D-4D-BIM计划，紧接着颁发了一系列BIM使用指南[3]。在此之后美国推出一系列政策推动BIM快速发展，例如美国威斯康辛州要求在大型公共建筑中必须使用BIM技术的要求。之后很多西方发达国家相继在本国推行BIM技术，例如2010年日本国土交通省宣布推行BIM技术[4]；芬兰、德国的BIM技术在工程项目中的实际应用达到了60%～70%等。目前，越来越多的国外学者将BIM技术应用到不同的学科与领域，通过BIM的可视化性与协调性，缓解不同部门之间的矛盾关系，使得各部门可以协同开展工作。现在，国际上BIM不仅应用到了建筑生命的各个周期，而且逐渐取代了传统的设计、建造和管理模式。

(二)BIM技术在国内的应用现状

目前，在国内的建筑市场中BIM的普及较低，其中香港在此项技术的应用中处于领先地位，香港80多座地铁站中，有20多座应用采用了BIM建模，部分地铁车站应用此技术实现了采光、烟雾、人流、能耗、碰撞检测等更深层次的应用，不但减少了地铁建设的成本，而且实现了各部门的协调，取得很好的社会效果。另外，BIM技术在上海、北京、深圳、浙江等经济发展较好的地区也有很好的发展。例如上海的中心大厦在3D模型墙体设计和建筑综合设计中应用BIM技术实现了墙体之间的关系一目了然，缩短了建筑周期；北京水立方在钢结构设计阶段应用BIM技术，实现了设计内容协同一致，缩短建设周期；深圳地铁9号线在常规机电与系统机电接口协调及碰撞问题中应用BIM技术，实现了减少管线安装碰撞及各部门协调。BIM技术在地铁中的应用已经越来越多，例如北京的轨道交通6号线与10号线，武汉的轨道交通2号线，西安的轨道交通5号线等，充分利用城市的地下空间，运用BIM技术大力发展地下轨道交通。

虽然BIM技术在我国的建筑市场中的应用取得了一系列成就，但是在地下结构中的应用主要是结构建模、碰撞检查等方面，BIM平台整体功能在地下结构中的应用尤为不足。因此，要不断加强BIM技术在工程中的应用广度。

三、BIM在地铁车站建设中的应用分析

对于一个大城市来说，有限的地上空间无法满足人们的出行，因此必须开发地下空间。地铁是十分重要的地下交通工具，可以极大地缓解城市交通压力，在地铁的建设中，地铁车站的设计建设更为重要，是城市中十分重要的公共基础设施。

(一)BIM技术在车站设计中的应用

因为车站工程的特殊性，工程建设隐蔽性强，需要协调的部门众多，涉及的专业众多，其中建筑专业人员需要向环境控制和给排水等专业人员提供车站方案，由他们绘制管线图，再将绘制的图纸反馈给建筑专业人员调整以上各专业的管线碰撞问题。这是一个十分复杂并且繁琐的过程，耗时长，耗力多，增加成本。Revit是基于BIM理论开发的一款软件，可以很好地解决这个问题，只需各个部门在3D车站模型上进行三维管线设计，就能直观的看到各管线是否有碰撞发生。最后再交由建筑专业人员进行最后的审查，生成报表。这样的设计流程不仅精确，避免返工，而且可以节省大量的时间、人力、物力，进而达到节约成本的效果。BIM除了可以进行管线碰撞检测外，还可以动态模拟车站客流量的，得出在时间和空间上分布最优的客流量，为出口位置的选择提供合理的依据，避免造成资源浪费和暂时性的交通阻塞问题。

(二)BIM在地铁车站施工中的应用

施工方案的优化对于减少施工工期，减少人力，降低成本具有重要作用。传统的施工方案很难对整个施工的全过程有一个统筹的把握，只能依照传统的二维纸质图纸进行施工，不能对施工中可能出现的问题做一个很好的预测，因此在施工过程中很容易出现问题，而且也不能及时的给出很好的解决方案。应用BIM技术可以进行3D模拟，建立一个三维模型，结合不同的分项工程处于不同施工期的时空效应，模拟一个动画的施工方案，综合展示不相同工艺间工序搭接顺序，进而达到优化横向和竖向的施工模式，最后确定合乎实际且最佳的施工方案[5]。

