BIM软件在地铁工程中的应用与发展

在传统的项目管理模式下，工程设计、施工、运维的各个阶段信息不能相互共享、各专业之间不能协同工作，给项目管理带来诸多的问题：如规划设计阶段设计者的意图不能直观的体现，设计、施工、运维相互割裂，因“差错漏碰”等导致资源浪费严重。BIM(Bui lding Information Model ing)，即“建筑信息模型”，是指以三维模型为载体，将建筑信息附着于模型中。

1 地铁项目BIM技术路线

1.1 专业划分

根据地铁站设计中各专业特点及Autodesk Revit系列BIM软件的操作特点，可按照建筑、结构、环控、电器、给排水几个专业对模型数据和文件进行分类。

1.2 软件选择

目前，主流的BIM平台有Autodesk(欧特克)、Bent ley(本特利)和Dassaul t(达索)，这三家公司都提供了完整的BIM解决方案。Autodesk系列软件比较侧重建筑领域，兼容性好，在国内应用广泛。Bent ley平台长期致力于基础性设施建设软件的研发，其主要用户在欧洲，国内应用较少。Dassaul t软件的优势在于创建复杂的异型结构，目前多用于水利、水电行业。地铁项目与房屋建筑较为相似，考虑到操作习惯和通用性，一般选用Autodesk平台。

1.3 制定统一标准

BIM的实施需要项目参与各方共同工作才能完成，那么后期应遵循怎样的原则来整合不同设计院、不同专业提供的模型，并使模型之间相互耦合至关重要。因此，在实施BIM工作之前必须制定统一的原则和标准，如模型的创建标准、编码规则、审核标准，交付标准等。在此前提下，参与各方的BIM组件才能相互对接，统一调用。也为日后施工、运维管理平台的搭建提供了依据。

1.4 创建族库

在AutodeskR evit中“族”是构成所有模型的基础。“族”是具有相同属性构件的模型的模板，通过参数化调整来实现具体的结构尺寸变化。所有的图元都是通过族来创建的，丰富的族库会使建模人员的建模效率大大提高。由于R evit中自带的族大部分是针对房屋建筑的，在地铁项目的实施过程中还需要根据其特点自定义大量的专用族。

1.5 BIM应用

1.5.1 可视化设计

基于BIM技术的可视化设计类似于“搭积木”。设计人员通过轴网和标高进行定位将构件族调入，再通过参数化调整使模型成为预期的尺寸。特定的族之间会相互自适应，可视化设计除可以进行三维设计外，还可以生成各专业的图纸，且保持各图纸和三维模型的实时连动。当方案有所变动时，只需要修改三维模型，与之相关的二维图纸就会联动修改;在多方案比选时，可视化的模型亦能够发挥其优势，使协作更为有效。

1.5.2 协同设计

一个项目的设计过程需要多个专业协同完成。而Revit的协同设计模式相关专业可以在同一个平台空间下同时工作，即时沟通。“中心模型”是事先规定好统一坐标和规则的系统模型，存放在服务器端，每个被授权人员可以将其下载到客户端，然后建立属于自己的工作集。其他人的工作集一般情况下可作为参照引入但不能修改，只有取得对方授权时方可对其进行编辑并通过同步功能随时和“中心模型”保持同步。这样设计人员在同一个空间里协同设计，这对于参与方和专业较多的地铁项目来说无疑是一种行之有效的工作模式。

1.5.3 管线综合设计

众所周知，地铁项目中管线的布置是一项错综复杂的工作。在土建模型的基础上进行环控、给排水、电器专业设备管线的设计，各专业的管线分系统进行建模，各系统设置不同颜色以便区分。地铁项目综合管线布置复杂，BIM模型相当于对整个设计进行了一次“预演”，建模的过程本身也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，这在传统的单专业校审过程中是很难被发现的。

1.5.4 虚拟现实

虚拟现实可以实现人在工程项目的仿真环境中漫游。在没有BIM之前如果需要展示项目建成后的效果需要专门请动画公司做三维动画，而应用BIM技术之后，在设计阶段就可随时体验空间漫游。这完全得益于BIM模型所提供的和实际项目一致的完整精确环境，置于云端的空间模型甚至可通过平板、手机等手持设备随时随地进行项目可视化交流。

