城市轨道交通工程BIM研究及应用 | BIMBANK

城市轨道交通工程BIM研究及应用

摘要:基于BIM研究在城市轨道交通建设全周期中的项目管理、设计、施工及交付运营阶段提出应用管理思路。详细介绍了国家行业标准、项目管理、技术管理、应用平台的构件思路,最终通过轨道交通工程BIM的相关技术应用展现其在进度、成本、质量和安全等方面的优势和价值。

关键词:轨道交通工程;多维协同设计;BIM应用

BIM建筑信息模型(Building Information Modeling)是一个建筑工程项目的各项物理和功能特性的数字表达;它既是一个共享的知识资源,也是一个分享有关建设工程项目信息,为项目从建设到拆除的全生命周期中所有决策提供可靠依据的过程;同时是一个多维(nD)工程信息模型。它具有可视化,协调性,模拟性,优化性、可出图性和多维性六大特点。

因此,在城市轨道交通建设全周期中构建基于BIM的项目管理、设计、施工及运营阶段的集成系统,不仅可以对轨道交通全过程中进度、成本、质量和安全等多个目标进行高效的管理控制,而且也可以更好的让各参建企业将BIM技术应用到实际中发挥BIM技术的优势和价值。

1、技术标准

1.1 国家标准

住房和城乡建设部编制的BIM国家标准:

《建筑工程设计信息模型交付标准》;《建筑工程设计信息模型分类和编码》;《建筑工程信息模型应用统一标准》;《建筑工程信息模型存储标准》。

1.2 轨道交通工程执行标准

上海市《城市轨道交通BIM应用系列标准》;北京市《民用建筑信息模型设计标准》(DB11T 1069-2014)。

各在建城市地铁公司、轨道办出台的一些列"轨道交通工程BIM技术应用实施文件"及合同文件

2、轨道交通BIM研究的目标

总体目标:通过研究将 BIM 技术应用于城市轨道交通中,建立贯穿项目建设全过程,并具有可视化、数字化、信息化等特点的全生命周期的建筑信息管理平台,提升工程建设水平,做到精细化建设管理,实现后期运维与资产管理服务,将城市轨道交通工程打造成为 "智
慧"地铁打下坚实基础。

(1)参建单位基于 BIM 技术应用管理平台,使用软件实现三维协同设计和管理,分阶段、分角色创建、完善、提交轨道交通工程三维信息模型。(2)设计阶段基于三维信息模型可比较直观的检查设计图纸的空间冲突、碰撞、缺漏,
提高设计质量和设计效率。基于模型实现直观展示和工程数量统计。(3)施工阶段基于三维信息模型进行数字仿真建造,实现实体地铁建设之前模拟建造,
提前发现施工过程中可能存在的问题。(4)基于BIM软件通过二次开发创建轨道交通工程 BIM 技术应用管理要求的族块,为后续轨道交通线路建设积累族块资源。(5)为运营管理提供数字模型,给运营培训、维护、运营仿真研究打下基础。

3、轨道交通BIM技术平台建设

3.1 编制BIM技术应用研究实施文件

(1)BIM技术应用研究的总体方案。总体方案旨在发挥 BIM核心价值,明确业主方和参与方的协作组织关系和职责分工,指导参与方在项目各个阶段的工作内容和流程,制定保障性措施。

总体方案包括以下内容:1)BIM 技术应用点策划及技术要求制定;2)研究组织架构及各参与方职责;3)BIM 技术应用流程;4)BIM 技术应用研究保障性措施;5)资源配置建议;6)BIM 应用实施进度规划。

(2)BIM技术应用实施标准。1)BIM模型设计要求(范围、规定及流程);2)BIM模型命名规定;3)BIM模型输出成。

(3)BIM模型交付标准。定义设计信息与设计模型所包含的内容和成果交付格式,指导项目设计方基于此部分建立可靠高效的交付数据供施工方或其它参与方使用。另外,本部分也用于审查设计阶段建筑信息模型数据的完整度。

标准分为两部分:《设计阶段BIM模型交付标准》;《竣工模型交付标准》。

3.2 BIM技术平台架构

(1)项目管理组织架构;(2)技术管理组织架构;(3)BIM技术应用平台架构。

4、轨道交通工程BIM技术的应用

4.1 设计阶段的应用

(1)场地仿真模型。使用 3D 扫描技术,
复核验证车站与周边控制线及周边环境的位置关系。

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图1 模拟车站周边环境

依据场地现状进行三维建模,搭建周边环境、施工场地模型。
检查车站主体、地面建筑部分与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离关系。审查轨道交通建筑与周边市政、绿化、建筑景观之间
的外观效果。

