BIM 技术在地铁工程中的应用研究

覃钦玉

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，浙江 绍兴 312000）

地铁工程项目建设过程中应用BIM 技术，可以实现三维设计且动态模拟操作。该技术的应用过程中，将相应的参数输入其中，通过运行成图软件，就可以将多种多样的虚拟数据模型建立起来，各项建设管理内容指标化之后纳入模型中，以多种形式呈现，包括地铁工程结构功能、地铁工程建设详细规范、理论基础以及执行标准等等，对科学配置地铁工程内容具有重要的指导意义，通过高效利用资源以避免浪费，使得地铁工程经济效益提高。地铁工程建设的内容多而且复杂，应用BIM 模型能够对管理模式优化，对于各项任务合理配置，使得管理针对性强，从而获得良好的效果。但是，目前来看，我国的地铁工程建设过程中应用BIM 技术实施管理，依然存在不足，实施BIM 技术信息化管理的同时，还要结合使用Revit 等基础建模软件以及协同设计模型，根据实际工作需要对建模工作流程不断完善，以更好地发挥其管理价值。

1 BIM 技术概述

1.1 BIM 技术的界定

BIM 技术就是建筑设计领域比较常用的“建筑信息建模”，该技术极具革命性，使得设计图从原有的二维平面图转变为三维立体图，而是具有透视性，能够动态化操作。该技术模型所涵盖的信息量非常大，而且涉及很多的专业信息，不仅有着良好的功能要求，而且有出色的性能。该技术是为地铁工程建设项目规划设计以及施工专门设计的，对地铁工程运营管理过程中的信息内涵准确界定。当所有的设计模型完成后，经过整合形成一个整体化建筑模型。

1.2 BIM 技术所发挥的优势

应用BIM 软件所构建的建筑信息建模能够快速传递建筑信息，而且还具备自动处理信息的功能。由于模型本身就已经就已经涵盖了整个生命周期，当BIM 技术应用于不同阶段的时候，就会逐渐被创造、转移并合理应用。具体而言，BIM 技术中涉及诸多设计技术内容，其中比较具有典型意义的是可视化设计技术，其建立在三维建模平台上，所创建的BIM 模型具有较高的专业性，所设计的建筑模型采用可视化技术展示。比如，建筑地铁工程可行性研究过程中，应用数字分析设计技术，对于涉及有关的数据信息详细分析、调整，保证设计模型有较高的精准度。具体的操作中，就是将BIM 技术模型建立起来，同时还可以计算荷载。该技术还有一个重要优势，就是对各种声学、通风、照明以及隔热效果进行模拟操作和分析。通过应用BIM 技术模型，对建筑设计方案进行调整，保证其可行性。

BIM 技术具有强大的信息设计能力，可以将传统的二维设计图经过模型化处理后，转化为三维设计模型。设计图纸信息在信息模型上准确表达，所涵盖的内容包括物体几何和物理信息等，都可以通过运行模型进行分析和计算。在这方面，最关键的是参数化设计，由于其主要利用BIM 技术分析参数变量，就可以基于参数变量将BIM 模型构建起来，使得建模整体效率提高。进行协同设计的时候，BIM 模型的技术标准以及各项规范更加深入。例如，开展的信息协同工作，对于建筑信息设计要求能够充分满足，同时可以共享各建筑设计信息数据。

