BIM技术在轨道交通工程复杂节点中的应用

庞晓磊

（上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 天津分公司，天津 300381）

轨道交通工程施工难度大，复杂节点多，地下段接地上段关键节点便是其一[1]。特别是罩棚位置，采用罩棚方案往往会导致相近道路断交，严重影响日后行人及车辆的通行，本文利用BIM 技术对这一复杂节点进行多项方案研究，分析各方案可行性，选出最佳方案。

1 工程概况

某轨道交通项目主干线中心路为双向6 车道，宽度50.00 m。规划区间罩棚沿中心路南北布置，位于中心路中央绿化带上，距南侧市域铁路线垂直距离60.00 m，总长392.04 m，相对地面最低高程6.27 m，与2号路垂直相交，造成其断交，影响行人和车辆通行。

利用3DMAX 软件对周边环境进行模拟，后期在Lumion软件中进行模型整合，包括周边道路、铁路、建筑物及出入口等位置信息。见图1。

图1 周边环境模型

地下市政管线历来是城市的“神经”[2]，罩棚附近既有地下市政管线共涉及给水、雨水、污水、燃气、热力、电力、路灯、通信超过10 种，传统二维图纸难以准确表达各既有管线位置关系，本文利用Autodesk Revit软件创建既有地下市政管线模型，见图2。

图2 既有地下市政管线模型

2 人行天桥方案可行性研究

为方便2 号路行人及非机动车过街，可采用在中心路两侧布设人行天桥的方案来解决这一问题。

方案共3 种：方案1 位于罩棚起点南侧，为天桥高度可行的是最北侧方案；方案2位于罩棚起点南侧，为天桥高度可行的最南侧方案；方案3 位于罩棚起点北侧，上跨区间罩棚，天桥高度≥8 m，距离2 号路300 m。见图3。

图3 3种天桥方案位置

2.1 模型建立

人行天桥主梁采用预应力混凝土简支箱梁结构，桥跨长50.00 m，桥面宽5.00 m，两侧梯道宽2.20 m，下部结构采用混凝土桩柱式。利用Autodesk Revit 建立人行天桥三维模型，方案1 和方案2 的人行天桥高度为5.50 m，方案3的高度为8.00 m。见图4。

图4 人行天桥模型

2.2 三维展示

通过BIM 技术进行三维模型建立，结合周边环境情况，分析各方案人行天桥对周边既有建筑物、道路、铁路的影响。见图5-图7。

图6 天桥方案2

图7 天桥方案3

分析显示，方案1 及方案2 的人行天桥均侵占工厂作业中心入口且方案2的人行天桥已进入市域铁路线的保护范围。因此，方案1和方案2不可行。方案3虽可行，但其实施存在一定技术难点。

2.3 方案3实施重难点

由于天桥施工现场受限，交通干扰大，工期要求紧，在项目实施过程中，管线迁改为工程重难点。为减少对来往车辆交通的影响，需采取有效措施，建立一个合理的交通疏解方案。对迁改后的市政管线提前进行碰撞检查[3～4]，管线切改会影响周边居民正常生活，热力管线建议在4—10月施工。

2.3.1 交通疏解

根据设计方案搭建交通导行模型，在交通疏解围挡起始位置，布设限速及禁止停车交通标志，以动态模拟演示的方式展现，通过分析车辆、行人的通行能力，辅助相关单位检查分析方案的可行性，沟通协调优化方案，防止交通拥堵，为实际施工提供技术指导。见图8。

图8 交通疏解

2.3.2 管线切改

通过BIM 技术分析，人行天桥西侧梯道下存在的市政管线，将严重影响天桥下部结构施工；包括3根热力管，直径分别为300、600、600 mm，埋深分别为1.10、1.32、1.00 m。根据设计方案，人行天桥设计使用年限为50 a，因此，3 根热力管线需做永久迁改。热力管线无法迁改至行车道上，因此只能迁改至西侧企业绿化处。见图9。

图9 既有热力管线迁改

2.3.3 管线碰撞检查

地下市政管线往往存在多种碰撞关系，主要包括不同类型管线之间、管线与附属物之间以及附属物与附属物之间的碰撞关系[5]。因此，本文对迁改后的3根热力管线进行碰撞检查。见图10。

经检测分析，存在两处碰撞现象：埋深1.32 m 的DN600 mm 热力管与既有埋深 1.20 m 的 DN600 mm 输配水管线存在碰撞；埋深1.10 m 的DN300 mm 热力管与既有埋深0.90 m的DN600 mm输配水管存在碰撞。

2.3.4 其他方面

造价高，由于天桥为50.00 m 跨度，路中设有区间过渡段罩棚，无条件路中设柱，故天桥为路中无柱方案，造价约为普通天桥的4 倍；距离地面8.00 m，人行通过不便利。

3 推荐方案

通过以上模拟分析，可知各天桥方案均不是最佳选择。利用BIM 技术对此复杂节点进一步研究，发现在罩棚起点南侧进行绿化带破除，改为人行横道，不失为一种新的解决方案。

3.1 模型

利用BIM 软件将罩棚起点南侧的绿化带进行破除，然后改成宽度为1.50 m 的人行横道，方便行人及非机动车过街。见图11。

3.2 Twinmotion交通模拟

为验证推荐方案的可行性，利用Twinmotion 软件对行人及交通车辆进行路径、密度、行驶速度设置，来真实模拟实际交通情况。见图12和图13。

图11 推荐方案模型

图12 行人模拟

图13 车辆模拟

通过BIM 技术模拟可知，在罩棚起点出破除绿化带，修改成人行横道，不仅可以满足2 号路行人及非机动车通行的基本要求，而且便捷、节约成本。此方案仍存在一定安全隐患，建议在人行横道处附近设置“双向红绿灯”及“限速提醒标志”，在到达人行横道前道路30～50 m处设置“人行横道预告标线”。

4 结语

在轨道交通工程中应用BIM 技术是城市基础设施建设发展的必然趋势，也是一种新的问题解决手段。在轨道交通工程项目的全生命周期里，BIM 技术不仅可以解决多环节沟通协调问题；还能避免设计错、漏、碰、缺，为各专业施工减少碰撞；同时，也为运营提供技术保障。

本项目利用BIM 的价值不仅在于将规划区间罩棚周边环境用三维的方式展示出来，还能利用其可视化的特点，分析、论证人行天桥跨区间罩棚方案的可行性，研究各方案对周边建筑物、出入口和地下市政管线的影响；同时，它便于优化设计方案，指导施工单位对既有市政管线迁改，碰撞检查，防患于未然，保证了工程质量，缩短工期，节约成本。