城市轨道交通工程设计应用策略

［摘要］城市轨道交通行业的发展，对于促进社会经济发展具有重要的作用。在轨道交通工程的建设过程中，由于其所处的地区环境、施工专业性等各种因素的影响，其建设过程存在较高的难度。而引入先进的BIM技术可以有效解决很多的施工问题，具有显著的应用优势。

［关键词］城市轨道交通工程；设计；BIM技术；应用策略

1城市轨道交通工程简述

城市轨道交通工程作为公共交通项目的重要组成部分，在促进城市交通运行方面发挥重要作用，其项目本身功能应用定位与工业建筑等工程项目有一定的区别。本文从以下几方面，对此工程项目的特点进行分析。一是其属于公共服务类项目，由相关部门投资，通过招投标方式外包给施工企业进行建设，是相关部门履行自身职责、落实相关政策，为民众提供社会服务的公共产品；二是此项目有多个参与方，在工程中体现形式较复杂，基于工程建设的实际情况，监理、施工资源供应商等总是不断变化的；三是项目规模较大，涉及内容广泛，影响因素较多，需要投入的资金也较多，拥有多个利益方；四是城市交通工程项目与市民人身安全有直接关系，所以在建设时要综合考虑各方面因素，确保工程质量[1]。而且其投入资金之后，到获得利益之间存在较长的周期，所以为保证资金后续投入的及时性，必须在工程开始运行时就能获得经济效益；五是由于此工程在城市地区进行施工作业，所以对外部环境因素反应较为敏感，一旦受到外界因素干扰，会对工程进度产生一定的影响；六是建筑行业的迅速发展，建筑市场规模越来越大，发展越来越迅速，再加上现代化城市建设的需求，使得城市轨道交通工程项目产生的作用越来越大，导致工程内容增多，变得越来越复杂，管理模式需要顺应形势，趋向于精细化特点。

2BIM技术概述

2.1概念简介。BIM技术（建筑信息模型），工作原理是以建筑物中的三维模型作为有效载体，将城市轨道交通工程项目开展过程中，包含的施工前设计、施工过程、工程管理等各种信息进行连接并实现，使此技术贯穿到开展的项目，每个施工部分的整个施工阶段中，使建筑物中所有的信息体现出集中与协同的效果。2.2技术特征。第一，信息集成。BIM技术在应用过程中，主要是通过利用数字信息，提前对建筑物状态进行有效模拟，其中所涉及的数据信息，必须具有真实性，且对视觉信息展现、关系设定要素较为重视，如设备等。此外，可以模拟组成建筑物部分构建整体性能和功能应用，通过信息展现的方式表示出构建的连接模式等。此技术的本质为，利用数字信息的有效性，充分发挥计算机的相对应功能，组建一个与工程项目各个方面都相关的数据库，方便建筑师获取有效信息，提高工作的效率。第二，传递性。BIM技术对相关数据进行构建时，可以保证所应用的数据信息内在的一致性、联系性。由此可知，建筑物在不同时间段内产生的信息，如果在后期阶段存在被整改的情况，BIM系统可以及时捕捉到变化，并实施处理措施，不需要采用人工核对的方式，对设计图纸进行调整。传递性的优势在此技术中体现得非常明显，不仅能提高工作效率，使工作及时展开，也能在一定程度上加快施工进度。此外，将其应用在工程开展过程中的各个施工阶段过程中，能够有效地表现工作的最终结果，并且通过提升各阶段施工效率，能有效降低项目经济成本。第三，支持与协同作用。在城市交通工程开展过程中，BIM技术可以被任何一个参与方使用，并且每一个参与方都能通过BIM技术达到有效的沟通交流，这不仅能使实时检测的效率得到有效提高，也能确保项目涉及的应用质量以及呈现效果。而且参与方可以通过使用BIM技术，构建三维建筑信息模型。同时，运用专业的理论知识，做好管线与设备方面的碰撞测试环节，以增强不同部门之间的联系紧密性，提高沟通效率。2.3发展方向。BIM技术在现阶段主要应用在民用建筑领域，在轨道交通工程方面使用较少，且具有一定的限制性。在此技术最初被引用在轨道交通工程项目时，在地铁站和其周围环境两者的可视化设计、管线综合碰撞检测方面应用较多。通过对现阶段BIM技术发展情况进行综合分析，将此技术使用在工程项目开展前期、设计阶段等，能集中体现可视化、资源共享等方面的优势。2.4应用现状。作为基础设施的组成部分，城市轨道交通工程建设大多数是通过政府引领，在法律层面、规范化程度方面要求非常严格。由于采用先进的技术较少，如果要制作BIM三维模型具有一定的难度，需要在进行施工设计时，先绘制二维图纸，再采用相关技术使其转变成三维模型。在转变过程中，如果设计图纸变更次数过多，会使得两者之间数据、信息等的重合度存在差异。而且三维模型没有法律约束，所以对施工责任以及施工工期两方面进行考虑，选择二维图纸具有明显的优势。此外，交通工程项目参与的单位众多，通过对BIM技术应用进行全面分析以及从工程实际情况来看，当前在开展工程项目时，多是聘请第三方咨询公司组建BIM团队，其主要的工作职责是协助相关人员绘制BIM模型，做好协调等工作。但是这种方法具有一定的缺陷，主要为第三方咨询公司在施工方面的经验不足，在现场进行模型执导的工作能力也不尽如人意。在这种情况下，就很难完全实现竣工模型。比如在对管线进行绘制时，没有相关方面的经验，只按照资料以及工作经验，采取优先原则避让的方式，可能会导致优先级较低的管线数量较多，分布过于复杂，给顺利施工造成一定的影响。

