BIM技术在南昌地铁4号线工程中的应用

文/中科中建（北京）建筑科技研究院 朱金顺

朱金顺，中科中建（北京）建筑科技研究院院长

BIM技术是通过在计算机中建立虚拟建筑三维模型，利用数字化技术，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，信息库不仅包含描述建筑物构件的几何、专业及状态信息，还包含非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助囊括建筑工程信息的三维模型可大大提高建筑工程信息的集成化程度，为建筑工程项目的相关利益方提供工程信息交互和共享的平台，这些信息能帮助建筑工程项目的相关利益方提高效率、降低成本、提升质量。结合相关数字化技术，BIM模型中包含的工程信息可用于模拟建筑物在真实世界中的状态和变化，使项目的相关利益方在建筑物建成前就能对整个工程项目的成败作出完整分析和评估。

在国内工程建设行业高速发展的背景下，BIM技术已在一些大型工程项目中被广泛应用，涌现出很多成功案例，充分展现了BIM技术在建筑工程行业的应用价值。

1 项目概况

南昌市轨道交通4号线工程土建施工01合同段包括白马山站（含站后折返线）、白马山站—裕丰街站区间、裕丰街站、裕丰街站—璜溪站区间、璜溪站、望城车辆段出入段线、璜溪站—中堡站区间、中堡站、中堡站—礼庄山站区间（高架段及明挖段），线路总长6.64km。区间及车站采用高架形式，中堡站—礼庄山站明挖区间段由高架转为地下。

白马山站为地上3层高架半鱼腹岛式车站，总长144m，总建筑面积7553.6m2，主体建筑面积6558.2m2，附属建筑面积995.4m2；裕丰街站总长118m，总建筑面积7265.34m2，主体建筑面积4310.17m2，附属建筑面积2955.17m2；璜溪站总长118m，总建筑面积7758.48m2，主体建筑面积4029.85m2，附属建筑面积3134.04m2；中堡站总长118m，总建筑面积6586.18m2，主体建筑面积3826.18m2，附属建筑面积2760m2。

2 项目重难点分析

本项目建设的参与方众多，包括业主及其设计团队、总承包商和各专业承包商、运营管理团队等。参与方在项目各阶段关注的重点不同，有一致有交叉甚至有矛盾，加强各参与方之间的协调配合显得极为重要。项目实施过程中，需要有一个共同的信息交互平台，在技术和组织上可协调解决各类问题，且将各参与方的信息相互传递、保持一致。BIM技术可将平面的CAD图纸转换为三维的立体图纸，直观准确地反映建筑构件间的空间关系，同时BIM技术具有的碰撞检测功能可自动发现设计问题，有效提高设计质量。

BIM技术是完整的建筑信息载体，可记录丰富的设计信息，信息在模型中传递可大大降低设计到施工的沟通成本并有效提高沟通效率。利用BIM4D技术，可将构件与进度计划对接，方便模拟项目的建设实施。通过多次模拟对比和调整，可得到最合理可行的人员、机械、材料的调配计划，同时BIM技术可将实际进度与计划进度进行比对，迅速发现进度偏差，方便管理人员及时调配各类资源，降低实施风险。

3 BIM应用点

3.1 模型构建

本项目中的模型建立分为地铁站模型和地铁线路模型2类，不同模型应用的侧重点不同，模型构建的精细程度也有差异。地铁站模型因地铁站内涉及建筑、结构、水、暖、电等专业，空间关系较复杂，故侧重各专业模型的整合以减少错漏碰缺的问题（见图1，2）；地铁线路模型的重点在于结构，故利用Dynamo和Revit软件构建出准确的结构模型，详细绘制出桥梁结构内的局部节点及钢筋模型（见图3～5）。

图1 地铁站整体BIM模型

图2 地铁站局部BIM模型

图3 地铁线路BIM模型（局部）

图4 部分Dynamo节点

图5 局部钢筋模型

3.2 碰撞检测

依据前期收集的图纸、各专业基于二维图纸所建立并通过审核的模型及相关规范等，整合建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业模型，形成完整的BIM模型。根据相关规范设定冲突检测及管线综合的基本原则，使用BIM技术检查发现并调整各专业BIM模型中的冲突和碰撞，得出问题报告与碰撞报告，与设计院进行交流、沟通并提前解决各类问题。应用BIM技术检查施工图设计阶段各专业模型（见图6），发现并调整冲突与碰撞，以减少设计错误传递到施工阶段造成的安装工程返工（见图7）。

依据BIM模型的出图标准、图纸目录、表达方式，通过审批的有效结构施工图、设计文件，参照国家规范、标准图集及设计变更（包括各专业协调优化设计方案修改）等数据来源，深化设计的专业施工图设计模型，通过二维剖切或以二维为主、三维辅助表达的方式导出施工图。二维施工图应添加相应标识和标注，使之符合国家规定的施工图设计深度。局部复杂空间宜增加三维透视图和轴测图的辅助表达，复核图纸并确保图纸的准确性（见图8）。

3.3 进度模拟

项目方案施工前，利用三维计算机技术将建筑的施工过程以视频形式提前预演，可详细解读建筑或工程施工，提前制作施工动画，避免施工过程中可能出现的错误，提前作出修改及调整以保证工程的施工安全和质量。本项目中使用的施工模拟动画包括施工方案比选动画和施工工艺模拟动画。

施工方案的模拟有助于提高施工质量和减少施工返工。传统工作流程下，技术总工均使用图纸与深化设计人员、施工人员、业主等进行沟通，但受限于每个人的专业与经验，常会出现理解偏差。通过三维可视化方案交底，沟通效率大大提高，模拟动画成为施工过程中的交流工具，大大提升了施工方案优化的质量与效率。

图6 设备房BIM模型

图7 碰撞报告

图8 施工图BIM模型辅助设计出图

进度控制方面，将施工进度计划与BIM模型构件关联可使模型具备实现虚拟建造的条件，该过程直观反映了建造的合理性，可根据现场、材料、人员等实际情况的变化进行调整后再模拟，经过多次迭代最终形成最合理的施工计划。有完备的施工计划后是对计划的跟踪，采用相同的方法将实际施工进度与模型构建结合，可在模型中直观反映实际施工进度，比对实际和计划进度并找出偏差，分析总结后再调整计划进度以控制项目的整体进度（见图9）。

3.4 虚拟仿真漫游

基于计算机可视化，带阴影的三维视图、照片级真实感的渲染图、动画漫游等设计可视化方式可非常有效地发现管线走向不合理或存在隐患的地方并提前修改（见图10）。

4 结语

从建筑全生命周期来看，BIM技术的应用对提高建筑行业规划、设计、施工、运营的科学技术水平和促进建筑业全面信息化与现代化有重要作用，具有巨大的应用价值和广阔的应用前景。在立项规划前期，BIM技术能帮助企业建立一整套项目管理信息平台，辅助企业控制整个工程项目的进度、成本、风险、品质；在设计阶段，BIM技术有力地协同参与设计的各专业工作，通过三维界面协调各专业，优化项目设计，有效避免专业之间的错、漏、碰、缺；在工程施工阶段，借助BIM的三维模型，对施工中各种管线、构件进行模拟定位和排布优化，精确统计工程材料数量，通过模型模拟指导工程施工；在物业运维过程中，基于集成数据的BIM模型可有效提升运维管理效率并降低运维管理成本。

图9 BIM模型反映施工进度