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【地铁BIM】城市地铁如何更好地应用BIM技术

BIM-本文作者
3418 2 2017-6-11 23:05
来自: 《上海市政公路》 2016年4月第222期 收藏 分享 邀请
摘要

bim技术即建筑信息模型技术,通过数字信息仿真模拟建筑物所具备的真实信息。自2014年起,bim技术逐渐成为我国工程建筑行业的热点话题。随着我国工程建设领域对bim技术的深入认识与广泛应用,越来越多的市政工程也开 ...

BIM技术即建筑信息模型技术,通过数字信息仿真模拟建筑物所具备的真实信息。自2014年起,BIM技术逐渐成为我国工程建筑行业的热点话题。随着我国工程建设领域对bim技术的深入认识与广泛应用,越来越多的市政工程也开始试水bim应用。城市地铁作为重要的运输网络不仅需要具备交通枢纽功能,还要满足地铁相关设备的安全运行和日常维护要求,这对地铁建设的工作者们提出了严格的要求。而bim 技术能够配合参与地铁建设前期规划,设计施工运营维护各阶段的工作,在节约成本,提高效率,合理安排施工计划等方面提供帮助指导。可以说,城市地铁应用bim技术是未来的发展趋势,具有重要的意义。
本文以上海轨道交通12号线bim技术应用为例,就城市地铁如何更好地开展bim技术应用与读者分享心得。这里选择12号线地铁作为讨论对象是因为12号线按东线工程、西线工程分别开展建设工作,在时间上存在先后顺序。两段工程分别在2012年和2014年开展bim技术应用,因此读者能体会到期间上海地铁就bim技术应用在认识、理解、价值挖掘上的进步和发展。相信有了轨道交通12号线在地铁bim技术应用领域的先行经验,上海今后的地铁bim应用水平将不断提高,引领全国乃至全球的地铁行业,实现智慧地铁的建设愿景。
在12号线东段工程期间,地铁建设行业对bim的认识还停留在初级阶段。当时无论是业主方还是相关技术咨询方,均认为bim技术对地铁建设的最大价值在于管线综合方面。诚然,地铁车站建设由于功能特殊、专业繁多、内部空间紧凑等特点,在机电管线设计和优化方面存在很大难度,因此当时对bim技术的认识停留在综合管线方面不可厚非。相对于其他应用。bim技术在管线综合方面所能取得的成绩和带来的价值也是最明显的。据当时测算,如果每个地铁车站在施工实施前能够提前发现设计冲突,优化管线避让,降低后期的施工返工率和变更费用,所节省的经济投入将是相当可观的。除了应用bim技术解决管线综合外,12号线东段工程还开展了其他bim技术应用,如:工程量统计、施工配合等共计5个专项应用。可以说在上海轨道交通12号线东段工程建设期间,地铁领域的bim技术应用和民用建筑领域的bim应用差别不大,都是从bim技术的特点出发,发挥大家耳熟能详的价值。
而到了12号线西段工程期间,由于有了东段的实践经验和对bim技术的深入认识,地铁建设方能从自身项目的实际需求出发,进行应用拓展,应用创新的工作,大大加强了对bim技术的价值挖掘和全面应用。在整个西段工程期间,开展的bim技术应用在东段工程的基础上又有所增加,如:三维点云扫描,二结构预留孔洞,综合支吊架、现场协同等内容。相比两年前的东段工程,12号线西段工程bim应用总体方案相比东段工程更为完善,建设方结合自身的工作特点和目标需求不断发掘bim技术能带来的新的价值,也对地铁建设的所有参与方特别是bim工作者提出了新的点子和建议。自那时起,地铁行业的bim技术应用开始走上了具有自身特色的道路,在相关的技术标准、工作模式、总体管理方面也积累了足够的实践经验。
作为有幸参与上海轨道交通12号线东、西两段建设工程的BIM咨询单位,同时也作为早期探索地铁 bim技术应用的一员。我们在城市地铁应用bim技术上感触良多,下面也向大家分享下心得体会。在先后完成了东西段工程bim技术服务后,我们此次最大的感触是,城市地铁若要更好地应用bim技术并发挥该技术的最大价值,离不开各个参与方,尤其是建设方的大力支持。在当初2012年时城市地铁建设的bim技术应用尚处于行业探索阶段,甚至在国外也没有实际案例供参考,而上海轨道交通12号线此举正是起着开拓边界、摸索前进的作用,其意义重大。这里,我们根据过去的工作实践总结出以下3点建议,能够帮助城市地铁建设更好地应用bim技术:
