BIM技术在某地铁工程中的应用

汤 黎，邓 超，张宇天

BIM技术在某地铁工程中的应用

汤 黎，邓 超，张宇天

（湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068）

研究BIM技术在轨道交通项目中的应用现状，结合广州地铁鹤洞站阐述BIM技术在地铁项目中实现三维碰撞检测、管线优化、工程量统计、施工模拟等作用。本项目表明：采用BIM技术有助于帮助施工方管理各建设部门，更好把控项目进度，减少投入成本，缩短施工工期。

BIM技术；地铁工程；设计；施工

地铁工程［1］作为大型的轨道交通工程，具有初期投资风险大、回报周期长、设计复杂、施工困难等特点。所以在地铁建设初期必须合理规划与设计，避免后期施工中遇到难以解决的障碍。本文以广州地铁鹤洞站为例，将BIM技术应用于项目的各阶段，让项目的设计人员、施工人员及管理人员提早参与项目建设中，有效提高了工作效率，极大地减少了施工变更，节约项目建设成本。除此之外，采用BIM技术还能建立更加科学的地铁运营维护系统［2］。

1 工程概况

1.1 项目介绍

本项目鹤洞站位于广州市芳村区，车站周围是密集的住宅：道路北侧为居民区，南侧为工业区及住宿区。鹤洞站地形为“马鞍”形，水平段长度约300 m，本站站位设在鹤园路西侧，19路公交总站处。出入口设置于道路两侧，一个出入口与公交车站形成换乘。车站轨面埋深约14.41m，站台宽为10m，车站标准段宽度为29.5m（包括围护结构），车站总长为109.7m（包括维护结构），主体结构面积为7384.0m2。

1.2 工程特点与难点

其一，项目地点位于商业繁华区域，交通拥挤，给地铁工程前期的规划方案的选择造成困难，因为地铁线路的不同或站台设置区域不同会直接影响整个地段的格局。

其二，本地铁工程项目规模大，对各专业的技术与管理水平要求较高。同时，地铁站中机电专业管线较为复杂，包含有给排水、中水、强电、弱电、暖通等近20个专业，不仅工程量巨大，而且施工中安装难度大。由于地铁建设中工期紧，工程质量要求高，所以地铁设计前期需要结合建筑、结构相关专业对机电管线进行优化设计，减少由于机电管线布置不合理造成的变更。

2 BIM技术在项目设计中的应用分析

2.1 管线综合

本项目通过BIM—三维管线综合设计技术［3］，在设计阶段将建筑、结构、机电等各个专业建立在一个协同平台中工作，每个专业的设计人员可以将最新的设计信息同步到协同中，设计人员在设计过程中不仅可以提交设计信息，还能及时得知其他专业的设计信息，极大提高效率。与传统的二维设计（CAD）不同，BIM技术采用全新三维设计，通过三维的环境，直观地发现设计中碰撞问题，从而提高设计的准确性，减少工程变更，极大减少地铁建设投资的成本。图1与图2分别为项目各专业模型图。

1）碰撞检测，减少返工，提高施工质量，降低投入成本

通过BIM技术对各个专业模型进行碰撞检测，自动生成碰撞检测报告（表1），提早发现前期设计中暖通、给排水、强弱电管线排布不合理的地方，对其进行重新设计，碰撞检测主要有以下三个方面。

图1 地铁站土建模型

图2 地铁站机电模型

a）土建各专业间碰撞检测。在传统二维设计中，设计者难以发现楼层净高不够、预留洞口未留等系列问题。

b）机电管线与土建碰撞检测。例如在一些碰撞部位，风管标高过高，甚至超过部分主梁标高，所以必须对风管等管线重新设计，不与土建冲突。如图3所示为送风管与主梁发生碰撞。

c）机电（暖通、电气、给排水）管线之间碰撞检测。利用BIM软件中碰撞检查功能，对机电管线进行自动检测，找出设计不合理地方。如图4消防管道与风管碰撞。

表1 碰撞检测报告（部分）

图3 风管与主梁碰撞

图4 机电管线间碰撞

2）综合管线优化

根据生成的碰撞检测报告及机电管线设计原则，对发生冲突管线进行重新布置。鹤洞站地铁项目中，管线排布密集且复杂，对地下净空要求高，BIM设计人员为了满足施工、美观、净高等要求，对每个专业管线进行优化设计。在满足无碰撞的前提下，尽可能提高每个部位的净高。最终的管线优化设计方案得到项目设计负责人及施工方技术负责人认可后，可以作为施工依据进行施工。

