上海轨道交通工程中的BIM技术使用案例赏析

一、项目概略

上海市轨道交通17号线是一条贯串于青浦区东西向的区域级轨道交通线,西起历史文明古镇朱家角镇(西方绿舟),东至上海市规划的重要交通枢纽—虹桥枢纽,线路的建立对青浦新城新的规划和建立具有重要意义。

 

线路全长约为35.341km,采用高架和地下结合的敷设方式,其中地下线长度约为16.157km,高架线长度约为18.479km,关闭段长度约为0.705 km。

 

二、BIM 技术使用概略

1、建模范围

据上海轨道交通17号线建立范围,制定BIM技术使用的建模范围。

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2、使用目的

上海市轨道交通17号线BIM技术深度使用于项目设计、施工、运维全进程,完成基于BIM技术的城市轨道交通全生命期信息管理,优化设计方案和设计效果,控制施工进度,增加工期,降低本钱投入,进步设计质量和施工管理程度,保证工程项目的顺利完成,同时经过在运维阶段BIM使用进步运维管理程度。

 

以BIM 为中心,整合使用GIS、物联网等技术,构成合力,打破行业开展瓶颈,完成上海轨道交通行业向信息化和工业化

的转型晋级。

 

在设计阶段BIM使用旨在创立准确且满足使用需求的各专业三维信息模型,经过平立剖反省、场地现状仿真、抵触检测及三维管线综合、竖向净空优化、工程量复核、装修效果仿真等多个使用点优化设计方案,进步设计质量,控制项目造价。

 

在施工阶段BIM使用经过施工专项方案模仿与优化、施工进度的迷信管理及完工模型构建等多项使用点的展开,增加工期,进步施工质量,促进施工平安,控制项目造价,进步施工管理程度。

 

在运维阶段BIM使用目的在于基于建立期构成的轨道交通项目的准化BIM 数据,整合运维进程中采集的静态数据,借助运维管理零碎,完成数字化的轨道交通运维管理,进步设备设备运维管理程度和公共效劳程度。

 

3、组织架构

本项目BIM技术使用采用业主牵头协调,委托BIM总体单位主导,BIM分项单位详细施行,各参与方配合的组织形式。各司其职,共同推进本项目 BIM 技术的深化使用。

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4、BIM 使用点列表

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三、BIM技术使用效果与特征

1、初步设计阶段

(1)场地现场仿真

经过场地周边环境数据、地形图、航拍图像等材料,对车站、停车场、区间穿越重要节点的周边场地及环境停止仿真建模,创立包括但不限于周边环境模型等各类场地要素之间的间隔关系,辅佐车站主体设计方案的决策。

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此外,17号线西方绿舟站还尝试了应用三维激光扫描复原车站周边环境,将BIM模型与点云数据停止整合,确定出入口与次要路途、绿化的间隔,以三维可视化的方式展示各个方案的优缺陷,协助设计及项目公司停止方案比选、全体优化及最终方案确定。

(2)管线搬迁

依据管线物探材料,对车站施行范围内的现状市政管线停止仿真建模,尽量精准的表达管线截面尺寸、埋深,窖井的地位及尺寸;依据地下管线搬迁方案,树立各阶段管线搬迁方案模型,辅佐设计方案的波动及管线搬迁的优化。车站主体构造建成后复位的管线作为重要地下管线根底材料。

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2、施工图设计阶段

(1)钢筋建模探究

17号线蟠龙路站作为试点,停止了钢筋建模的探究。辨别运用两款软件(Tekla与Revit)停止建模,比照不同软件建模效率及工程量的精确性,为其他车站的钢筋建模提供软件选项参考。

(2)三维管线综合设计

17号线探究了BIM融入设计流程的方式。不同于传统的碰撞反省及出碰撞报告,17号线BIM工程师直接担任管线综合及碰撞调整,各专业设计担任效果审核,最终BIM工程师参与图纸会签,确保经过三维管线综合优化的效果经过施工图纸传递到施工阶段。

 

这也是BIM工程师直接停止三维管线综合设计的初次探究,发现并处理管线与构造之间、各专业管线之间的设计碰撞成绩,优化管线设计方案,增加施工阶段因设计“错漏碰缺”而形成的损失和返工任务。

(3)三维出图

完成管综设计后,为了进步优化效果在BIM与机电各专业之间的传递效率,研讨并打通了三维模型到二维出图技术道路。并二次开发了Revit导cad插件,完成导出的cad图纸满足各专业设计对图纸图层的要求,机电各专业可在BIM模型导出的图纸根底上,深化出图。

