张峰

摘要：目前在建筑行业已经大量应用 BIM 技术，上海地铁、北京地铁、青岛地铁、广州地铁、西安地铁、厦门地铁、苏州地铁等多条轨道交通工程都将其应用工程，部分建设单位已将 BIM 技术应用纳入到招标文件中。城市轨道交通工程中应用 BIM 技术的主要针对三维建模和碰撞测试，全面应用 BIM 的较少，在地铁轨道工程 BIM 技术应用方面更无成熟经验可循。本工程研究 BIM 技术主要在施工场地布置、施工工程量统计、数字化三维模型建造、施工工序模拟、施工图图纸会审、三维技术交底、交叉专业三维碰撞检查、施工进度 4D 模拟、施工安全质量、人员定位等在施工中的应用。

Abstract： At present， BIM technology has been widely applied in the construction industry， many rail transit projects have applied it， such as Shanghai Metro， Beijing Subway， Qingdao Subway， Guangzhou Metro， Xi'an Subway， Xiamen Metro， Suzhou Metro， etc.， and some construction units have already adopted BIM technology application to the bidding documents. The application of BIM technology in urban rail transit engineering is mainly for 3D modeling and collision testing， the full BIM applications is few， and there is no mature experience in the application of BIM technology in metro track engineering. The paper mainly studies the application of BIM technology in construction site layout， construction engineering quantity statistics， digital three-dimensional model construction， construction process simulation， construction drawing drawing review， three-dimensional technical disclosure， cross-professional three-dimensional collision inspection， construction progress 4D simulation， construction safety quality， personnel positioning and other aspects.

关键词：BIM技术;城市轨道;轨道铺设;应用研究

Key words： BIM technology;urban track;track laying;applied research

中图分类号：TU17                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）07-0174-03

1  概述

1.1 目前国内外BIM发展情况

建筑信息模型（BIM）的概念最早可以追溯到1970 年代，時任卡内基梅隆大学建筑和计算机科学专业教授Chuck Eastman 于1975 年提出了“Building Description System（BDS）”的概念，可以被视为最早提出的与之相关的概念。

开展从小范围、企业内的试验到局部范围、多方协同的实践，并逐步向全产业链协同、全生命周期实施应用迈进。目前世界多个国家已在建筑行业提出了 BIM 应用要求，并建立了相关的 BIM企业级和行业级应用标准。我国建行业 BIM 应用相对成熟，已在全力推广 BIM 技术的应用。同建筑行业相比，市政、城市轨道行业 BIM 应用还处于起步阶段，随着中国铁路信息化建设进程步伐的不断推进，BIM技术将成为地铁工程建设行业发展的必然趋势。

然而，目前在城市轨道交通工程中车站机电安装工程应用较为广泛，且构件标准化程度较高。但从目前常用的BIM 软件来看，也都是为建筑工程量身定做的。主要针对建筑、结构、机电安装、管线综合等专业，功能划分针对性较强，各自专业都有“工具”可用。针对如何在以线状工程为特点的铁路轨道领域应用 BIM 技术这一课题，急需进行应用研究。

施工时需要了解项目所有构件的位置、特征及其安装方式，以往施工都是根据平面图、立面图、剖面图来施工，有时甚至要靠着想象来建立立体模型，但是以这些看着图纸想象立体图的思维方式会因技术人员的经验、能力而有所差别，而这些差别可能会造成施工中或是施工完成时，与设计不同，则会产生很多沟通上的问题。

1.2 本项目BIM技术研究的技术线路

本科研课题《BIM技术在厦门地铁1号线轨道工程施工中的应用》由厦门地铁1号线承担，厦门地铁1号线总体呈南北走向，连接了思明区、湖里区、集美区等重要组团，是由本岛向北辐射形成跨海快速连接通道的骨干线路。地铁1号线为南北骨架线，构建本岛与集美片区快速跨海连接通道，并服务于岛内外火车站。我项目部主要承接了由镇海路站至高崎站的铁路铺轨工作，并基于此线路展开BIM技术在厦门地铁1号线轨道工程施工中的应用。由于所研究线路的代表性，包括各种施工工艺的复杂性、用运的道床形式的多样性以及厦门岛内的地理情况，这对于铺轨施工是一个很大的难题。（图1）

2  本工程BIM计划目标及主要研究内容

2.1 主要研究目标

本工程实施目标主要是利用 BIM 技术加强施工管理，通过建立 BIM 施工模型，将 3D 模型与施工进度匹配，并与资源配置、安全控制、劳务人员定位、场地布置、成本变化等信息集成一体，实现基于 BIM 的施工进度、资源配置、成本、安全、质量、应急、场地布置等的动态集成管理及施工过程可视化模拟。本课题主要研究目标如下：①图纸审核，深化施工图，实现三维交底。②实现交叉专业的碰撞检查，进行虚拟建造，模拟施工工艺。③实现临建及场地布置 BIM 应用。④控制施工进度、成本，实现精细化管理。

2.2 主要研究内容

本工程研究 BIM 技术主要在施工场地布置、施工工程量统计、数字化三维模型建造、施工工序模拟、施工图图纸会审、三维技术交底、交叉专业三维碰撞检查、施工进度 4D 模拟、施工安全质量、人员定位等在施工中的应用。

