近年來，我國城市軌道交通迎來了高速發(fā)展，各地不斷興建鐵路橋梁，地鐵與鐵路新增獲批與新開工項目大幅增加。

今年10月份，據(jù)RT軌道交通統(tǒng)計約6407億元的重大鐵路、地鐵等項目發(fā)布了最新動態(tài)；新增運營以及新增開工等，涉及到的項目約30項。11月，約10855.25億元的重大鐵路、地鐵等項目發(fā)布了最新動態(tài)；新增運營以及新增開工等，涉及到的項目約40項。

鐵路交通的蓬勃發(fā)展，讓我們對地鐵BIM技術(shù)的需求越來越大。下面，我們分為4大點來聊聊BIM技術(shù)在地鐵中的應(yīng)用：

? 01.什么是BIM

? 02.地鐵項目有哪些重點難點

? 03.BIM技術(shù)如何在地鐵項目中應(yīng)用

? 04.案例分析（哈爾濱地鐵3號線）

01

什么是BIM

BIM即建筑信息模型，是將三維建筑模型鏈接建設(shè)項目的各類信息數(shù)據(jù)，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點。

建筑信息模型 (BIM) 流程首先會創(chuàng)建智能三維模型，并支持在整個項目生命周期（規(guī)劃、設(shè)計、構(gòu)建、運營和維護）內(nèi)進行文檔管理、協(xié)調(diào)和仿真，BIM技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計和記錄建筑和基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。BIM模型涵蓋建筑的每個細節(jié)，此模型可用于分析與探究設(shè)計方案，并且可創(chuàng)建可視化效果以幫助利益相關(guān)方在構(gòu)建之前了解建筑外觀，此模型還可用于生成設(shè)計文檔以供施工。

由此可見，三維模型是BIM運行的一個前提，只有完成度高、信息完整的模型才能為后期BIM應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。雖然目前我國已經(jīng)有很多城市開始地下空間建設(shè)，但是，從人性化設(shè)計、復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)能與環(huán)保設(shè)計等方面還有一系列的不合理部分。BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化、協(xié)調(diào)化與模擬化的設(shè)計，被大量地應(yīng)用到建筑領(lǐng)域內(nèi)，并且已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)技術(shù)，能夠促進建筑領(lǐng)域的全面發(fā)展和進步。

02

地鐵項目有哪些重點難點

工程體量大，資源調(diào)度難，難以把控工期與質(zhì)量

地鐵項目一般以一整條線路為單位，遍布城市的各個地方，涉及數(shù)十個地鐵站的工程量，當(dāng)中人員調(diào)度、施工安排、材料運輸、進度管控等工作量都是非常巨大的，雖然地鐵施工日期長，但是由于地鐵站眾多，部分工期還是非常緊張的，業(yè)主如何將各個政府部門、施工單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、咨詢單位等人員聯(lián)合起來，統(tǒng)一調(diào)度，能否做到如臂使指，就成為了一個至關(guān)重要的點。

機電管線復(fù)雜且量多，要求高，機電安裝難度大

為了維持地鐵的正常運行，需要有大量的機電管線支撐，且地鐵為地下空間，所需的通風(fēng)系統(tǒng)與照明系統(tǒng)的管線也非常多，更不用說消防給水、噴淋系統(tǒng)等重要的管線，數(shù)量多排布復(fù)雜，且由于地下空間環(huán)境問題，機電管線與設(shè)備安裝工作難度非常大，會給施工隊帶來不小的考驗，有可能產(chǎn)生眾多返工與變更，導(dǎo)致工期延誤。

特色站中裝修設(shè)計優(yōu)化與裝修施工難度大

現(xiàn)在不少城市在開展地鐵項目時都會做些特色站點，來宣揚城市文化，提高知名度，也是對城市經(jīng)濟實力的體現(xiàn)，但這幾年設(shè)計方都喜歡使用異形幕墻結(jié)構(gòu)或者特殊形狀燈具來裝點地鐵站整體樣貌，雖然這種風(fēng)格的設(shè)計是獨具一格的，但也產(chǎn)生了一個難題，設(shè)計的方案是否可行，設(shè)計師可能會不斷的修改方案來優(yōu)化，但傳統(tǒng)的二維圖紙優(yōu)化起來過于麻煩，浪費時間。且方案可行之后，該異形構(gòu)件的施工通常會給施工方帶來極大的麻煩。