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另外为确保施工现场预留孔洞的精确性,从BIM模型导出每面墙体的管线孔洞剖面图,提供二次构造图纸深度。

 

(4)大型设备运输途径反省

基于BIM模型,结合设计方案的二维运输途径立体图,静态可视化模仿大型设备的装置、检修途径,发现运输途径中存在的碰撞抵触成绩,提早优化运输途径设计方案,从而为后续设备的运输、装置任务提供保证。

(5)多专业整合与优化

基于车站BIM模型,将FAS、ACS、EMCS、气灭(或高压细水雾)、信号、屏蔽门、通讯、动照、给排水9个专业的各墙面箱柜(设备)停止整合。结合BIM技术对各专业墙面箱柜(设备)布置停止优化,明白装置方式及装置地位,使其满足车站功用要求、装修准绳,到达墙面箱柜(设备)布置美观、划一。

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(6)装修效果仿真

应用BIM技术完成装修设计的模仿仿真,依据二维装修设计施工图创立BIM模型并做场景模仿,对BIM模型对象赋予材质信息,颜色信息以及光源信息,模仿场景效果,生成效果图,辅佐方案沟通并优化装饰方案,进步装修设计效率。

(7)专项设计方案配合

依据17号线工程建立的实践需求,借助BIM模型及相应软件,对工程建立触及到的重要设计专项方案停止仿真模仿,可视化剖析方案的可行性,辅佐设计专项方案的推进、落实及优化。

 

车控室方案布置优化:经过BIM技术将车控室内的各设备,运营物品布置标准,设计单位、运营单位经过模型优化设备、物品的放置地位,满足设备功用要求,之后运营需求。

 

车站公共艺术方案配合:17号线将青浦区特征文明融入至车站的装修作风中,经过三维可视化效果,比照各设计方案,确定最终公共艺术方案。

车站内导向装置方案优化:为确保17号线车站美观性及平安性,由于高架车站层高过高,从天花顶打吊杆会使悬挂牌不波动,易摇摆,因而采用综合支架固定装置。为思索美观性,尽量借用原有管线综合支架为准绳。经过原有全专业BIM模型中的综合支吊架,添加连杆或是新增综合支吊架方式,辅佐导向装置。

(8)设备厂商族库

待各机电设备完成投标后,17号线率先开端了设备厂商族模型的深化任务。与设备供给商互相配合,完成设备厂商族模型依照运养分护的最小单元拆分,并添加运维所需的次要技术参数及产品实践材质参数。另外,除厂商族模型外,还整理了一套完好的设备数据信息,如技术规格书、设备阐明书、验收文件等材料。将这些数据寄存于运维管理平台,完成模型与数据的关联,为运维阶段的基于BIM的运维管理平台奠定数据根底。

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3、施工预备阶段

(1)施工谋划模仿

在施工预备阶段,依据静态工程谋划的需求对施工深化BIM模型停止关联完善,内容次要包括:将施工BIM模型与工程义务构造多级分解(WBS)信息、方案进度布置信息树立关联。在此根底上,展开施工三维静态工程谋划,对施工进度停止可视化模仿与比照剖析,对具有一定难度或风险的施工工艺停止模仿。

(2)施工深化设计

在地铁车站管线综合BIM模型根底上,依据管道地位、尺寸和类型对综合支吊架的放置停止深化设计与优化,可无效扫除综合支吊架与各专业的碰撞成绩,优化支吊架设计方案,增加施工阶段因设计“错漏碰缺”成绩而形成的损失和返工。

此外,在施工深化设计进程中,针对一些具有重要功用的机房,如车控室、环控机房、消防泵房等,根据二维施工图纸,创立机房的各专业BIM模型,并基于该机房BIM模型,对机房的管线、设备布置停止深化设计,停止设备定位、复核预埋件地位等方案,最终完成机房布置合理美观,确保设备装置的操作空间及前期设备的检修、改换操作空间,同机遇房深化模型可以用于指点前期施工任务和机房布置方案汇报。

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(3)高架车站外立面PC构件装置施工模仿

在上海轨道交通17号线高架车站装修设计图纸要求,对外立面设计PC构件,从里面表现效果上绝对较为美观。为了辅佐设计提供外立面平装效果展现,创立外立面PC构件精密化模型,树立多视点三维效果图,可为最终外立面方案比选、优化等决策提供协助。同时,为了可以完成PC构件精准、准确装置施工的要求,经过精密化的模型指点PC构件的消费及装置,同时为装置工序及施工影响范围提供有利的参考根据。

