BIM技术在大型滨海地铁车辆段综合管线施工中的应用

摘  要：宁波轨道交通5号线经堂庵跟车辆段综合管线施工阶段应用BIM技术，通过BIM的模型建造、3D可视化、管线碰撞、方案优化等方面发现设计图纸中的缺陷，优化设计方案，协同管线各设计专业，事前把控管线设计质量，事中控制施工中质量、安全、进度的管理，实现了真正意义上的BIM指导设计施工，快速解决问题，有效提升了车辆段综合管线施工精细化管理水平，实现了效益最大化。

关键词：BIM技术;综合管线;3D可视化;管线碰撞

中图分类号：TP391.9       文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）24-0117-04

Abstract： BIM Technology is applied in the integrated pipeline construction stage of Ningbo Rail Transit Line 5 Jingtang Angen depot. Found out defects in design drawings through BIMs model construction， 3D visualization， pipeline collision and scheme optimization. Optimize the design scheme， cooperate with various pipeline design majors， control the quality of pipeline design in advance， and control the management of quality， safety and progress in construction， so as to realize BIM guidance of design and construction in the real sense， quickly solve problems， effectively improve the fine management level of integrated pipeline construction in the depot and maximize benefits.

Keywords： BIM technology; integrated pipeline; 3D visualization; pipeline collision

0  引  言

寧波市轨道交通5号线一期土建工程经堂庵跟车辆段项目位于宁波市海曙区集士港镇。车辆段东西长350 m，南北长950 m，试车线及测试线长1 800 m，规划用地面积约41.75 hm，总建筑面积约11.03万平方米，共17个建筑单体。工程总造价为9.74亿元。项目主要包括站场工程、桥涵工程、房屋建筑、综合管网、机电设备、综合监控、四电系统、轨道工程、河道改移、绿化等工程。本车辆段施工过程中全面应用BIM技术，如图1所示，以提高综合管线施工工效，缩短施工工期，实现过程中精细化管理，促进整体管理水平的提升，达到降本增效的目的。

1  社会及行业背景

随着BIM及信息化技术的发展，近年来住建部及各省市相继出台了很多推进BIM技术应用发展的相关文件。住房城乡建设部2015年6月16日发布了《推进建筑信息模型应用指导意见》，2016年8月23日发布了《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》，文件中明确要求“到2020年末，新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%;进一步完善并集成企业运营管理信息系统、生产经营管理信息系统，实现企业管理信息系统的升级换代;深度融合BIM、大数据、智能化、移动通信、云计算等信息技术，实现BIM与企业管理信息系统的一体化应用，促进企业设计水平和管理水平的提高。

2  工程施工难点

（1）本工程建筑面积11.03万平方米，建筑单体17个，由于征地拆迁原因及业主要求通车时间，施工工期由原合同29个月压缩至17个月，导致综合管线施工工期相应缩短，各专业同时施工，交叉作业较多。

（2）综合管线工作量较大。本工程综合管网包括给水、消防、雨水、废水、污水、供电、通讯、信号、AFC、FAS、BAS、SPKS等专业，合计管线里程185.4公里，各专业管线间布置错综复杂，较为秘籍，且交叉点多。

（3）本工程共计17个单体，涉及室内外管线接口较多，高程及平面位置与单体结构位置错综复杂，传统设计及出图模式极易出现差、错、碰、漏问题，施工过程很难发现问题，至施工接口工程时才能发现问题，极易造成返工。

（4）技术管理难度较大。本项目技术人员紧缺，同时因本项目所涉专业特别多，专业技术人员更为紧缺。随着公司规模扩大，承接业务量剧增，同时管理要求也越来越高，多重因素造成技术人员严重不足，鉴于本项目所涉专业情况，对专业人员的数量及专业技能要求更高，应用好BIM可视化技术将有效缓解技术人员数量及专业能力要求。

