BIM技术在厦门城市轨道交通中的应用

杨勇，石继斌，王世明

（中铁一院集团山东建筑设计院有限公司，山东青岛 266034）

0 引言

城市轨道交通工程建设规模大、周期长、涉及专业复杂、参建单位多，提升设计及施工质量，提高建设效率是工程面临的严峻问题，BIM技术为实现这一目标提供了新的技术支撑。厦门城市轨道交通在BIM技术应用方面做了大量实践与突破，形成的“厦门模式”对缩短工期、提高工程质量、减少材料浪费、降低生产成本起到了重要作用。

1 应用模式

在厦门地铁1号线、2号线、3号线及南延段、4号线、6号线等已完成或正在建设的线路中，BIM技术进行了不同程度的应用及探索，有了1号线的实践经验，在后续线路中已初步形成“厦门模式”，即“业主主导，BIM咨询管理，各方实施”的BIM应用模式，在BIM技术应用过程中，采取分阶段循序渐进的方法，逐步推进BIM技术在厦门城市轨道交通中的应用，并结合每个阶段的需求，适时调整BIM技术应用范围及目标。

（1）组织架构见图1。厦门城市轨道交通集团有限公司BIM工作推进组：对项目的BIM应用研究提出需求；审核项目实施方案和接收项目成果；监督管理项目团队服务进程和质量。

图1 组织架构

BIM咨询单位：编制BIM技术应用研究总体方案、交付标准、实施标准，提交总体审核和总体联合署名发布文件；搭建BIM技术应用管理平台、开发族库和出图模板，并对平台进行技术维护支持；协助业主和总体完成BIM技术应用管理；收集并审核各参与方的BIM模型成果；对各参与方的BIM工作进行指导和支持。

设计总体总包单位：将BIM技术应用纳入总体管理，与BIM咨询单位联合署名发布BIM技术应用相关方案与标准文件。

设计监理单位：将BIM技术应用质量及进度纳入考核范围，对BIM技术应用成果进行审核。

各工点及系统设计院单位：建立内部管理体系和组织架构，完成本项目设计阶段的BIM应用内容；按BIM咨询单位制定的标准及流程建立、维护并应用BIM模型；模型成果提交BIM咨询单位审查。

施工单位：建立内部管理体系和组织架构，在设计阶段配合设计方案优化，在施工阶段继续深化模型，按BIM咨询单位制定的标准及流程进行BIM应用，并及时更新模型，确保模型与现场一致，向业主提交竣工模型。

（2）平台搭建。厦门城市轨道交通BIM技术应用平台采用同城光网协同模式进行搭建，业主、监理与设计单位、施工单位接入平台开展协同工作（见图2）。

图2 平台搭建

BIM技术中的“协同设计”是指建筑、结构、设备等各个专业在同一个工作平台下工作，共享设定的项目中心文件。不同专业人员使用各自的BIM核心建模软件建立自己专业相关的BIM模型，与中心文件链接并在同步后，将新创建或修改的信息自动添加到中心文件，这个中心文件就是建筑信息模型（见图3）。各专业都可在此模型中查看其他专业构件的布置及信息，从而实现信息共享[1]。

图3 工作集中心文件

（3）模型验收。为确保BIM设计模型功能满足施工要求，减少施工单位BIM拆模时间，组织运营事业总部、施工单位和综合支吊架供应商提前参与BIM设计模型的审查工作，确保BIM设计模型施工落地应用和运营维护，减少施工现场材料浪费、设计变更、返工和各方协调工作量，确保施工工期提前。

2 应用点

在厦门轨道交通整个建设周期中，以落地应用为原则，利用BIM技术可视化性、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点[2]，在不同阶段解决重点难点问题，以提高设计质量、节省工期。

发挥BIM的可视化沟通交流优势，在方案优化阶段使用BIM提高各方讨论决策效率（见图4）。

图4 厦门车站BIM模型

BIM技术在以下几个方面显示了优势：设备及管理用房设计优化；预留孔洞检查；管线综合优化设计，解决设计阶段的碰撞问题；核查检修空间，方便运营维护；在装修BIM专项检查中，装修与土建、机电的碰撞问题；虚拟建造实现落地，提前发现施工现场问题，减少现场突发问题，保障了工期；优化施工现场管理，减少临时设施的拆改。