(2)三维协同设计建筑机电模型。利用 BIM 技术应用管理平台,使不同工作地点、不同专业的设计人员通
过网络基于同一个 BIM 模型进行轨道交通三维协同设计。
提高不同设计专业间信息的传递效率和传递质量。
做到设计信息更新及时、准确。

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图2 三维协同设计

(3)模型协调检查。整合各设计专业(建筑、结构、机电、系统)的 BIM 模型,检查设计中
的错漏碰缺,处理解决管线碰撞问题。
优化管线排布方案,减少施工阶段因设计疏忽造成的损失和返工工作,提高施工效率和施工质量。

(4)实时场景漫游、建筑装修效果渲染。将完成的 BIM 模型导入到实时渲染引擎中进行三维沉浸式漫游体验,业
主和相关参与方在三维场景中自由行走,获得身临其境的真实感受,增加设计体验感

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图3 云渲染引擎虚拟现实漫游环境

(5)基于BIM模型生产图纸。基于 BIM 模型,通过二次开发的出图模板自动生成图纸,如:建筑效果
图、平面图、立面图、剖面图、3D 视图、大样图等,在设计变更后自动更新
图纸,减少人为失误,确保图纸更新及时准确。

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图4 BIM模型直接生成二维图纸

(6)工程量计算。基于设计模型,利用 BIM 软件生成工程量清单(包括不同构件砼体积、
钢筋、主要管线长度、主要设备数量等),辅助工程量统计。在设计变更后,
自动计算并更新工程量明细表,减少人为失误,确保统计及时准确。

4.2 在施工阶段的应用

(1)管线搬迁方案模拟。模拟站外市政综合管线,分阶段模拟市政管线搬迁并进行碰撞检查,以
动态方式表现施工方案。

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图5 模拟市政管线分阶段搬迁过程

(2)交通疏解方案模拟。模拟车站施工期间交通疏解过程,检查交通疏解方案的可行性。

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图6 交通疏解方案

(3)土建施工仿真。将土建施工计划整合到 BIM 模型中,形成4D模型,模拟各阶段的施工情况,检查施工方案可行性。实现未建先试,优化施工组织方案。

对机电管线和设备进行动态安装模拟,检查管线和设备密集区域的安装计划是否存在实施难点,优化施工工序,提高安装效率与安装质量。

(4)工程量辅助统计

4.3 在运营维护阶段的应用

(1)基于BIM模型进行运营仿真:客运模拟、发现通道瓶颈、制定应急预案。

(2)资产管理。选取模型中的设备、材料均可在属性栏中读取加载在上面的信息,包括设备型号、设计参数、铭牌、供应商、制造日期、安装位置、保管人员等。

通过设备明细,更可直接在对应的窗口中显示相关的设备,方便盘点资产及其所在位置。可以自动生成工程实物移交明细表。工程实物移交明细表包括三部分内容——供应商管理信息、资产管理信息、资产维保计划所有设备、资产模型信息更可被第三方运营维护软件读取,在非专业界面下进行操作,开展填写工单、出具报表等运维工作。

5、结语

目前,BIM 技术在轨道交通领域研究与应用处于初级阶段。轨道交通项目车站多、线路长、覆盖面广、系统复杂、
专业种类多,各种信息类型复杂,信息共享和沟通不便。因此,在当前信息化时代,轨道交通工程中实现基于BIM的项目管理、设计、施工和运营维护必将有广阔的发展前景。

基于BIM理论与技术体系,构建BIM环境下的管理、技术及应用平台集成系统,积极研究及推广BIM应用,将在轨道交通工程建设全周期中实现对进度、成本、质量与安全的高效管理,其信息化、一体化可以带来良好的经济效益和社会效益。下一步应积极推动基于BIM在轨道交通工程领域的应用得到更高效的价值回报。

参考文献:

[1] 《2011~2015年建筑业信息化发展纲要》
建质[2011]67号
中华人民共和国住房和城乡建设部

[2]《上海市城市轨道交通建筑信息模型应用技术标准》STB/TX-011001-2014

[3]《民用建筑信息模型设计标准》(DB11T 1069-2014) 北京市地方标准

[4] 《厦门市轨道交通1号线工程BIM实施标准》

[5]《厦门市轨道交通1号线工程BIM模型交付标准》

DOI:10.16116/j.cnki.jskj.2016.24.012

城市轨道交通工程BIM研究及应用

□ 铁道第三勘察设计院集团有限公司
王尚伟

 


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