3  BIM实施方案

BIM的实施方案流程：需求分析—组建团队—资源配置—BIM标准及协同平台—设立目标—BIM应用。项目部组建的BIM团队由多个专业且有丰富经验的技术人员组成，所有成员均能独立建模、碰撞、设计和应用的能力。

应用BIM模型制作软件（如Revit2016，Tekla等）、BIM模型应用软件（Navisworks类、AutoCAD类、office类、Civil3d类等）。使用2台高配台式电子计算机进行模型渲染及资料汇总，4台普通台式电子计算机进行图形绘制及信息录人，1台笔记本电脑进行演示汇报，1台VR体验设备用于技术交底等。

4  BIM现场应用

4.1  BIM建模坐标系

由于本项目专业较多，根据所需建模项目规模、形状等情况确定建模坐标系，以方便建模的情况下在合模时准确、快捷、简便。同时，所确定的建模坐标系尽可能使所建模型在建模软件视图的中部。

为了方便不同参与单位BIM模型的共享，保证模型的快速整合，BIM模型文件长度单位必须定义为毫米，标高单位定义为米，按1：1比例建模型。

为了保证模型的准确整合及保证模型基本位于视图中心，定义x方向为东向为正，z方向以竖直向上为正，y方向为北向为正，坐标系按设计坐标系进行整体偏移确定。

同一个文件的模型文件应该使用BIM通用坐标系，采用同一个轴网文件，以保证模型整合时能够对齐、对正，经堂庵跟车辆段总体模型图如图2所示。

4.2  综合管线BIM建模

经堂庵跟车辆段是一个综合体项目，其包含站场（轨道、接触网、电力、通信、信号、给排水等）、房建（建筑、结构、通风空调、给排水及动照等），场站室内外管线错综复杂，传统技术方法读图审图困难，不易发现差、错、碰、漏等问题。本项目室内外各专业管线种类多且数量大，管线与各结构建筑间关系复杂，室内外各类管线衔接多，传统设计及出图模式极易出现差、错、碰、漏问题，如图3、图4所示。

4.3  BIM可视化应用

地铁车辆段涉及专业较多，结构、管线复杂，传统二维读图审图方式，工作量大、效率低、专业经验要求高，通过BIM方式将二维升到三维，实现碰撞检查的可视化、自动化，极大地提高工作效率，降低审图难度，保证审图没有遗漏，避免空间冲突，避免设计错误传递到施工阶段。

通过BIM模型，采用多维度、多层次、实时动态自定义剖面进行可视化漫游预览识图、审图，各专业综合管线形象直观易懂，如图5所示。不仅降低了对识图者专业技术、能力及经验的要求，还大大提高识图速度及识图的效果，达到事半功倍的效果。

需要注意的是，通过BIM建模及多专业合模，在上图视角及查看方式下，可依次、快速、直观的核查出室内外管线衔接可能存在的问题，并在此基础上能快速确定合理的调整方案。

综合管线通过BIM建模熟悉图纸、辅助识图、帮助审图，让识图人员能及时直观地发现设计中的差、错、碰、漏及不合理情况。

应用BIM技术多专业合模，实现二维、三维、立面、平面、剖面、分层、分区、分专业等多维度查看方式辅助识图、审图，让识图人员能更全面、彻底、细致、快速、有序、形象、直观的把握并审核确定图纸意图，以指导施工。采用BIM技术依次排查发现问题，并应用BIM技术对存在的问题快捷、形象直观的拟定調整方案，同时更好地保证了调整方案的质量。

需要注意的是，通过图6剖视图视角及查看方式，可依次、快速、直观地看到各楼层及室内外管线衔接情况、对比变化及可能存在的问题，并在此基础上能快速确定合理的调整方案。

通过BIM进行工艺过程模拟，实现施工工艺预演，为施工方案评审提供可视化、直观的体验，并可作为BIM3D施工技术交底用，综合办公楼地下室局部管线模型图如图7所示。

通过BIM的漫游、VR全景展示及施工过程模拟，在方案制定过程中及时发现方案的错误及不足，从而同步整改完善方案。通过方案模拟，不仅验证了方案的可行性，同时通过模拟及时完善了方案的细节事项，确保方案安全、合理、高效。