基于BIM模拟做到虚拟建造、提前解决工序冲突问题，并以标准化工厂预制加工。

利用BIM模型指导现场临水、临电及临边防护施工、机电安装、装修施工。

（1）方案优化设计。发挥BIM的可视化沟通交流优势，在方案优化阶段使用BIM提高各方讨论决策效率；录入车站及周边环境信息，建立三维模型，能够从全局把握站位周边地形、道路、建筑构筑物等情况，辅助车站方案设计（见图5）；利用BIM直观可视化性和可靠性，业主、设计及相关单位可以运用BIM模型相互沟通、基于BIM模型提前发现设计问题，进行方案论证和优化，更大限度地发挥BIM价值[3]。

图5 车站附属方案展示

（2）限界核查。城市轨道交通属于基础设施，大多数属于地下工程，安全问题是重中之重。地下工程空间有限且轨道交通涵盖专业较多、图纸表达存在局限性、建设工期紧张，行车安全保障是重点中的难点[4]。利用BIM技术模拟性特点，创建车辆模型，模拟行驶路线，利用软件进行碰撞检测，提前规避碰撞风险，确保安全行车（见图6）。

图6 限界核查

（3）净高检查。在地铁车站设计中，工程较为复杂，二维图纸不协同的缺点被放大，各个专业信息传递不及时、信息不对等，很容易造成各专业冲突及设计不合理等情况。利用BIM技术的协调性，各专业将信息统一纳入协同平台，避免了“信息孤岛”，实时表达设计意图及内容，对设计进行优化、论证。在楼扶梯净高核查方面（见图7），BIM技术保证了在设计阶段图纸已满足设计净高要求，避免因净高不够而造成的返工及其他设计问题[5]。

图7 公共区T形楼梯净高核查

（4）复杂节点施工交底。传统二维图纸对复杂节点无法进行有效表达，不能直观地对设计意图进行展示，利用BIM技术对复杂节点进行建模，在三维模型中直观表达设计意图，现场交底让施工更加明确、清晰（见图8），有效加强了设计—施工沟通，避免因理解不到位影响工程质量[6]。

图8 机电管线安装交底

（5）机电管综。机电管综是现阶段BIM技术应用最成熟、最基础的应用，但模型落地应用是工程实施过程中的一道难题，保障设计成果的正确性，使模型信息有效传递给施工单位应用是关键。厦门轨道集团在机电设计阶段统筹考虑，提前规划，将各参建单位职责及BIM模型应用流程进行明确规定，在设计初期，协调工点设计、机电系统、施工单位（支吊架厂家）等参与方集中办公，总体、监理、运营部分提前介入审查，解决各方协调问题，确保设计质量及模型的可延续性（见图9）。

3 应用效果

BIM技术应用在各个阶段均有显著效果：

方案阶段：利用BIM可视化技术，“所见即所建”，设计方案效果直观展示，利于业主决策，减少因信息沟通及方案变更带来的困扰[7]。

设计阶段：通过BIM模型对土建及机电模型进行核查，设计失误减少，提高了设计质量；BIM协同设计使得各专业间配合清晰流畅，信息传达更准确；施工单位及运营单位的提前介入，确保了设计文件质量，提高了工程品质[8]。

施工阶段：利用BIM模型，提升了项目施工过程的精细化施工与管理，优化了施工方案、科学组织施工，减少了后期工程返工[9]。

厦门轨道交通1号线、2号线到3号线的BIM技术应用实施，有效减少了设计不合理、后续设计变更、现场返工、材料浪费、现场协调量等问题。根据业主统计，仅2号线就有效解决机电管线碰撞问题5 072个，通过提前解决这些问题，累计节省资金约4 000万元，节省工期634 d。

4 结束语

从二维图纸到三维模型，单纯的几何表现到全信息模型集成，从各专业独立设计到全专业协同设计，BIM技术的出现必将带来设计方法的变革[10]。厦门地铁根据自身特色总结出来的“厦门模式”已成功应用于厦门地铁诸多线路并取得了显著成效，为后续线路BIM技术应用积累了经验，也为城市轨道交通领域的BIM技术应用的推广和探索提供了理论支撑。