3BIM技术应用策略分析

3.1施工要点。对于轨道交通工程来说，在施工过程中，首先要根据工程的具体要求，制定合理的施工方案，此施工方案必须具有可行性、全面性，能够完全体现BIM技术的应用效果，使信息传递具备有效性。在明确施工方案之后，需要以BIM技术为支撑，建立项目管理平台，使其贯穿整个工程中设计阶段、施工阶段、运维阶段的整个施工过程，用精细化管理方式提高各参与方的配合程度，合理管控施工进度与施工质量。另外，此管理平台是统筹集成管理和全生命周期性管理。前者为将工程中各阶段进行整体统筹安排，如在工程开展之前，通过对BIM技术应用在工程项目中的要求，对整个项目管理进行优化。后者为此管理平台贯穿交通工程项目的整个生命周期，对施工中未发生的、已经发生的问题都进行有效管理和完全控制，并且对项目运维阶段可能存在的不良情况，提前进行模拟分析工作。3.2应用分析。第一，前期规划。施工企业应该重视工程项目设计的前期规划，确保项目的全面性、可行性。并且要科学合理地应用BIM技术，使此技术的思想理论为指导，创建与工程有关的三维模型，此模型内容包括地质环境、管线分布、建筑物、人文等方面的信息。要以这些信息为基础进行综合考虑，才能有效促进城市轨道交通工程的开展。第二，设计初期。在此阶段主要是借助BIM技术，对地铁站以及附近地理环境进行三维模型的构建，全面掌控工程周边的各种影响工程建设的因素，如产权等，能够极大地提高工程方案的制定效率。尤其是地铁通道的方位设计，这不仅能降低后期的拆迁难度，也能降低改线等状况发生的概率，在很大程度上都节约了工程经济成本。此外，还可以对工程周围各条道路的走向以及地下管线走向进行分析，对市政管线搬迁进行模拟操作，进一步优化方案，增加其完整程度。第三，协同设计。在应用BIM技术进行工程建设时，此技术涉及的协同设计主要借助协同办公平台完成。所以负责工程各组成部分的设计人员，可通过借助办公平台，以同一个模型为操作对象，修改属于自己权限范围内的部分内容。通常情况下，相关人员对自身负责的部分进行修改后，更新的部分会实时体现出来。BIM系统，一方面能将未修改的模型保存下来；另一方面，可以实时更新修改后的状态，有利于负责其他部分的人员，能在最新模型的基础上，对其他部分修改。这种方式不仅能提高模型修改的准确率，节约工作时间，也能防止因为数据更新不及时，导致的新旧版本出现数据混乱的情况。以下通过具体影城地铁工程案例进行说明。某地区地铁5号线在建设过程中使用BIM技术，在应用过程中，实现了设计阶段的所有专业的全程应用，借助BIM技术构建的管理平台，将与此项目有关的设计方案、建模等内容均收集起来，能实现及时改进功能，使得协同作用得到了较好的发挥。在制定应用BIM设计方案的过程中，要以BIM技术标准进行参考，对模板以及相关工具进行深入研发，使BIM技术的易用性得到充分体现。此外，在使用BIM技术进行设计时，需要根据企业的实际情况，制定BIM应用标准，提高其应用的规范性。