應(yīng)災(zāi)抗災(zāi)與災(zāi)后逃生方案設(shè)計和優(yōu)化難度大

地鐵作為人防工程，防災(zāi)抗災(zāi)能力必須滿足高要求，一旦發(fā)生災(zāi)情時，若地鐵的應(yīng)災(zāi)能力不足，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，經(jīng)濟損失，人員傷亡巨大，所以建筑的應(yīng)災(zāi)抗災(zāi)與災(zāi)后逃

生方案尤為重要，但是地鐵作為地下空間設(shè)施，方案設(shè)計難度大，且試驗方案成本高，只能靠過往的一些同設(shè)施經(jīng)驗來彌補，但這遠遠不夠，需要一個更加完善的方法來幫助方案設(shè)計與優(yōu)化。

超大型工程的質(zhì)檢與驗收耗時大

地鐵項目體量非常大，質(zhì)檢與驗收工作，如果用傳統(tǒng)方式開展起來非常麻煩，需要消耗大量的人力物力來檢查，而且出來的結(jié)果也不一定準(zhǔn)確，但是地鐵項目質(zhì)量要求高，需要反復(fù)地去檢查，這樣會導(dǎo)致工期延誤，延長竣工時間。

03

BIM技術(shù)如何在地鐵項目中應(yīng)用

一. 4DBIM——BIM協(xié)同管理平臺

4DBIM平臺簡介

BIM協(xié)同管理平臺功能表

BIM協(xié)同管理平臺特點

① 面向多應(yīng)用方

   系統(tǒng)可以分別針對業(yè)主、工程總承包、施工項目部等應(yīng)用主體提供完整的應(yīng)用流程。系統(tǒng)可根據(jù)各應(yīng)用模式的特點和需求，在權(quán)限管理模塊中制定相適應(yīng)的界面、功能和業(yè)務(wù)流程，明確不同應(yīng)用情形下應(yīng)用主體和參與方的權(quán)責(zé)，在實現(xiàn)總體目標(biāo)的同時滿足各方實際工作的需要。

② 支持多功能領(lǐng)域

   根據(jù)應(yīng)用需求從整體BIM中提取或創(chuàng)建不同細度的4D模型，可支持從整體宏觀、局部中觀到精細微觀等多層次4D工程管理，有效解決大規(guī)模、區(qū)域性和長線工程的BIM應(yīng)用和展示問題。系統(tǒng)應(yīng)用涵蓋建筑、橋梁、公路、地鐵和設(shè)備安裝等多個工程領(lǐng)域。

③ 支持跨平臺的多參與方協(xié)同工作

系統(tǒng)基于統(tǒng)一BIM管理平臺和BIM數(shù)據(jù)庫，提供PC端、微信公眾號及項目管理網(wǎng)站三大應(yīng)用系統(tǒng)，各系統(tǒng)無縫集成，信息與BIM雙向鏈接。通過建立多參與方的遠程協(xié)同及數(shù)據(jù)集成機制，實現(xiàn)了跨網(wǎng)絡(luò)平臺的多參與方協(xié)同工作

④ 實現(xiàn)施工項目的集成動態(tài)管理

系統(tǒng)通過建立基于IFC的4D信息模型，將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度相鏈接，與施工資源、成本、質(zhì)量、安全及場地信息集成一體。實現(xiàn)了基于BIM的施工進度、資源與成本、安全與質(zhì)量、場地與設(shè)施的4D集成管理、實時控制和動態(tài)模擬。

BIM協(xié)同管理平臺——進度管理

① 允許建立多套施工進度方案，不同方案可快速切換，進行方案對比分析。

② 可以通過前置任務(wù)以及關(guān)鍵路徑數(shù)據(jù)，動態(tài)分析當(dāng)前進度情況對其他任務(wù)的影響。

③ 進度計劃可在Project 中用甘特圖或網(wǎng)絡(luò)圖表示，也可4D動態(tài)展現(xiàn)。不同顏色表示不同施工工序和狀態(tài)。

④ WBS不僅具有時間屬性還可以將其作為工程進度任務(wù)，賦予工程量、人材機等信息。

⑤ 進度任務(wù)可以直接發(fā)送給具有填報權(quán)限的現(xiàn)場管理人員，微信端就可以對目前的進度情況進行填報。

⑥ 微信端對進度任務(wù)進行填報，包括工程量以及人材機的情況。

⑦ 填報的數(shù)據(jù)實時反饋到客戶端，并生成日報、周報、月報。

BIM協(xié)同管理平臺——質(zhì)量管理

總結(jié)：BIM協(xié)同管理平臺高效地解決了因項目龐大帶來的一系列問題，將各個負責(zé)單位統(tǒng)一了起來，信息的傳輸不再像以前那樣繁瑣，大大提高了工作效率，縮短工期，節(jié)省成本。