1.3 BIM 技术涵盖的工具软件

BIM 技术的应用过程中，需要使用各种工具软件，这些都是BIM 软件的组成部分，在建筑地铁工程方案设计中发挥各自的功能。比如，对于建筑地铁工程项目任务书设计要求经过转化后，构建为几何立体图形，其中所采用的是建筑造型建模软件，其在功能上存在特殊性，为BIM 技术中的重要功能软件。对于BIM 模型合理利用，通过运行模型，也能够分析建筑地铁工程项目施工环境内容，比如，太阳照射环境、风环境以及噪声环境等。BIM 技术中安装有可视化软件，比较常见的有3DMax（电脑图形软件）、Lidhtscape（光照渲染软件）、Accurender（渲染软件）等。其中，电脑图形软件的应用中，可以创建3D 模型，也可以设计动画图像以及数字图像等等，其是建立在计算机系统基础上的三维动画渲染以及图形制作软件；光照渲染软件，其所具备的特殊功能就是采用光能传递计算方式，结合材料各项属性，就可以获得独特表现效果，其这项功能与其他渲染软件相比较，差别是很明显的；Accurender 软件，所渲染的全部信息以及图形可以同时存盘，在AutoCAD 内部运行过程中，该软件的工作环境与AutoCAD 保持一致，对于工作界面可以直接渲染。总体而言，将BIM 软件技术合理应用构建立体化模型，可以在建筑地铁工程设计过程中发挥技术补充作用。

2 BIM 信息化管理在地铁工程中的实践价值

BIM 技术是一种利用计算机软件构建的建筑信息模型，应用数字信息模拟对有关地铁工程的真实信息进行模拟操作，以三维立体模式呈现，促使地铁工程管理效率提高，风险发生概率降低。现在的地铁工程中应用BIM 信息化管理模式，所发挥的实践价值主要体现为以下三个方面。

2.1 地铁工程信息实现共享

地铁工程建设中产生的各种信息都可以共享，所有参与实体都可以协作。利用BIM 数据库的作用，即使项目信息非常复杂，也可以数据的形式反映出来。随着项目的快速进展，数据信息也会实时更新。所有参与者都可以访问这些数据，以确保项目建设工作的顺利进行。纸质图纸在施工中的应用需要准确解释，否则，会给施工带来不便。BIM 技术的应用可以解决这一问题，保证地铁工程造价结果的准确性，合理控制地铁工程造价。

2.2 地铁工程动态化管理

应用BIM 技术创建项目管理模型可以提高设计过程中的协调性，也可以实施模拟管理，如质量管理、进度管理和成本管理。在这种项目管理模式的运行过程中，可以对整个项目过程进行动态控制，大大提高了项目设计效率、施工效率和管理效率。

2.3 地铁工程管理模式自我完善

将BIM 技术应用于地铁工程实施管理，可以及时发现管理工作中存在的问题并自我改进。地铁项目的建设在不断推进，产生的信息量也在逐渐增加。当地铁工程进入一定阶段时，可以利用BIM 技术的作用，实施动态、系统的管理。即使信息实时不断变化和更新，也可以及时准确地收集信息，提取有价值的信息，并将其用作管理基础。通过运营模式，不当的管理方法可以自我调整和改进。在地铁工程管理中，也可能产生一些无效信息。通过运行BIM 模型，可以及时消除信息，从而提高信息准确性，避免系统信息饱和的问题。此外，BIM 模型还可以用于管理地铁建设各个阶段的信息，大大提高了项目管理水平，保证了管理质量。

3 BIM 信息化管理在地铁工程中的应用分析

3.1 可视化方向

BIM 软件的应用可以将地铁工程设计图纸以三维方式可视化和呈现，不仅可以与组件进行交互，还可以提供信息反馈。在地铁工程设计过程中，利用其可视化功能，用户可以获得有效的图像并生成新的报告。BIM 技术在地铁工程中的应用可以实现通信管理、调度管理和决策管理。目前的工程形式多种多样，非常复杂。根据现代建筑的要求，传统的建筑设计图纸已不能满足要求，甚至导致施工无法顺利进行，管理困难，地铁项目进度缓慢，无法如期完工。BIM 技术在地铁工程建设中的合理应用，可以提供建筑的立体呈现，也可以达到透视效果，内部构件清晰可见。因此，BIM 技术在地铁施工中起着重要的指导作用，保证了施工的顺利进行。此外，参与地铁工程的所有人员都可以共享信息资源，优化管理流程，提高管理效率。

