浅谈BIM技术在地铁设备区走廊和机房内综合管线合理布局上的应用

陈涛

摘 要：随着城市化进程的加速，越来越多的人涌入城市。为了解决交通问题，我国开始大力建设地铁。可以说，在很多的城市，地铁已经成为了人们生活中必备的交通工具。但是在进行地铁建设的时候，我国的施工团队还处于一个起步阶段，很多地方依旧存在着问题。这就需要对地铁的施工进行改进。高科技技术引入施工设计，是一个非常好的改进方法。而BIM技术，作为最适合地铁施工的高新技术，大力发展BIM技术在当前的地铁建设中是非常有必要的。本文就针对我国当前地铁建设现状，来探讨如何在地铁的施工中应用BIM技术。

关键词：轨道交通；管线综合；建筑信息模型；BIM技术

1 引言

1.1 背景

在当前阶段，交通拥挤成为了我国的主要交通状况。从北京，上海，广州，深圳等一线城市，到沈阳，哈尔滨，长春等二线城市，都存在着不同程度的交通拥挤。甚至公交车线路，都出现了交通拥挤的现象。为了改变这种交通状况，我国开启了地铁建设的新阶段，开始加大地铁建设的里程数。许多二线城市开始进行地铁的全面覆盖。这就出现了各大城市，全面进行地铁施工的现象。但是地铁是一个专业性极强，横跨专业多，技术要求高的施工项目，设备区走廊和机房内空间有限，各专业管线繁多、相互交叉，极易出现碰撞，各专业管线合理布局非常重要。这就需要充分进行前期的设计，让设计更加的具体化，合理利用设备区走廊和机房的空间，实现图纸设计的零碰撞，保证管线合理有序、美观，减少后期的设计变更，提高项目施工的质量及效率。

1.2 二维管线综合的缺陷

管线的施工，是地铁施工的一个重要的部分。曾经传统的做法是二维设计，即根据各专业二维施工图，按照综合管线设计原则进行综合，管线冲突后，协调各专业间的管线并进行调整。这种传统的方法，一直以来是施工前设计的主流。但是在当前看来，这种方法存在的问题非常多。第一，二维的图纸，在一些多层次且相互交叉的管线排列中，难以起到直观表示的作用，就导致了管线交叉处会出现一定的混乱，如果用多张图纸来表示多个层次的管线铺设，那么，就很容易让施工产生混乱。第二，二维图纸的许多部分是依靠人的想象来进行设计，难以充分考虑土建顶纵梁下翻、管线弯头及附件位置、支架自身高度及相对安装位置、施工安装与运营维护空间需求等方面的影响，容易出现设计错漏，导致施工出现差错。一旦出现管线间冲突，就要进行大量的返工。第三，二维图纸其所能标注的数据有限，很难做到对全数据的标注，这就导致在施工的时候，许多的地方，是需要施工人员自行判断的。而且二维图像和实际又无法完全一致，就导致施工中会出现数据图形不匹配的情况。因此，就需要采用全新的方法，代替二维设计图，争取全方面的显示出管线施工的内容。

1.3 BIM的特点

BIM全称 Building Information Modeling，即建筑信息模型，其基础是项目参与方各自建立的三维模型，与一般的3D建模技术不同的是，它还需要各个参与方把与项目有关的信息数据输入到模型中形成信息模型。BIM技术有可视化、参数化、协调性、可出图性4个优点。第一，BIM技术平台是一个三维可视化平台，弥补了二维设计没有空间感的缺点，更加形象、直观和真实；第二，信息模型的信息以数字化形式存储在一个数据库中，如果修改了某一处的信息，则模型中相关联的视图将进行相应的改变；第三，BIM平台对信息模型进行了高度集成，管线综合模型可通过载入各专业模型来直接生成，无需另行绘制，方便省事[2]。

2 BIM技术在地铁管线综合里的应用

2.1 BIM相关软件

目前BIM软件主要是提供一个三维设计平台，方便各专业之间模型与数据的共享。本项目选用欧特克（Autodesk）公司的Revit软件搭建各专业模型，利用Navisworks Manage 2016对模型进行碰撞检测和管线综合排布。

