西安地铁5号线BIM技术应用

西安地铁5号线1期工程西起和平村，东至纺织城火车站，大致呈东西走向，全长25.24km，其中地下线24.04km、高架线1.05km、地面线0.15km。共设置20座车站，全线共设2座主变电站，分别位于和平村站和岳家寨站。工程计划2014年下半年开工，2018年建成运营。

土建设计5标段位于全线东部，包含2站4区间，即太乙路站、兴庆路站、李家村站—太乙路站区间、太乙路站—兴庆路站区间、兴庆路站—青龙寺站区间、青龙寺站—岳家寨站区间。

采用BIM技术的原因

(1)西安地铁5号线土建设计五标段项目规模大。穿越黄土湿陷性地质结构，区间设计隧道穿越西安主城区3条地裂缝(f6、f7、f8)。

(2)剖面不规则施工图。为了提高抗地裂缝等级，区间隧道大断面不规则设计及面积计算。

(3)线路沿线涉及产权单位多。项目穿越主城区，沿线途经西安铁路局、中铁一院办公大楼、航天711所等科研单位产权范围，产权单位协调难度很大，必须做到有理、有据才可开展相关设计工作。

(4)机电专业管线系统数量多。管线综合布置繁琐，专业内及专业协调交流频繁。亟需一种多专业综合验证技术，保证各分部工作都合理、合规展开。

建立方案决策平台

引入虚拟现实技术，将二者结合起来，增强BIM模型的互动性和二次利用价值，此项功能主要是为了显示对比重点风险源，结合调查数据、报表、现场采集的图片，与BIM模型联接，形成一个体系、纵览全局的决策平台。

多方案施工综合管线对比

BIM综合地形模型建立后，结合程序自动生成周边次重点模型，汇聚到综合决策平台上，形成完整的地形地貌系统和管线改迁系统，实现多方案的对比。如太乙路车站出入口A方案与B方案的选择，若无三维图形对比综合还原地形、管线及周边产权单位权属建筑，则A方案可胜出，但考虑到西安市铁一中学体育馆的净空及地下管线的相对关系，虽然处于建筑红线外，但最终选择了B方案，西安市铁一中学体育馆设计阶段上报建议是要做相应拆除，方可能为后续施工展开留出足够场地。

碰撞检测试验

基于BIM模型进行的碰撞检测、深化设计及管线综合，也是BIM技术为施工方或业主带来经济效益尤为突出的一方面。能很好避免因返工而产生不必要的废料，有效降低成本，最重要的是减少设计变更，提高初步设计阶段的设计质量，使施工变得更顺畅，资金流通也变得更为清晰合理。初步设计阶段，共进行3次总体提资，BIM技术结合二维图纸，共进行了3轮碰撞检测试验，碰撞检测主要分为以下几类进行：

(1)建筑与结构间的碰撞检测;

(2)建筑与管线间的碰撞检测;

(3)管线与管线间的碰撞检测。

预留孔洞检查

结合前期建立的模型，进行预埋件孔洞的预设，可以很好地模拟设备穿越的位置关系及显示设备、管线、建筑、结构的相对位置关系。

辅助算量

结合Revit对建筑、结构、综合管线设定的算量规则，初步实现了各个专业，阶段算量的统计，再结合已有设计经验，估算出本项目的工程量。

施工大样图

结合前期初步设计阶段的图纸，准确生成PDF版的施工大样图，为后续开展施工图设计及BIM模型移交施工方提供技术支持。

4D施工模拟

通过施工进度模拟，有利于科学调动人员、材料、机械。同时，导入相关项目管理软件，得到科学合理的横道图。项目开工前，利用Unity 3d/NavisWorks 4D虚拟建造功能，虚拟设置道路调流，结合已编制的进度规划，按照分区分楼段进行4D虚拟建造，利用模拟情况检查进度计划的合理性与可实施行性。

BIM在项目应用的最大亮点

(1)复杂车站结构的快速出图，降低设计方与业主的沟通难度。在初步设计阶段，如果单纯依靠CAD图纸，不仅绘制时间周期长，而且质量不一定得到保证，特别是遇到需要提资时工作量就更大。结合Revit模型，就可以在2～3个工作日内快速绘制出建筑及结构图纸，及时响应业主重点关切的难点问题，并做到一处修改、处处修改，达到即使处于初步设计阶段，建筑、结构的综合设计步调也可“动态平衡”。

(2)地下既有管线快速呈现，及时扫清设计难度。在项目应用初始阶段就确立了先开发一套综合虚拟现实环境的决策平台思路。具体就是快速还原设计周边原始地貌及设计重点关注的“点目标”及“面目标”，如既有综合管线的还原，结合BIM模型，快速呈现站点及站位的周边位置关系。

BIM在项目应用的最大障碍

(1)Revit软件在地铁车站建模很强大，但在隧道建模方面很弱。Revit在地铁车站建筑、结构、管线的建模方面功能很强大，但对于复杂曲面的隧道，确实不方便，没有类似于3D MAX 、SU、犀牛等同类软件的曲面建模能力强大。如果能够在以后软件上加入这些功能，Revit的适用范围将更广。

(2)软件在整体协作，特别是本地协同工作方面，中心文件容易损坏，造成灾难性后果。在实现本地协同设计上，采用本地协同的工作模式，搭建起一台中心服务器，但是经过实践发现，中心文件容易损坏，需要备份的次数很高。不但降低协同设计效率，同时和传统CAD软件设计效率相比也打了折扣。

(3)算量方面，二次开发算量工作量很大，集成性不高。Revit在明细表上参数相当丰富，但规则过多，提取数据困难较大，不能实现类似于反向修改明细表，对应模型也修改的功能。当然，如果使用IFC规则，也许能解决这一问题，但目前国内缺乏IFC规则研究的生态链，算量方面的二次开发难度很大。

结束语

研究证明，BIM技术是轨道交通设计阶段必要实施手段。与民用建筑及一般市政建设项目相比，轨道交通项目具有点多、线长、面广、规模大、投资高、设计难的特点，其建筑、结构复杂且机电系统设备繁多，建设、运营风险高，社会责任大，且对后续建设和运营提出很高要求。因此，从设计阶段就建立一套完善的信息化系统来提高管理效率和水平，借助BIM技术，提高设计作品的可靠性和应急处理能力，降低安全风险尤为必要。

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