2.3 使用的主要软件

本工程选择Autodesk 作为 BIM 应用研究平台，确立本次 BIM 技术应用决定选用 Revit 作为建模软件，fuzor、lumion作为仿真制作软件，另针对该项目开发基于Revit 的轨道自动建模插件。

3  BIM在厦门地铁1号线的研究应用

3.1 临建工程建模

采用测量仪器，精确测定出邓江区间U型槽铺轨基地框架坐标，在CAD里按坐标绘制出平面图，然后导入Revit软件里，按照广州地铁临建设施相关要求，建立U型槽铺轨基地模型。临建施工时，利用模型进行仿真模拟，节约了大量资源，为施工带来极大的便利。（图2）

3.2 建立轨道工程标准族库

BIM 在铁路方面的应用不同于房建项目，基于 Revit 软件开发的族库尚未包涵轨道工程方面，这就需要建模人员把这方面族库创建完善，才能进行后续的 BIM 应用。建模人员按照设计图纸及行业相关 BIM 建模标准进行族库存储归档体系的建立，制作的标准族库如下，同时完成了厦门地铁1号线工程涉及的扣件、道床、道岔、接触轨、疏散平台、轨道等附属构件的自动建模。（图3-图5）

3.3 利用BIM图纸会审

在项目开工前期，项目管理方监督施工方用设计院提供的全套施工图纸来进行建立模型工作，这样基于模型的多专业设计图纸校核，在正式施工前消除施工图上“错、漏、碰”。以上问题通过图紙会审得到解决，在施工前已通知设计院进行设计变更。类似这样的问题的及时处理，除避免在正式施工的时候发生怠工、返工等现象以及杜绝产生废料等情况的发生，也提高了工程质量，避免工期和成本的浪费，同时也提高一次性安装的合格率。

其次，基于 BIM 的图纸会审，审人员通过在三维模型中进行漫游，以顾客的视角对模型内部进行查看，发现轨道工程扣件安装、道床形式、接触轨安装、机电工程互相间的交叉问题。通过搭建模型进行漫游，能够更直观清晰的发现轨道、机电工程、接触轨安装、下部结构、人防与防淹工程、隧道排水沟、等专业间的碰撞图纸问题，减少变更，节约工期和成本。

3.4 利用BIM三维技术交底

项目采用精细化模型、施工过程三维动画演示、虚拟漫游技术实现铺轨基地建设过程模拟、轨排组装、钢弹簧浮置板钢筋笼组装、普通道床施工模拟、浮置板道床施工过程模拟，进行三维动画交底。避免因交底不清楚，带来的窝工、材料浪费、返工及施工质量缺陷等问题。

项目施工过程中，施工蓝图、设计变更、技术标准、规范及验收标准规范等技术文件资料均在施工管理技术人员手中，管理人员必须通过技术交底的形式施工技术要求和安全操作事项等灌输给具体操作人员。项目基于 BIM 施工模型，利用多功能移动端、 漫游软件、VR 设备等三维可视化交底，将项目的 BIM 施工模型模拟，图文并茂，同时加以必要的视频等，并对重要部位和关键技术进行参数标注，形成三维可视电子文档。现场施工人员可以利用该文档查看三维 BIM 模型、工程结构信息以及对三维模型进行获取工程数据、或利用三维模型对某一结构进行标注。BIM 技术通过对现场施工多维度、多视角三维交底，更好的适应了工程行业操作人员多为民工，素质较低，所以要求交底内容尽可能详尽、针对性强、具有可操作性、要通俗易懂的施工现状。这种技术交底方式不仅效率高，同时保证了工程中的每道工序均能按设计规范及施工规范要求执行，避免了交叉作业混乱，保障工程质量。

3.5 三维模拟，优化方案

针对不同道床形式及土建结构情况分别建模，同时结合工装机械设备等实际情况，进行施工现场模似分析，确定工装机械设备配置方案，提前找出冲突点优化方案，确保施工顺利进行。（图7-图8）

3.6 道床工程量、材料量

在初期各种构件族的建立过程中，对于各种构件的材质、单价及各种信息的输入编辑。然后在项目中对道床进行拼接组合，再通过Revit中的明细表功能，对标段道床进行工程量统计，然后把明细表导出为文本格式。由于Revit中导出的格式为文本格式，所以的把文本复制到Excel中进行二次的编辑处理。所得出的工程量与实际标段的所需工程量相符。（表1）

4  结语

在厦门地铁1号线项目施工中应用BIM技术，以厦门BIM课题为基础，上海城轨公司成立了BIM工作站，并聘请资深BIM专家对分公司骨干进行了培训。目前《BIM技术在厦门地铁1号线轨道工程施工中的应用研究》科研项目已取得了初步成果，并代表新运公司参加2017年陕西省第二届“秦汉杯”BIM应用大赛，取得了三等奖的好成绩。三维图纸会审，精细化查找设计图纸中的差错漏碰等情况，发现图纸偏差5处，通过及时沟通会审变更，避免了返工，节省机械、材料及人工费用约24万元。

参考文献：

[1]何关培.那个就BIM的东西究竟是什么？[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]周春波.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].青岛理工大学学报，2013，34（1）：51-54.

[3]焦安亮，建筑企业推广BIM技术的方案与实践[J].施工技术，2013，42（1）.

[4]张洋.基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究[D].北京：清华大学，2009.