2.2 BIM应用中模型碰撞检测流程

（1）建立模型。建立项目的三维信息模型是BIM技术应用于碰撞检测的基础[4]。以地铁车站为例，建筑专业的模型最为重要，在金字塔顶端，处于支配地位，结构、暖通、给排水和电气专业的模型设计都要继承建筑专业的信息数据[3]。为防止管线在空间上重叠，要明确管线标高，因为管线标高受建筑与结构模型标高的影响，所以建筑和结构的模型必须要搭建完成。各个专业的模型由不同参与方设计，因此在碰撞检测之前要将所有模型整合为一个整体。模型整合要特别注意各模型单位等的统一。展开“常用”选项卡的“项目”面板中的“附加”下拉列表，列表中的“合并”选项可用来整合模型，融合之后保存模型为NWF格式即可。（2）模型碰撞检测。 Navisworks软件的“常用”选项卡的“工具”面板中的 clash detective 工具可以用来做碰撞检测。单击弹出clash detective对话框。碰撞检测的步骤如下：①创建测试。展开测试面板，点击“添加测试”，对测试进行命名。②选择碰撞检测的专业。首先应该检测各个专业内部的任意两组图元之间的碰撞，然后再分别选择两种专业的任意一组图元进行碰撞检测。激活“选项”这个选项卡，设置“选择A”与“选择B”两组图元，再分别设置参加碰撞的图元类别。③选择碰撞检测的类型。碰撞检测类型有4类，分别为硬碰撞、硬碰撞（保守）、间隙碰撞和重复项。其中硬碰撞和间隙碰撞较为常用。硬碰撞是两组图元直接的几何接触；间隙碰撞又叫软碰撞，图元间隙小于设定的值视为的碰撞，属于间隙碰撞。④设置碰撞检测的条件。选择完碰撞类型后，还需要设定公差值，公差值的意义随着碰撞类型的不同而不同。在硬碰撞中，如果图元之间距离小于公差值，那么此碰撞可以忽略。在间隙碰撞中，若不同图元之间的最小距离小于所设公差值，碰撞不可以忽略。⑤点击“运行检测”，将自动跳到“结果”选项卡，显示碰撞结果。

2.3 基于BIM的三维管线综合设计应用于地铁车站的优势

（1）BIM的特色之处，在于其图像的绘制是三维的，立体的，它能够根据现场的真实情况，通过程序的编纂，将一个符合实际的建筑物高度還原出来。这样就可以非常好的将建筑中的各个部分进行标注。尤其是管线部分。繁杂的管线在二维图中无法进行直观的展示，但是在BIM三维图像中，却能一目了然。尤其是许多潜在的冲突设计，都会直观的显示出来，这就让施工人员获得了极大方便。（2）BIM三维图像还能够将各个设计部分组合起来，来形成一个整体。也就是说，这种三维图像其实可以看做是一种拼图，每个部分都是独立的，能够清晰的看到每个数据的具体资料方便施工。但是在需要组合的时候，又能够将各个部分进行组合，来观察各个部分之间的衔接情况。这是之前的二维图纸无法做到的。（3）BIM软件在检测各个部分内部碰撞的问题时候所能发挥的作用是最大的，它能够清楚的模拟出整个施工过程，尤其是各部分衔接的时候，通过BIM软件的模拟，我们就能够清晰的感知到各个部分的情况，而不用在实际出现了问题之后，再度进行修改。因此，这也是对施工的一种保护。能够有效的提高施工的质量。

3 总结

目前，发展轨道交通已经成为了缓解大城市日益突出的交通问题的有效手段，尤其是修建地铁，因此地铁建设工程中的一系列问题都应该得到高度的重视，其中，如何进行管线综合设计是设计阶段的一个大问题，应用BIM技术平台克服了传统二维管线综合设计的不足，为这个问题提供了一种新的解决途径。

参考文献

[1]高继传，江文化.三维管线综合设计在南京地铁中的应用探讨[J].铁道标准设计，2015（07）.

[2]李煜一.基于BIM的综合管线碰撞检测研究[D].兰州交通大学，2014.

[3]何舢，李晨，梁大坚，王志刚.BIM技术在天津地铁红旗南路站管线综合设计中的应用[J].发电与空调，2013（03）.

[4]刘卡丁，张永成，陈丽娟.基于BIM技术的地铁车站管线综合安装碰撞分析研究[J].土木工程与管理学报，2015（1）：53-58.