BIM技術(shù)案例分享：動車段所BIM深化設(shè)計應(yīng)用研究

工程概況

鹽通鐵路是中國國家鐵路集團有限公司實施工程總承包建設(shè)模式的試點項目，為雙線高速鐵路，設(shè)計行車速度為350km/h，起于鹽城站，終于南通西站，新建正線156.686km。鹽通鐵路新建南通動車所1處，位于南通站以北及滬陜高速外側(cè)，自南通站西咽喉引出2條出入段線接入動車所。南通動車所新建20條存車線(另預留16條)、6條檢查庫線(另預留4條)、2條人工清洗線、1條臨修線、1條鏇輪線、2條出入段線、1條牽出線(另預留1條)，還有通過式洗車機2套和配套生產(chǎn)生活房屋。

綜合管線碰撞優(yōu)化

動車所綜合管線涉及站場、給排水、四電、房建、暖通、動車等10多個專業(yè)。傳統(tǒng)二維設(shè)計中，設(shè)計內(nèi)容分散，專業(yè)設(shè)計人員無法有效協(xié)同，導致綜合管線出現(xiàn)交叉碰撞情況較多，加之室外管線施工往往由多家施工單位負責，常因溝通不暢導致大量返工。

相比傳統(tǒng)二維工作模式，應(yīng)用BIM進行綜合管線碰撞檢查，可自動輸出碰撞檢查報告，最后各專業(yè)依據(jù)碰撞檢查報告進行專業(yè)內(nèi)的局部調(diào)整和專業(yè)間的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計。

碰撞檢查可分為硬碰撞檢查和軟碰撞檢查。硬碰撞檢查主要是檢查實體與實體之間的交叉碰撞，目前解決方案十分成熟，借助軟件自帶功能即可完成。軟碰撞檢查是檢查實體與實體之間間距和空間無法滿足要求的碰撞，目前沒有完善的解決方案，需要明確碰撞檢查規(guī)則，并進行相應(yīng)軟件開發(fā)實現(xiàn)。

南通動車所項目對站場、給排水、電力、接觸網(wǎng)、通信、信息、信號、房建、暖通、動車10個專業(yè)間執(zhí)行室外綜合管線碰撞檢查，共發(fā)現(xiàn)有效碰撞349處，匯總整理為26項典型碰撞問題。

針對碰撞問題開展專業(yè)內(nèi)的優(yōu)化調(diào)整以及專業(yè)間的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計，形成碰撞優(yōu)化報告。通過對碰撞優(yōu)化調(diào)整情況的分析匯總，將碰撞優(yōu)化歸納總結(jié)為方案優(yōu)化、路由優(yōu)化、接口優(yōu)化、局部優(yōu)化、結(jié)構(gòu)特殊處理5種類型。

工藝方案模擬優(yōu)化

以南通動車所檢查庫壓縮空氣管線布置方案為例，介紹BIM在工藝方案模擬優(yōu)化方面的深化設(shè)計應(yīng)用情況。中間股道壓縮空氣管線沿著3層作業(yè)平臺布置，經(jīng)分析提出3種布置方案。

方案1。壓縮空氣管線吊掛在2層平臺下方，該方案會占用平臺下部作業(yè)空間(原作業(yè)凈空高度從2.0 m減小到不足1.9 m)，影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全。

方案2。壓縮空氣管線吊掛在3層平臺懸臂下方，該方案會占用連接2層平臺與3層平臺之間安全門扶梯的作業(yè)空間(原凈空高度從2.3 m 減小到不足1.9 m)，影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全。

方案3。壓縮空氣管線固定在3層平臺懸臂上方，該方案不會影響人員作業(yè)空間和作業(yè)安全，但1股道(共2列位) 需局部繞避安全門扶梯4次，增加耗材。

通過3種壓縮空氣管線布置方案BIM效果圖的直觀對比，以及對每個布置方案的詳細分析，并與總包項目部及指揮部主要領(lǐng)導確認，綜合考慮作業(yè)空間、作業(yè)安全、遠期運維和美觀需求，選擇方案3為最終方案。

專業(yè)間接口深化設(shè)計

通過開展專業(yè)間接口的深化設(shè)計，可清晰表達不同專業(yè)間的接口關(guān)系，相當于在未施工前利用BIM技術(shù)進行“預裝配”，提前解決不同專業(yè)間的施工交叉干擾問題。