bim技术需要与之配套的工作管理模式
要有系统性的工作思想开展bim技术应用
要善于总结,持续改进标准和工作流程
这里,我以大家最熟悉的管线综合bim应用来向大家说明上述经验的具体体现。
起初,在上海轨道交通12号线东段工程中,我们对管线综合的认识还停留在传统层面,即传统二维图纸的管线综合模式。在该阶段,管线综合的调整重点主要集中在机电管线与建筑结构间的碰撞问题和专业间的管线碰撞问题。在工作过程中,需要兼顾设计规范和布局的合理性,提高设计质量。在地铁车站管线综合方面,普遍的问题往往是由于空间不够造成的,特别是在设备走廊区域,由于管线过于密集,很难做到在满足净高要求的情况下保证所有机电管线的正常排布。因此在工作过程中,需要反复与设计方进行沟通,进行管线走向的调整和优化。确保设计阶段完成时提交的图纸资料能回避设计冲突。如下图,杨高北路站设备走廊管线如果按各专业图纸安装,将存在严重的碰撞问题,需要重新排布,进行优化调整:
在东陆路站,风管受楼梯影响,需要深化调整管道标高:
到了12号线西段工程阶段,我们在管线综合方面取得了更加深入的应用。首先需要提到的就是与之相关的新增应用点三维点云扫描。三维点云扫描通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据并建立物体的三维影像模型。
经测量发现,通过激光扫描生成的点云模型和bim模型吻合度高,但部分区域偏差较大,甚至部分车站出现设计图纸上未曾体现的新增结构部分。因此,在实际工作中需要额外增加土建误差测量这项工作来改进bim工作流程,并根据实测数据进行bim模型的更新。通过上述发现的问题,也使得12号线西段工程决定在机电安装阶段需要再次进行管线综合工作(第二次管线综合),避免因土建施工误差问题造成前期的管线优化失去实际施工指导意义,产生安装不上的情况。从这里可以看出,善于总结经验,及时改进工作流程,能对地铁的bim应用带来切实的进步。下图是上海市建筑信息模型技术应用指南2015版中描述的管线综合流程:
在12号线西段工程中,我们采用的管线综合流程针对上述问题进行了改善与深化,流程图如下:
同时,在12号线西段工程中,我们对管线综合的工作思路也有了重新的认识,针对不同区域的特点设定了不同的调整目标,如:设备区考虑施工、检修操作空间,设备房、公共区考虑管线排布的美观性。相比东线工程更加细致,更符合实际需求。
以顾戴路站为例,该车站站厅层采用无吊顶设计,因此对开放空间管线排布的美观效果要求很高,在原设计中,大尺寸风管底部还排布着各类水管,通过模拟效果图发现视觉效果很差,在业主要求下进行优化,重新分配各类管线的排布空间,在不影响公共区域通风功能的情况下保持美观整洁,另外,优化后的管道方案还能简化综合支吊架的设计,保证整齐美观。
上述情况可以继续深入挖掘,延伸考虑到设备层冷水机房,该区域空调水垂直穿越站厅层公共区域并走在风口下面,影响风口功能及公共区美观。我们对设备房机电管线进行优化排布,配合公共区优化内容重新进行设计,达到了很好的效果。据现场安装人员反映,该处设计为他们的工作提供了便捷,令人印象深刻。
此外,12号线西段工程公共区采用综合支吊架安装机电管线,我们向支吊架厂商提供已优化完的管线综合资料,如平剖面图、bim模型等。厂商根据这些资料设计适合的支吊架方案,以图纸形式提供给建设方。之后,在bim模型中建立支吊架模型,检查设计不合理处,进行协商解决并更新最终bim模型。
不仅仅是综合支吊架,管线综合的优化成果能对二结构预留孔洞也起到很好的指导作用,通过bim技术,可以直观地展现机电管线穿越二次结构区域,通过剖面图和三维视图的综合表现形式,对洞口位置、大小、高度等进行信息标注,配合完成砖墙砌体的孔洞预留工作。