利用BIM三维可视化功能，在方案实施前对参与方案实施的相关人员采用动态三维模式进行技术交底，使交底更直观、生动、形象，确保参与施工人员均能快速、明确、清晰的理解相关方案。

4.4  管线碰撞检查技术

通过BIM碰撞检查技术快速分析并形成碰撞报表，然后对照碰撞报告内的碰撞问题逐个分析处理，碰撞检查及碰撞管线三维图如图8、图9所示。应用BIM技术碰撞检查技术，通过设置不同的碰撞参数以调整碰撞检查对象、范围及过滤合理碰撞，形成对应碰撞报告。

对本项目管线碰撞合计碰撞点13 806个，其中：（1）管线正常穿墙、板、梁的碰撞有12 507处，部分碰撞点为合理碰撞，需施工时预留预埋穿越孔，部分碰撞点为不合理碰撞，可避免或因影响结构受力需调整管线位置或局部转弯绕行;（2）管线交叉或与结构物位置冲突碰撞有1 299处，以上碰撞应功能及结构要求必须调整。

4.5  基于BIM调整设计图纸

通过BIM可视化及碰撞检查，可直观地发现设计图纸中存在的“错、漏、碰、缺”等问题，提前将图纸问题及时反馈给设计单位，并通过三维模型直接更改管线路径及避让方案，同时因结构变更导致管线调整也可直观地体现在模型图上，明确需调整范围及数量，大大增加了出图效率及出图的准确定，同时可创建平面图、剖面图、立面图，保证出图的一致性和准确性。

5  BIM技术应用成果

5.1  BIM技术应用成果

通过BIM技术的应用，真正做到了图纸问题的提前发现、提前变更，做到事前控制、过程优化，实现了施工方案及施工技术交底的可视化，大大提高了现场综合管线施工效率。

5.2  经济效益

（1）通过BIM检查碰撞，提前发现管线位置冲突及室内外管线错位问题1 299处，避免返工损失约135万元，减少了结构开孔数量，提高了管网施工效率及施工质量，并缩短工期34天。

（2）通过管线建模及可视化应用，大大降低了识图难度、管理难度及组织难度，极大地减少了现场管理人员的工作量，提高了现场管理水平，降低管理费用10余万元。

6  结  论

本文针对地铁车辆段综合管线施工BIM技术应用展开了研究，在管线施工前期，通过BIM建模、管线碰撞验证原设计图纸的准确性，及时发现“错、漏、碰、缺”问题，并通过模型调整，快速、准确地出具管线优化调整方案，极大地减少了人力物力，节约了施工成本。然而本项目BIM的应用只是BIM技术的一部分，BIM技术在车辆段中的应用还处于不完善的阶段，需要应用到更多的车辆段中，才能发挥出BIM技术应用的真正作用。

参考文献：

[1] 李磊，赵灵敏.浅谈BIM技术在市政工程中的应用 [J].科技经济导刊，2017（29）：81.

[2] 孙同谦，徐峥.BIM在市政管线综合中的应用 [J].中国给水排水，2014，30（12）：77-79.

[3] 苗辰刚.BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用分析 [J].科技创新导报，2017，14（34）：176+178.

[4] 王能林，汪小东，张欣，等.BIM技术在市政综合管廊建设运营中的应用探究 [J].建筑施工，2016，38（10）：1486-1488.

[5] 李玲.BIM技术在地铁车辆段室外综合管线设计中的应用 [J].建材与装饰，2014（39）：93-94.

作者简介：杨雪（1986.11—），男，汉族，安徽淮南人，工程师，本科，研究方向：土木工程。