3.2 信息化方向

在地铁工程项目管理过程中，涉及多个部门，需要相互协调配合，通过合作解决问题。如果问题不能及时解决，但需要一段时间，此时应该召开会议，所有相关管理人员都参与讨论，分析问题的原因，并采取有效的技术措施来解决问题。但是，处理问题可能存在局限性，BIM 技术应用可以起到很好的协调作用。为了使建筑物内部构件的布局合理，应协调好所有建设项目，以加快施工进度并确保质量。

3.3 安全及管理

地铁工程施工有其独特的特点，尤其是在体积大、结构复杂的现代建筑中，对结构设计、施工技术和现场管理都有很高要求。地铁工程结构复杂，施工周期较长，施工环境恶劣。不仅工作量大，而且过程也很复杂，施工现场会有安全隐患。

4 BIM 信息化管理在地铁工程中的使用对策

某地铁工程项目在设计、施工以及验收阶段都应用BIM 技术，其中设计阶段应用BIM 基础建模软件为Revit 软件，该软件支持项目中的各项设计内容，包括设计图纸与明细表，同时在Revit 软件中记录BIM 模型的所有材料数量内容、造价信息内容等等，所以其建模思维存在很大的转变。在应用Revit 项目的过程中，所有的设计图纸、二维视图、三维视图与明细表中都在同一个建筑模型数据库中存储，通过模型进行数据信息表达，所表现信息形式内容多种形式体现，非常丰富。本地铁工程中应用BIM 技术实施信息化管理，要明确地铁工程中应用BIM 技术的目标以及要求，应用BIM 技术布局各阶段施工场地，将关键节点模型构建起来，计划和实际双维时间数据管理控制。具体如下。

4.1 明确地铁工程中应用BIM 技术的目标以及要求

地铁项目最终将提供一个与地铁项目实体一致的完整BIM 模型，包括部件的几何参数、非几何参数以及设备的相应参数。实施以BIM 技术为核心的全面、专业、程序化的总承包管理模式。根据施工阶段的要求，逐步完善建筑、结构、机电、外立面等模型。

4.2 应用BIM 技术布局各阶段场地

通过建立现场布局模型，完成空间布局分析、大型机械选型分析、现场布局动态控制等应用，直观准确地掌握现场施工布局情况，合理利用施工现场。根据工程总体施工部署，按照“分区作业、分段穿插”的原则编制进度计划。该模型与进度计划相关联，以模拟施工进度。

4.3 应用BIM 技术构建关键节点模型

本项目的关键节点涵盖了各个子项目的复杂施工节点。基于BIM 模型，显示关键节点，以协助进度控制和深化设计工作。在项目实施过程中，将根据施工要求逐步完善关键节点模型。通过节点的三维建模，配合深化设计工作，进行二维和三维显示，提高绘图质量。同时，关键节点模型、施工计划和其他包含信息的二维码应张贴在现场的相应部分，以提高施工现场的沟通效率和施工质量。

4.4 计划和实际双维时间数据管控

在工程施工过程中，根据实际操作过程对BIM 模型分割，分割后的模型与项目计划相关联。通过BIM5D 施工模拟检查，对整个施工过程进行模拟，优化各工序的交叉口。通过将实际施工时间与进度计划进行比较和显示，可以有效地预测与计划的偏差，及时分析原因，并采取相应措施。在模拟的基础上，进行任务分解，并将责任分配给特定工程师跟踪，保证施工进度。

5 结语

通过上面的研究可以明确，现在的地铁工程项目数量逐渐增多，地铁工程规模持续扩大，对地铁工程管理提出更加严格要求。当前的地铁工程管理内容复杂，而且管理流程繁琐，如果依然采用传统模式，难以获得良好的管理效果，将BIM 技术合理应用，充分发挥其优势，取得管理实效，且创造更高经济效益。但是，从我国BIM 技术应用情况来看，还没有实现全覆盖，特别是地铁工程建设过程中，并没有真正意义地将BIM 技术贯穿整个的地铁工程建设过程中，发展理念没有创新，这就需要深入理解BIM 技术的内涵，以更好地发挥其应用价值，推进城市地铁工程建设更好地发展。