上面介绍的所有工作,都是在管线综合这一基础应用上发展而来的。有趣的是,曾经有一段时间,为了追求创新,我们容易忽略那些最基础的,尚有改进提高空间的工作内容。事实上,在前进的过程不时回顾过去,重新明确目标,比如在管线综合这一基础应用上不断发掘,不断改进,依旧能为地铁建设带来相当的价值,产生意想不到的效果。我们提倡系统性地思考问题,在管线综合应用方面,一方面不断改进提高bim应用的效果质量,进行经验积累和流程优化。另一方面还积极考虑业主的实际需求,拓展bim应用点内涵的外延,形成综合性、系统性的工作模式,发挥bim技术的最大价值。由于篇幅关系,上海轨道交通12号线的其他bim技术应用在这里不进行一一介绍了。总结来说,城市地铁为了更好地应用bim技术,前面提到的建议是非常有必要的。
上海轨道交通12号线作为率先应用bim技术的轨道交通项目,在获得应用成果的同时也伴随着各种问题。诚然,bim技术作为一种新兴技术和工具潜力巨大,我们相信这种优秀的技术工具能为工程建设行业带来巨大的变革。但是,由于配套管理经验和工作模式的相对落后,在实施过程中存在诸多遗憾。通过此次bim技术实践,这里总结在bim应用开展前需要预先考虑的5点问题。
1)如何制定规范、可行、有序的总体方案来确保bim技术确实发挥价值
2)如何制定有效的协作模式和工作流程来保障上述总体方案的切实开展和成果落地
3)如何制定标准、完备的质量控制标准来确保bim成果符合预期目标
4)如何建立先进、及时的技术迭代模式来确保bim技术的与时俱进和不断创新
5)如何建立后续经验总结、工作优化的技术方法论
在上海轨道交通12号线bim技术应用过程中,我们总结下来是东段工程bim应用成果优于传统民建bim应用成果,而西段工程bim应用成果又比东段工程有着显著的进步。得益于上海轨道交通12号线西段工程的启动时间晚于东段工程。在此期间,上海在轨道交通领域的发展进步显著,由此带来的改变有如下几点:
1)轨道交通相关设计标准在不断完善,车站设计更加标准,流程更规范。
2)在应用过程不断发掘新型bim应用点,在项目各阶段进行价值延伸,使应用价值的覆盖范围提高。
3)在协作模式上有了实践经验,进行工作优化,提高应用实施的操作性和效率。
4)上海城市轨道交通bim技术联盟于2014年正式成立,为轨道交通后续线路bim技术应用制定统一标准和工作流程,规范工作模式。
5)国内外bim的技术进步带来更先进的应用工具和方法论。
相比12号线东段工程的bim应用,12号线西段工程在bim技术实施上有着更大的优势。一方面有了东段bim技术应用的经验,业主对bim技术在地铁工程方面的应用有了更深刻的认识。另一方面bim技术本身也在不断进步,为项目带来更好的效益。因此,12号线西段工程bim应用总体方案相比东段工程更为完善,bim技术也被不断地发掘新的价值,带来更多创新应用点。
上海轨道交通12号线全线于2015年年底顺利通车,在整个建设过程中,bim技术在地铁建设中发挥着多方面价值,根据12号线工程项目各阶段的项目需求进行应用创新和技术突破。在上海轨道交通12号线东段工程建设之际,bim技术首次在地铁建设项目进行应用,在项目公司和业主的远见下,引入bim技术,在上海地铁建设,乃至全国地铁建设中做第一个吃螃蟹者,实现地铁bim应用零的突破。如今,上海轨道交通12号线已顺利通车,bim技术在设计和建设阶段已圆满完成使命。相信在上海未来的轨道交通发展中,能更好地发挥bim的价值,实现智慧建设,智慧地铁的美好愿景。
值此工程结束之际,我们在此首先感谢参与上海轨道交通12号线建设的各位领导和项目业主,因为有了你们对地铁建设的专业知识,以及对建设管理的深入洞察,我们才能有针对性的应用bim技术进行应用创新和价值挖掘。也因为有项目业主的勇敢尝试,大力推动,才有了如今全国轨道交通应用bim技术的繁荣局面,作为前沿技术的引领者,12号线项目业主对bim技术在上海地铁的发展功不可没。文/ 上海绿之都建筑科技有限公司  刘查琳

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