二、BIM審圖，對方案進行檢查、優(yōu)化

BIM審圖

主要指對建筑三維模型進行多專業(yè)集成后的碰撞檢查，規(guī)范檢查等一系列對設(shè)計模型的檢查功能，通過三維模型提前預(yù)知圖紙中錯誤的地方,制作問題報告及時反饋設(shè)計確認并加以修改,以確保建筑工程從設(shè)計端到施工端的良好過渡。通過審圖，提前預(yù)判建筑構(gòu)件之間的相互沖突和可視化溝通。

機電圖紙轉(zhuǎn)化為模型

碰撞檢查、管綜優(yōu)化

碰撞檢測及三維管線綜合的主要目的是基于各專業(yè)模型，應(yīng)用BIM三維可視化技術(shù)檢查施工圖設(shè)計階段的碰撞，完成建筑項目設(shè)計圖紙范圍內(nèi)各種管線布設(shè)與建筑、結(jié)構(gòu)平面布置和豎向高程相協(xié)調(diào)的三維協(xié)同設(shè)計工作，盡可能減少碰撞，避免空間沖突，避免設(shè)計錯誤傳遞到施工階段。同時應(yīng)解決空間布局合理，比如重力管線延程的合理排布以減少水頭損失。

在項目優(yōu)化的把控、質(zhì)量的審核方面，有足夠的項目經(jīng)驗、明確的實施流程：

① 整合建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等專業(yè)模型，形成整合的建筑信息 模型；

② 設(shè)定碰撞檢測及管線綜合的基本原則，使用BIM三維碰撞檢測軟件和可視化技術(shù)，檢查發(fā)現(xiàn)建筑信息模型中的沖突和碰撞，并進行三維管線綜；

③ 編寫碰撞檢測報告及管線綜合報告，提交給建設(shè)單位確認后調(diào)整模型。其中，一般性調(diào)整或節(jié)點的設(shè)計工作，由設(shè)計單位修改解決；較大變更或變更量較大時，由建設(shè)單位協(xié)調(diào)后確定解決調(diào)整方案；

④ 對于二維施工圖難以直觀表達的造型、構(gòu)件、系統(tǒng)等，提供三維模型截圖輔助表達。

設(shè)計深化

深化設(shè)計的主要目的是提升深化后BIM模型的準(zhǔn)確性、可校核性。將施工操作規(guī)范與施工工藝融入施工作業(yè)模型，使深化設(shè)計模型滿足施工作業(yè)指導(dǎo)的需求。

三、施工模擬與工藝模擬應(yīng)用

施工工藝模擬

利用所創(chuàng)建的三維BIM模型，來將完成的模型進行動畫編輯，形成動態(tài)視頻，最后將原文件以串聯(lián)成完整的視頻。通過視頻展示預(yù)先演示施工現(xiàn)場的現(xiàn)有條件、施工順序以及重難點解決方案。工程在施工階段會遇到許多問題，而施工工藝模擬在其中扮演的角色是可視化以及交互性。讓參與方可以統(tǒng)一在同一個平臺上討論問題，不會出現(xiàn)思維的誤差而耽誤會議的進展。

施工模擬：工程施工信息三維可視化成果

傳統(tǒng)方法雖然可以對工程項目前期階段所制定的進度計劃進行優(yōu)化，但是由于自身存在著缺陷，所以項目管理者對進度計劃的優(yōu)化只能停留在一定程度上，即優(yōu)化不充分，這就使得進度計劃中可能存在某些沒有被發(fā)現(xiàn)的問題，當(dāng)這些問題在項目的施工階段表現(xiàn)出來時，項目施工就會相當(dāng)被動，往往這個時候，就只能根據(jù)現(xiàn)場情況被動的修改計劃，使之與現(xiàn)場情況相符，失去了計劃控制施工的意義。