表2 管线优化数量统计

图5 管线优化前

图6 管线优化后

2.2 疏散模拟

本项目鹤洞站出入口与商业街、医疗中心、教育中心等人流量相对密集的地方连通，所以在地铁的前期规划中，每个站点的出入口设置尤为关键，确保在发生紧急事件的情况下，能在最短时间内疏散人流。利用BIM技术可以将地铁站模型搭建起来，通过对不同人群数量、行走速度以及距离出路口的距离参数的定义，从而实现对疏散过程中疏散路径及疏散时间的模拟。通过不断的调整各个参数，来获得最优疏散路线，为地铁出路口的设置提供参考。

图8 各区域不同时间逃生率

3 BIM技术在项目施工中的应用分析

3.1 工程量统计

工程量统计是工程造价中最核心的部分，得出工程量，通过套定额就能得出工程的造价。在BIM中生成工程量有两种不同的形式：一种是通过外部插件将Revit模型导入到鲁班、广联达等算量软件中，就能生成工程量；另一种是Revit中明细表功能，自动生成各部件的工程量。

3.2 施工模拟

BIM技术中的施工模拟功能一般适用于施工困难或机电管线安装空间小且管线密集的部位。在施工单位中，虽然施工员大多技术经验丰富，但是在某些复管线密集部位同样会出现由于管线安装方式不合理，造成机电管线安装完成后与BIM设计中管线布置方式不一致的情况。

本项目中，配电机房内管线及设备复杂，安装难度大，通过BIM－Navisworks软件对部分机房内管线及设备进行施工工序模拟，生成动画视频用于技术人员施工前参考，提高安装的准确性［4］。

4 BIM技术在地铁项目中推广的意义

1）采用BIM技术，通过三维管线综合设计确保设计质量，提高项目施工效率，减少由于管线布置不合理造成的工程变更。

2）采用BIM技术对项目进行了系统化、规范化、信息化的管理，为业主提供更科学的管理技术支持，及时、有效地指导各建设部门工作，减轻业主压力。

3）BIM技术在地铁项目中应用成果对其他土建行业信息化管理有良好的指导及参考作用。BIM可应用于不同类型的项目，对其进行完善。

总的来说，BIM技术在该项目中应用相对全面，在鹤洞站建设中，采用BIM技术给业主带来较大的经济效益，基本体现了BIM技术应用价值。但在我国，在地铁项目中，BIM技术处于探索阶段，为了更充分挖掘BIM技术的作用，土建行业工作者需要不断实践，总结经验［5］。

［1］ 逯宗田.铁路设计应用BIM的思考［J］.铁道标准设计，2013（6）：140－143.

［2］ 卢祝清.BIM在铁路建设项目中的应用分析［J］.铁道标准设计，2011（10）：4－7.

［3］ 沈亮峰.基于BIM技术的三维管线综合设计在地铁车站中的应用［J］.工业建筑，2013，43（6）：163－166.

［4］ 任锦龙，毛路，荣慕宁.BIM技术在工程中的综合应用［J］.建筑技术，2012，43（1）：79－82.

［5］董薇.铁路勘察设计BIM运用中的信息化管理探讨［J］.铁道勘察，2013（5）：86－88.

Application of BIM Technology into a Subway Project

TANG Li，DENG Chao，ZHANG Yutian
（School of Civil Engineering，Architecture and Environment，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China）

This paper studies the application status of BIM technology in rail transportation projects，combined with Guangzhou Metro Station Hedong expounded BIM technology for three－dimensional collision detection in the subway project，pipeline optimization，engineering statistics，construction simulation and so on.The project showed that the use of BIM technology helps owners to help manage all the construction sector，the better to control the progress of the project，reduce input costs，shorten the construction period.

BIM technology，subway project，design，construction

TU248.2

A

［责任编校：张岩芳］

1003－4684（2017）04－0101－03

2016－06－18

汤 黎（1991－），男，湖北荆州人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为岩土工程