典型應(yīng)用1：檢查庫動車專業(yè)3層作業(yè)平臺與建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)房屋模型(梁、柱、地面等) 的接口深化設(shè)計。

典型應(yīng)用2：檢查庫綜合支吊架拐角處橋架、管線(涉及四電、暖通、動車專業(yè)) 的接口深化設(shè)計。

預留孔洞深化設(shè)計

開展預留孔洞深化設(shè)計可更正原二維設(shè)計圖紙中孔洞少留、漏留、錯留等現(xiàn)象，得到準確的預留孔洞尺寸和位置，減少甚至避免后期設(shè)備管線安裝過程中，因預留孔洞位置不準確造成的砌體二次打鑿甚至返工，保證墻板美觀。

南通動車所項目中，在完成檢查庫室內(nèi)外接口深化設(shè)計后，對檢查庫預留孔洞進行了三維可視化優(yōu)化調(diào)整。

正向設(shè)計探索

某些鐵路設(shè)備模型尤其是終端設(shè)備(如攝像頭、燈具、配電箱等) 往往實例化數(shù)量多、布置復雜，空間位置在二維圖中難以精確表達。如南通動車所檢查庫安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)，包括球型/槍型攝像機、LED顯示屏、信號燈、門禁、分控柜、接地控制箱等設(shè)備，共計284臺，而這些設(shè)備在平面布置圖的空間位置只是符號化表達，布置方案也是原理性示意。因此，現(xiàn)場施工過程中安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)平面布置圖難以直接應(yīng)用于施工指導，往往依靠作業(yè)人員的現(xiàn)場經(jīng)驗進行施工，導致現(xiàn)場施工順序比較混亂，施工方案的合理性也有待商榷。

在南通動車所項目中，針對檢查庫安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)，采用正向設(shè)計手段，脫離二維圖紙，規(guī)避翻模環(huán)節(jié)，直接開展三維BIM設(shè)計，設(shè)計完成后與設(shè)備廠家對接，確保設(shè)計方案最優(yōu)并可直接應(yīng)用于施工指導。具體正向設(shè)計流程如下：

了解掌握安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)的功能、組成、布置原理及設(shè)備招標情況

根據(jù)安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)設(shè)備組成，建立設(shè)備模型庫

開展安全聯(lián)鎖含作業(yè)評價系統(tǒng)三維BIM設(shè)計及優(yōu)化

BIM+GIS可視化施工交底

BIM模型最直觀的特點就是可視化，其可視化功能可以全方位清晰展示管線、設(shè)備、設(shè)施空間位置關(guān)系，有效幫助施工人員快速了解設(shè)計意圖，為施工方案的制定提供全面、科學的依據(jù)。此外，可借助BIM模型的可視化效果提前暴露施工難點，便于合理安排施工順序。

為解決BIM軟件使用成本高的問題，同時充分發(fā)揮GIS大場景管理能力，南通動車所項目將動車所BIM模型導入中國鐵路設(shè)計集團有限公司自主研發(fā)的基于RIM的鹽通鐵路總承包信息化管理平臺(3DGIS平臺)，建立動車所BIM+GIS三維可視化場景，生成帶有地形顯示、設(shè)計模型、周邊環(huán)境等詳細信息的電子沙盤，實現(xiàn)模型的流暢瀏覽、設(shè)備設(shè)施的方便管理和綜合管線的實時查看。借助該信息化管理平臺，現(xiàn)場管理人員不僅可在電腦端也可在手持移動端(手機、PAD等) 進行動車所模型的實時瀏覽、信息查詢、施工坐標查看、距離測量等模型數(shù)據(jù)讀取，極大地方便了現(xiàn)場管理人員直接根據(jù)模型開展現(xiàn)場施工指導。

充分發(fā)揮BIM技術(shù)“所見即所得”的優(yōu)勢，實現(xiàn)綜合管線三維空間排布優(yōu)化、工藝方案模擬優(yōu)化、專業(yè)接口協(xié)調(diào)、孔洞精確預留、可視化施工交底等深化應(yīng)用。

BIM模型在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準度的完成工程量計算工作。以上內(nèi)容就是“BIM技術(shù)案例分享：動車段所BIM深化設(shè)計應(yīng)用研究”，更多BIM熱點資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號“BIM實訓”，也可點擊下方免費下載領(lǐng)取精品學習資料。