基于BIM的4D進度管理通過反復(fù)的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前發(fā)生，逐一修改，并提前制定應(yīng)對措施，使進度計劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實際的項目施工，從而保證項目施工的順利完成。

四、BIM通過三維掃描實現(xiàn)設(shè)備定點，工程驗收、質(zhì)檢

三維掃描技術(shù)以及流程

首先簡單地介紹三維掃描，三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開始出現(xiàn)的一項技術(shù)，是繼GPS空間定位系統(tǒng)之后又一項測繪技術(shù)新突破。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)?？梢钥焖佟⒋罅康牟杉臻g點位信息，為快速建立物體的三維影像模型提供了一種全新的技術(shù)手段。由于其具有快速性，不接觸性，實時、動態(tài)、主動性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動化等特性，其應(yīng)用推廣很有可能會像GPS一樣引起測量技術(shù)的又一次革命。

 三維掃描設(shè)備

 三維掃描結(jié)合BIM模型流程

三維掃描技術(shù)的特點

① ”另類的信息采集“

過去，想要在項目中采集信息，只能靠人手拿著皮尺、量角器、測距儀去測量現(xiàn)場尺寸信息。但是項目中會遇到各種各樣的難題，比如一些高建筑外墻的尺寸測量，一些異形的歷史建筑物的測量，或者是隧道的測量，如果使用傳統(tǒng)方式你會發(fā)現(xiàn)困難重重、效率低下、人力浪費、信息不全、甚至有些測量靠人手是根本無法實現(xiàn)的，而三維掃描，解決了這一難題，通過非接觸式的信息采集，有效地避免了許多因為”人“而產(chǎn)生的問題。

② 高效的信息采集技術(shù)

根據(jù)掃描硬件不同，能掃描地范圍從80-550米不等，短短幾分鐘，就可以將周圍場景的空間信息精準(zhǔn)地記錄下來，這是傳統(tǒng)人工采集辦法不可比擬的，點云能夠準(zhǔn)確反應(yīng)空間位置，且具備色彩值，這樣點云實現(xiàn)了信息可視化，打破傳統(tǒng)。

逆向建模存檔

通過三維激光掃描儀進行快速掃描和逆向建模，對于沒有完整的竣工圖紙/模型的老舊建筑，可以快速通過軟件生成模型實例。

地面、墻面平整度檢測

通過三維掃描技術(shù)采集建筑施工過程中墻面平整度、地面平整度等施工質(zhì)量重要檢測的指標(biāo)，進行快速檢查并形成可追溯的質(zhì)量檢查文件便于對項目進行管理。

信息全面無遺漏

現(xiàn)實場景實施數(shù)字化具有尤為重要的意義，這在多種行業(yè)中都得以體現(xiàn)。比如大型工廠通過三維掃描方法采集數(shù)據(jù)，即有一勞永逸之功。紛繁復(fù)雜的工廠資產(chǎn)一覽無余，不但便于管理和信息傳遞，也可極大避免因數(shù)據(jù)不夠細致而帶來的無休止式信息采集，從而節(jié)省時間、人力及資本投入。

五、BIM仿真漫游、渲染、疏散模擬應(yīng)用

仿真模擬

虛擬仿真漫游的主要目的是檢查建筑結(jié)構(gòu)布置的匹配性、可行性、美觀性以及設(shè)備主干管排布的合理性，及時發(fā)現(xiàn)不易察覺的設(shè)計缺陷或問題，減少由于事先規(guī)劃不周全而造成的損失。

模擬3D空間關(guān)系和場景，通過漫游、動畫和虛擬現(xiàn)實（VR）等形式提供身臨其境的視覺、空間感受，輔助建設(shè)單位、使用單位與設(shè)計單位等在初步設(shè)計階段預(yù)覽和比選；

通過模擬仿真漫游，清晰表達建筑物的設(shè)計效果，并反映主要空間布置、復(fù)雜區(qū)域的空間構(gòu)造等。輔助設(shè)計與管理人員對初步設(shè)計進行輔助設(shè)計與評審，促進工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、招標(biāo)和報批等管理工作的順利進行。能運用多個軟件進行仿真模擬，如Navisworks、Enscape、Lumion、Fuzor等，并有成熟VR技術(shù)運用在多個項目中。