2 地铁车站工程中BIM的应用

2.1 BIM应用于车站设计

地铁车站设计涉及20多个专业，除民用传统的建筑、结构、给排水等专业，还包括车辆、轨道、通信信号等地铁特有的专业。专业种类繁多给各专业间的协调带来了不小的难度。如若沟通协调不力，各专业之间图纸出现矛盾，则会导致重复多次的返工，严重影响了设计效率和质量。由于地铁投资大，工期紧张，因此地铁设计相对于民用建筑对专业之间的协同性提出了更高的要求。传统的地铁车站设计一般是以建筑专业为龙头，其他各相关专业均与建筑专业互提资料。设计初期，各专业设计人员将本专业设计内容及要求提交给建筑专业，建筑专业根据各专业所提资料绘制建筑图。然后建筑专业将建筑图反馈给其他专业进行修改和完善，确认无误后形成最终建筑图并与各专业会签。可见建筑专业在设计过程中责任重大，它需要将所有其他专业的信息详细准确地表达在建筑图上，其他专业皆以最终的建筑图为依据进行深化设计。实际设计过程中，经常会遇到各专业提交资料不及时，或所提资料不完整，导致建筑图反复修改不定，很容易出现遗漏或差错。

BIM技术最大的优点就在于它能给各专业提供一个协作的平台。各专业在设计初期便能够通过这个平台进行有效的沟通，所有的信息都能够在平台上得到完整的体现，不同专业可以通过信息共享获取对本专业有价值的信息。这就大大减少了专业之间因协调不到位而产生的各种差错，实实在在地提高了设计效率。

2.2 BIM应用于车站建造

地铁车站施工工地一般位于城市中心区，周边建筑物密集，人流量、车流量均比较大。车站施工工期较长，为尽量减少施工对道路交通造成的影响，施工场地布置都比较紧凑。同时地铁工程作为重大的公益性工程，其社会影响大，受关注度高。因此如何做好施工组织，将地铁施工对环境的影响降到最低，是地铁参建各方共同关注的问题。

传统的施工组织对工程进度预估不清，主要凭借经验作出判断，难免会出现疏漏。如由于施工场地的狭小，基坑的开挖和出土方法可能会与预定的不符；工程材料的采购与施工进度不一致而导致过多的材料堆放在施工区域，占用了施工场地的同时还会影响基坑安全；再者如突发事件发生时缺乏有效的应对手段和预备措施。这些不确定因素均会对施工工期和工程成本造成影响，不利于工程的顺利开展。

4D（空间与时间维）施工可视化模拟是BIM技术又一项重要的功能。它可以根据预定的进度计划对施工全过程进行动态模拟，通过模拟发现问题及时修改，优化施工方案。如施工场地的布置、工程材料的堆放、施工机械作业空间和进出路线以及施工方法的深化等等。可以称得上是在实地施工之前对工程项目的一次“预施工”。这使得工程技术人员在开工前便对施工过程一目了然，方便了施工组织管理，也给施工安全提供了技术保障。

2.3 BIM应用于车站运营维护

地铁车站的特殊性决定了它的运营维护工作异常重要。作为百年工程，同时也是人流密集的大型公共建筑，安全在任何时候都应该摆在第一位，这种安全包括乘客安全和设备车辆安全。如何防患安全事故于未然或者在事故发生后迅速地解决问题，是检验车站运营维护工作好坏的标准。BIM的应用基础是三维数字技术，它的核心在于信息的集成和传递。车站内部各种机电设备的详细信息均可以在设计前期被录入BIM设计模型中，随着模型的完善不断得到充实。因此在后期的维护过程中只需输入设备名称或编号，便可以轻松查询该设备的相关信息，包括生产商、保修服务、维修常识等等。维护人员可据此进行设备的定期检查和维修，从而将安全隐患扼杀在摇篮中。

3 结语

BIM技术的发展不只是设计手段的革新，更重要的是它推动了项目管理模式的转型。本文针对BIM技术现状及特点进行了分析并提出了BIM技术在地铁项目中应用的技术路线，为类似的BIM项目实施提供一种思路和方法。BIM的理论、技术、方法和工具都在快速发展阶段，相信这场信息化的革命对工程设计、施工、管理的各个环节以及对整个工程建设领域都将产生深远的影响。