并且对此项目的设计过程进行归纳整理，总结出符合实际状况的设计步骤。熟练掌握并合理应用与BIM有关的标准信息给BIM交付应用成果做参考。另外，通过对工程的整理可以总结相应样板文件，借助样板，可以把建模、协作标准集中在一起，将其展示的效果在标准模板文件上进行体现。第四，深化设计。对于城市轨道交通工程而言，其在建设中涉及内容冗杂，要保证其质量，必须确保相关人员的专业素质。而且一般情况下，为了不对市民的正常生活产生影响，施工工期都比较紧张，工程中要用到的设备系统各部分负责人员都要尽量同时交工。其中，采用二维施工图进行工程施工，对于相关设计人员的专业能力以及工作经验具有较高的要求，既需要通过多方面多次沟通，对设计问题进行协调和解决，比较消耗人员的时间和精力。在施工过程中，也可能会存在很多工程结构方面的问题。此外，一些设备、装修等方面内容在设计过程中要完全表达较为困难，需要以实际施工情况为基础，在后期施工中慢慢补充，才能表达完整，不具备规范性、严谨性。现阶段，在工程的碰撞检测等方面应用BIM技术次数较多，而且在实际应用过程中，轨道交通工程项目三维模型的整个绘制过程，就相当于建筑的建设过程。因此，要确保三维模型可以实时应用在施工过程中，施工企业要在设计阶段，就参与到管线设计的整个过程中，防止一些与管线相关的设备等专业问题，存在相互碰撞的情况。第五，可视化设计。对轨道交通项目应用BIM技术进行设计时，创建的三维建筑模型，可以给相关人员提供施工现场周边的各种情况的信息，有助于其全面把控施工过程。此外，各个项目在开展过程中，设计方案可以根据实际情况的不同进行实时修正，以保证工程顺利进行。而且建筑师可以利用三维实体模型实现各种功能，并且直观、可靠地展现出来。除了这些，还实现了及时沟通的功能，使此技术在工程施工方面，基本达到了充分应用的状态。将其与传统的设计模式进行比较，不相同的方面非常多，BIM技术最大的特色之一是建筑物构建三维数字化。以上述案例中的建模工作为例进行说明，对于该项目的区间隧道进行建模工作时，可以运用性能较好、与工程设计相符合的软件进行编程，使其实现参数化设计。同时，可以依靠相关的管片，逐渐形成隧道三维模型，确保此模型的精准性，以及实现螺栓、吊装孔被嵌进管片的呈现状态。通过完成区间设计步骤，在相关样板文件中完成建模工作，并且在构建盾构管片族库时，实现不同功能模块的拼装处理。

4结束语

总之，增强城市轨道交通建设的好处较多，不仅能够方便广大民众日常通行，也能有效推动城市化发展建设，其他是时展的必然过程。而且将BIM技术应用在城市交通工程中，一方面能有效促进各个参与方的沟通效率；另一方面，可以使工程信息高度集成，实现协同作用的效果。但此技术在应用过程中，还需做更多的研究，将其进一步完善，并逐步应用在工程的各个阶段中，起到推动轨道交通行业的发展的作用。

参考文献

[1]蔡青春.BIM技术在公路工程设计中的应用[J].绿色环保建材，2019（10）：119.

作者:柯胜旺 单位:中铁第五勘察设计院集团有限公司