渲染

渲染圖能很好地展示設(shè)計理念與竣工后成果，讓業(yè)主更加清晰了解建筑情況。

疏散模擬——火災(zāi)模擬

火災(zāi)模擬是項目運維階段應(yīng)急管理中一種重要的災(zāi)變管理手段，可以在災(zāi)前較為真實地仿真出災(zāi)情發(fā)生的整個變化過程，以便針對性、合理性地對應(yīng)急準(zhǔn)備工作做出部署。傳統(tǒng)地鐵車站火災(zāi)模擬存在缺少乘客參與、日常演練區(qū)域只限經(jīng)驗易起 火區(qū)域、消耗人物資源過多等。

客觀原因以及人員本身缺少積極性等主觀原因，致使火災(zāi)模擬在傳統(tǒng)應(yīng)急管理中并沒有發(fā)揮很好的作用。近年來，BIM 技術(shù)的全過程全壽命周期管理與數(shù)據(jù)共享的優(yōu)勢日漸突出，BIM 與專業(yè)的應(yīng)急管理軟件結(jié)合變的尤為重要。

基于 BIM 技術(shù)的應(yīng)急管理，火災(zāi)模擬就可以依托于“BIM + ”體系中的模擬方法得以實現(xiàn)，即設(shè)定初始模擬信息，借助計算機程序算法，以可視化的方法仿真并展示模擬過程與模擬結(jié)果。這樣不僅能極大地避免傳統(tǒng)火災(zāi)模擬方法的弊端，而且可以對不同地區(qū)、不同時間、不同起火種類、不同人數(shù)的火災(zāi)進行模擬。

因此本文將結(jié)合 BIM 技術(shù)，對地鐵火災(zāi)的各個維度進行仿真模擬，得出各關(guān)鍵節(jié)點的最大疏散時間。把 BIM 豐富的建筑信息數(shù)據(jù)傳遞給專業(yè)的應(yīng)急管理軟件進行模擬，通過對典型的火災(zāi)工況的不同方面的模擬，得到了該工況下關(guān)鍵節(jié)點位置的最大疏散時間，為應(yīng)急管理提供了依據(jù)，更好地指導(dǎo)原本難預(yù)測、難控調(diào)的應(yīng)急管理。驗證了 BIM 與 Pyrosim 相集成的可行性，也提高了火災(zāi)模擬的效率。同時使BIM 的全過程服務(wù)向火災(zāi)模擬邁了一步，也使火災(zāi)應(yīng)急管理的數(shù)據(jù)來源不再孤立，融入到建筑信息數(shù)據(jù)流通的鏈條。

人流分析模擬

04

案例分析

項目概況

哈爾濱市軌道交通3號線二期工程土建第11標(biāo)段為哈平路站。哈平路站為3號線二期的第2座車站，與規(guī)劃4號線成“T”型換乘。本車站位于哈平路與保健路交叉路口處，為地下三層8+8米分離島式站臺車站。車站采用明挖順作法施工，換乘節(jié)點部位（位于保健路隧道下方）采用蓋挖法施工。

車站總建筑面積為22417.56㎡，其中，主體建筑面積為17250.51㎡，附屬建筑面積為5167.05㎡。本車站共設(shè)4個出入口（2、4號出入口兼做無障礙出入口）、3個安全出口以及4組風(fēng)亭。車站外包總長左線158.6m×13.75m，右線145.5m×13.75m，車站軌面埋深約27.320m，車站中心里程處覆土6.210m，采用多種工藝施工。

實施難點

① 一模五用，實現(xiàn)現(xiàn)場安全文明施工，施工過程安全管理，質(zhì)量管理，進度管理，成本管理，對外宣傳，與廣聯(lián)達BIM5D以及其它算量軟件相結(jié)合，試點落地5D管理平臺。因此對模型精細程度要求極高,且該項目為換乘站結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

② 要求通過模型完全還原現(xiàn)場的施工工序 ，前期工程涉及優(yōu)化類容較為復(fù)雜,后期靜態(tài)表達較為燒腦。

③ 結(jié)合已有現(xiàn)狀，創(chuàng)新研究BIM指導(dǎo)施工新方向。

④ 客戶為施工總管理，對于施工細節(jié)不清楚，需要我方與施工人員遠程交涉，且現(xiàn)場處于挖土階段，各方面技術(shù)方案均未編排。