杭州—海宁城际铁路BIM技术应用

夏东

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 城市轨道与地下工程设计研究院，湖北 武汉 430063）

0 引言

近年来，我国已进入轨道交通快速发展期，建筑信息模型（BIM）作为建筑业的全新技术也逐渐应用于轨道交通工程设计中。我国香港与台湾最早在城市轨道交通项目中应用BIM技术，目前已运用到项目的设计优化与细部设计、施工优化与工程进度检测、设施资源管理、防灾与逃生分析等方面［1-2］。在内地，城市轨道交通行业的BIM技术应用处于蓬勃发展阶段，北京、上海、广州、深圳、宁波、武汉、无锡、长沙、南宁、厦门、石家庄、南京、西安、杭州、苏州、沈阳、大连等城市的地铁项目均在一定程度上应用了BIM技术，但大部分城市地铁BIM技术应用主要集中于模型的视觉效果展示、管线综合设计等点式应用［3-5］。

在此，以杭州—海宁城际铁路BIM技术应用为例，重点从前期BIM制度标准制定、BIM技术应用到GIS+BIM+物联网深度应用3个层面进行论述，旨在为城际铁路BIM实施提供思路。

1 工程概况及重难点

（1）工程概况。杭州—海宁城际铁路是我国首个采用直流供电、速度120 km/h，开行大站快车、站站停2种运行组织模式，跨不同地级行政区的都市圈城际轨道交通线路，项目建设对推动海宁市域城镇一体化、快速融入杭州都市经济圈和长三角城市群具有重大意义。

线路起于杭州余杭高铁站，终点站为浙大国际学院站，全线周边城市化程度高，总长46.29 km，其中地下线11.76 km，高架线33.48 km，过渡段长1.05 km，共设车站12座，其中地下车站4座，高架车站8座（见图1）。速度目标值为120 km/h，采用B型车4辆编组，直流1 500 V架空接触网受电。

图1 杭州—海宁城际铁路示意图

（2）重难点分析。该工程控制因素复杂，穿越运营中的杭州地铁1号线及沪杭高铁、沪杭高速公路、杭嘉高压燃气管、秦由高压电力线等众多建构筑物，控制因素多、工程难度大，需结合BIM技术优化设计与施工方案，保证施工安全。

该项目本线高架线占比70.9%，是我国首条全线采用35 m大跨度简支箱梁、预制架设法施工的轨道交通线路，架梁区段线路最长约15 km，梁场生产、运输调度都将直接影响架梁进度和质量。需结合BIM技术对梁的生产、堆放、运输、架设进行全面跟踪与模拟，保证工期。项目计划于2021年6月通车，工期紧、任务重，需结合BIM技术对设计进行优化，保证最优方案及安全施工，打造我国首个城际铁路BIM示范项目。

2 BIM标准与管理体系建设

根据打造城际铁路BIM示范项目的目标，项目伊始就制定了BIM工作组织架构、BIM实施应用点、BIM实施流程及计划、BIM技术应用管理办法、BIM标准和应用指南、BIM建模标准等管理标准文件，并在项目前期对保证整个项目BIM实施的软硬件环境进行搭建。

（1）管理体系建设。项目初期成立BIM领导小组，BIM团队架构包含建设单位、设计单位、施工单位、监理单位及设备厂商等第三方单位，保证所有参建单位全员参与（见图2）。明确了各参建单位职责，并制定下发了《浙江杭海城际铁路有限公司BIM技术应用管理办法》，建设了整套管理体系，以保障BIM应用顺利推进。

图2 BIM团队架构

（2）BIM标准体系建设。以满足目前施工为目的，同时保证运维应用的可能性，在各参建单位共同讨论下，制定了BIM建模标准与应用指南，明确了建模深度及精度，保证了模型的传递性，从设计端延续到施工、运维的全过程。