(三)BIM在地铁车站运营管理中的应用

地铁运营管理的主要问题集中在信息效率上，因此要解决此问题可以通过信息化手段。BIM技术的应用有利于建筑工程项目的总体规划，可以有效的对后期的运营以及维护等方面做一个合理的规划，做到能够及时应对后期可能出现的问题。BIM技术通过收集各方资料，形成一个清晰地网络，从而服务整个系统。例如北京奥运村项目，在运营管理过程中采用BIM技术，创建面向客户、投资者、管理者、经营者等开发的系统，其中运营管理系统主要包括经营管理子系统和物业管理子系统，进而形成一个清晰地服务系统[6]。

四、BIM技术在地铁建设中推广的障碍与解决措施

BIM技术在我国建筑工程中已经得到推广，并且随着我国地铁建设的快速发展，BIM技术在地铁中的应用一定会带来极大的便利，加速我国地铁建设技术的进步。虽然BIM技术在地铁建设的应用前景十分广泛，但就目前来看，要想将其做到很好的推广还面临很多问题。

(一)行业标准不同

现阶段我国对BIM还没有一个统一的标准和完善的体制，法律部门还没有关于BIM的一套完整的法律，BIM在地铁上的应用更是处于初级探索阶段，仍然存在很大的障碍需要去突破，很多专家认为现有的建筑行业制度、建筑标准、建筑规范之间的差异是推广BIM技术最大的障碍[7]。针对这方面问题，国家和政府要大力完善相关标准及规范，法律部门也应该相继出台相关法律。国家“十二五”规划中明确提出要大力发展BIM技术，建立一套完整的BIM体系，使BIM成为未来建筑行业的主流技术。

(二)BIM软件的兼容性不足

BIM最早起源于美国，之后才在我国发展推广，我国的BIM基本是引进国外开发的软件，尽管这些软件具有很强大的功能，但是软件之间缺乏交互性，各个软件开发者通常只考虑自身所在领域的软件间的兼容性。因此，我国的软件开发企业提高创新能力，加强各个软件之间的交互性，加强各部门的交流，

搭建一个实现真正兼容的BIM交流平台。

(三)BIM人才短缺，跟不上市场发展步伐

尽管国家大力发展BIM技术在建筑中的应用，但是很多企业并不支持，国内的技术人才也很少，很多人对BIM的认识任然停留在表面，研究不够深入。而且由于BIM技术在工程中的应用会导致初期成本增加，因此大多数企业并不愿意用此技术。国家需要加大在推广方面的投入，在部分高校中开设BIM研究的试点，大力培养精通BIM技术的人才，鼓励企业在实际工程中使用BIM技术。同时国内的技术人才也应该学习国外的成熟软件，结合我国的实际情况进行二次开发，提高BIM技术的应用范围。

对地铁的建造这样一个非常复杂的过程，BIM可以帮助企业做出一个更加合理、科学的规划与设计、进而优化施工组织，提高运营管理质量，达到缩短施工工期、降低成本的目的。相信在国家的大力推广之下，BIM在地铁方面的应用一定会更加成熟。

【参考文献】

[1]胡振中,张建平.基于子信息模型的4D施工安全分析及案例研究[C].//第六届全国土木工程研究生学术论坛论组委会.第六届全国土木工程研究生论坛论文集,2018:1-6

[2]王慧琛,李炎锋等.BIM技术在地下建筑建造的应用研究——以地铁车站为例[J].中国科技信息,2013(13):72-73

[3]美国总务管理局.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/ portal/category/21062.

US General Services Administration.General Services Administration(GAS)3D-4D BIM Program.[EB/OL]http://www.gsa.gov/portal/category/21062．

[4]BuildingSMAR国际组织网站[EB/OL].http://buildingsmart.be.no:8080/buildingsmart.comrib日本分会.

[5]陈燚,罗光财等.BIM技术在城市轨道交通车站施工中的应用[J].城市住宅,2017(8):58-62

[6]纪博雅,戚振强等.BIM技术在建筑运营管理中的应用研究——以北京奥运会奥运村项目为例[M].北京建筑工程学院学报,2014(1):68-72

[7]何清华,钱丽丽等.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[M].工程管理学报,2012(1):12-16