西安地铁BIM技术应用分析

余海 夏冬

1. 西安市轨道交通集团有限公司 陕西 西安 710018；

2. 广州地铁设计研究院股份有限公司 广东 广州 510010

概述

西安地铁高度重视BIM技术应用。在第三期建设规划项目设计招标时，西安地铁就曾要求单位在设计全过程阶段采用BIM技术，交付BIM成果[1]。

在已运营的四号线飞天路站、大明宫北站五路口站机电安装装修工程中，设计单位与施工单位试点采用了BIM技术。在建五号线太乙路站中，施工单位采用BIM技术优化场地布置、模拟关键施工工序并优化施工方案，建立了可视化施工平台[2]。

目前各条线路统一规范标准，并采取从施工图阶段开始的“业主主导、BIM咨询单位管理、各参与方实施”的一体化BIM技术应用模式。

1 西安地铁建设中BIM技术应用

1.1 已运营及在建线路

（1） 运营四号线应用情况

四号线飞天路站即利用BIM技术进行建模的建立。并将模型导入Navisworks软件进行碰撞检查，碰撞检查共发现915处碰撞点，并形成碰撞报告，分别是管线间碰撞、管线与结构碰撞。结合设计单位解决模型中的碰撞问题，优化管线碰撞54处，优化土建偏差5处，联合设计解决困难处管线碰撞8处等。

后利用BIM技术发现遗漏系统管线1处，优化机房隔墙1处，优化风道隔墙3处，优化风阀墙2处，发现孔洞预留问题11处，减少现场问题（变更）32%，节省工期近31天，节省人力140人/次。

五路口车站采用了装配式冷水机房技术，基于该机房BIM模型，如图1所示。

图1 五路口站装配式冷水机房全局图

对机房的管线、设备布置进行深化设计，进行设备定位、复核预埋件位置、优化支吊架设计方案，确保设备安装的操作空间及后期设备的检修、更换操作空间，同时根据BIM信息模型，输出需要预制拼装区域内管线的工程量，包括管道尺寸、长度、管件等重要设备参数。实现工厂施工现场拼装工艺，能够有效的缩短工期，装配式冷水机房从施工策划到机房验收仅用时37天，装配式预制加工减少人工成本30%。

（2）在建五、六号线应用情况

五号线太乙路站在施工过程中充分利用BIM技术，对车站进行三维化可视化建模，在三维技术交底、优化施工方案、模拟关键施工工序等方面充分发挥BIM技术，并建立可视化施工平台进行统一管理。

在三维可视化交底中利用BIM技术对复杂结构进行可视化，如结构施工中梁柱核心区的钢筋绑扎及模板安装施工，结构碗口式满堂红脚手架搭设等重要工序重点进行三维交底，降低因看不懂图纸造成的施工错误，提高准确性。

图2 三维技术交底

对车站主体结构施工所涉及的关键工艺进行施工仿真，提前模拟现场施工真实场景、施工工序，对关键施工工序的机具组织安排及特殊位置的人员操作进行仿真，并以动画、图片等形式输出，以用于施工工艺展示汇报及现场工人施工指导，如图3所示。

图3 施工关键技术仿真

运用BIM信息管理平台来实现现场施工的信息化管理，通过信息平台的施工进度模拟、实际进度与计划进度的对比分析、施工进度滞后提醒等功能，使得项目管理人员能有针对性的管控进度，大大地缩短施工工期，经济效益明显。

图4 施工进度计划导入

图5 施工过程模拟

2.2 三期规划线路

（1） BIM协同工作平台。目前西安地铁正着手通过建立BIM协同工作平台，如图6所示，该平台涵盖规划设计、施工、运营三个大模块，每个模块分别对应于勘察设计单位、施工单位、运维单位，设计单位负责搭建地铁项目的基础数据库，施工单位从“三控制、两管理、一协调”六个方面进行BIM应用，规划设计及施工的BIM数据最终交付给运营单位进行维护。同时，按照BIM协同工作要求进行BIM数据共享。平台可集成城市基础地理信息、设计图纸模型、施工信息、运维专题信息等地铁建设全生命周期时空信息。还具有监测数据报送、施工进度管理、预警处理、隐患排查、视频监控等功能。

图6 BIM大系统平台门户

（2）倾斜摄影技术。通过实景建模技术航拍照片生成三维地形模型以及实景模型[3]，进行场地分析与三维选线，在真实场地中进行设计，如规划设计、建筑设计、车站设计、场地平整、基坑开挖等。如图7所示。

图7 周边场地仿真模型

（3）三维市政管线。西安地铁周边市政管线亦密布于城市主要区域,管线迁改及交通疏解难度较大，传统的二维设计很难对复杂条件表达清楚、面面俱到，容易出现失误。

采用BIM软件进行三维市政管网模型的构建。并根据BIM软件碰撞冲突报告，对BIM综合模型中的“错、漏、碰、撞”等问题逐一分析，在满足相关规范的前提下，统筹调整市政管网的空间位置、立体走向等，优化设计方案。如图8所示。

图8 地下管线BIM模型

（4）三维地质。基于BIM软件快速生成三维钻孔模型，一键生成三维地层模型，如图9所示。实现了勘察数据快速检查，模型碰撞检测、空洞检测等模型辅助检查。进而基于BIM地质三维模型生成柱状图、剖面图等成果图纸，实现各种勘察成果数据统计。可将数据与地质模型关联，通过BIM软件直接修改数据，以驱动模型变更。

图9 地质三维模型

2 结束语

（1）目前西安地铁已经在前期规划、设计、施工等多个阶段采用BIM技术，极大的提高工作效率。

（2）通过BIM协同设计管理平台可以有效地将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目参与方集中在一起，增加信息互通性，避免产生信息孤岛。

（3）倾斜摄影技术、三维市政管线、三维地质等多种新技术的应用，加快了虚拟工程环境的进程。