（3）软硬件环境搭建。为保障项目BIM应用的顺利开展，配置相应的软硬件环境（见图3）。主要建模软件采用Autodesk Revit 2016，表现及检查软件采用Autodesk Navisworks 2016。硬件配置了服务器、台式机及防火墙。2台服务器放置在嘉兴移动机房，采用双线100M专线与现场进行连接，以保证网速。

图3 软硬件环境搭建示意图

3 BIM技术应用

项目启动前对BIM技术应用点进行统一策划，主要包括：BIM选线设计、场地分析、参数化设计、效果可视化、BIM协同设计、碰撞检查、深化设计、4D模拟、施工模拟及运维移交等10个应用点［6-8］，应用点也是涵盖从设计到施工，再延续到运维阶段的全过程BIM技术应用。

（1）BIM选线。前期采用倾斜摄影技术构建全线GIS模型，基于Infraworks软件进行三维选线设计，能够直观有效地考虑和避让项目沿线的规划学校、道路、互通匝道等控制性因素，快速稳定线站位方案（见图4）。

图4 BIM选线

（2）场地分析。基于GIS模型，将设计模型与之进行合成，可得到精确的车站布置信息，基于三维模型对车站周围场地、规划、防火间距等情况进行分析，能够快速稳定车站方案设计（见图5）。

图5 场地分析

（3）参数化设计。通过自主研发插件，在Inventor中对区间隧道、桥梁进行参数化设计，结合以后的模型库在方案阶段快速调动、生成方案，在施工图阶段对模型库进行细化，可直接生成施工模型，并直接出图，提高了设计效率。

（4）效果可视化。建立BIM模型后，利用BIM可视化特点，可实时对方案设计进行优化调整，并借助VR技术对效果进行展示，提前预知设计效果。

（5）BIM设计协同。项目初始，确定了BIM坐标为海宁80坐标系，高程采用国家1985高程。建模时即采用该坐标，保证了各专业的一致性。不同专业间采用“链接”形式进行协同，单专业间采用“工作集”形式进行协同（见图6）。单专业模型通过内部复核检查，保证模型的准确性，并同其他专业进行整合，得到全线的BIM模型，并实现出图。

图6 BIM设计协同

（6）碰撞检查。搭建全专业模型后，利用Navisworks进行碰撞检查，碰撞检查的重点是管线与土建、管线之间的碰撞。通过碰撞检查优化设计，从每站约100余处碰撞点优化到10余处，节省了成本，节约了工期。

（7）深化设计。该项目是全国为数不多的针对全线弱电机房进行深化设计（见图7）的项目，在设计阶段即完成设备定位、线缆算量、线缆排布的优化工作。BIM技术对线缆的精准定位，为设备定位、线缆排布、线缆算量等一系列BIM应用提供数据，缩短了现场工期，减少了材料浪费，降低了工程造价。

图7 弱电机房深化设计

（8）4D模拟与施工模拟。施工阶段根据工艺工法、分部分项工程对设计模型进行拆解，并与工程时间进行关联，对工程施工进行4D模拟、施工方案模拟，以优化施工方案。

（9）运维移交。将建设期形成的数据，根据运维需求，最终形成数字化档案，移交运维方。

4 GIS+BIM+物联网技术应用

利用倾斜摄影技术构建全线的GIS模型，以超图软件为底图加载BIM模型，并与建设管理平台进行关联［9-10］，形成GIS+BIM+物联网的平台应用（见图8），实现进度、质量、安全、文明施工、工作汇报等施工现场的把控以及人、机、料的实时跟踪，可满足建设期数据使用和运维期数据调用的需求。

图8 GIS+BIM+物联网平台展示

5 成果总结

BIM技术在杭州—海宁城际铁路项目中的成功应用，为参建各方节省了投资，提高了工期（见表1），成为浙江省可复制、可推广的BIM示范项目。

表1 BIM技术应用效果

目前正在与运维单位进行运维需求对接，继续开发BIM运维模块，将该项目打造成BIM全生命周期应用的示范项目。