4、施工施行阶段

(1)施工BIM培训、现场交底

依据上海轨道交通17号线工程BIM使用施行停顿状况,对本项目施行进程中施工单位的BIM施行任务提供技术支持,为参与项目建立的施工方技术人员展开施工阶段BIM使用价值点、BIM使用系列规范、施工阶段BIM模型创立、BIM模型使用等方面的培训,并经过BIM模型停止施工现场技术交底。

 

旨在让对施工单位深入看法到BIM技术在施工阶段的使用价值,辅佐施工技术人员将BIM技术更好的使用于项目的施工进度、平安与质量管理,提升施工管理程度,合理控制施工工期、平安与质量。

 

(2)虚拟进度与实践进度比照

在施工阶段,将施工进度方案整合进施工图BIM模型,构成4D施工模型,模仿项目全体施工进度布置,对工程实践施工进度状况与虚拟进度状况停止比照剖析,反省与剖析施工工序衔接及进度方案合感性,并借助施工管理平台停止项目施工进度管理,实在提供施工管理质量与程度。

(3)PC外立面三维扫描

上海轨道交通17号线西方绿舟站、朱家角站、徐径北城站外立面采用外挂PC板停止装饰,而装置PC挂板的构造预埋件施工误差较大,PC板外形复杂,构件分量重,施工装置难度大,施工装置完成后对外挂PC板施工质量复核存在困难,亟要引进新技术处理以后存在的成绩。

 

为此,经过3D扫描技术获取西方绿舟站、朱家角站、徐径北城站外挂PC板的点云数据,生成相应的点云模型,与设计阶段BIM模型停止比对,辅佐施工单位停止车站外挂PC板施工装置。在施工完成后,复核车站外挂PC板的施工装置质量,固化装置验收完成时的原始形态,为前期车站外挂PC板能够存在的歪曲变形、沉降监测等提供初始值,便于车站外挂PC板的维修保养。

(4)乘客疏散途径、司机行走途径模仿

由于17号线采用接触轨方式供电,招致无法在轨行区停止恣意走动。为确保乘客平安疏散,以及在日交接班时司机平安行走,成为了完工交付前需求处理的重要环节。由于BIM模型整合了全专业信息,因而业主、设计人员、运营单位人员经过BIM模型,制定出每段区间、及车站与区间相衔接区域的疏散途径,直接运用BIM模型停止现场施工指点。

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(5)完工模型树立

在项目完工交付阶段,在施工模型的根底上,对工程完工模型的完工信息停止补充完善,生成各专业完工模型。同时搜集整理各类非构造化的施工进程文件,构成以完工BIM模型为中心的工程完工数据库,并与完工BIM模型完成关联,归档完成后交付至业主单位。

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5、运维阶段

(1)模型三维遨游

轨道交通行业基于BIM模型三维遨游,次要以车站和区间的模型遨游为主,可使运营管理人员疾速熟习运营管理对象,精确掌握车站和区间的重要设备设备散布状况以及关键出入口地位,方便管理人员对现场状况的掌握管理。

(2)构造平安管理

轨道交通行业基于BIM模型的构造平安管理,次要是以区间的盾构管片构造平安管理为主,基于BIM模型和盾构管片上的传感器获取的监测数据,完成对管片沉降、收敛变形、构造裂痕、构造差别变形、渗漏监测和阈值预警等,并将这些信息与相应的管片停止绑定,从而完成基于BIM的盾构管片构造平安管理,方便现场人员对详细管片病害的理解。

(3)设备运转管理

轨道交通行业触及的设备设备专业品种单一,数据量大,包括:供电、照明、给排水、通风、通讯、消防、视频监控、乘客播送零碎、屏蔽门等,将这些设备的静态运转信息与BIM模型构件停止关联,完成对轨道交通行业设备的运转管理和数据统计剖析,方便现场人员对设备运转形态的管理。

(4)车站运营管理

轨道交通车站的运营管理次要以地铁车站的客服、乘务和质安等的任务调度管理为主,基于BIM技术,结合室内定位、挪动互联技术,完成基于BIM的车站运营管理,方便车站运营管理人员精确掌握现场状况完成车站运营管理业务效劳的高效管理。

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(5)资产管理

基于二维码标签和BIM技术,将BIM模型和理想实物用二维码标签衔接起来,完成基于BIM的轨道交通资产管理,方便轨道交通的运营管理人员迅速掌握资产的详细空间地位,而不只仅只是传统资产表中某一项单调数据。

(6)维保管理

轨道交通行业在运营进程中,除站内的详细对乘客的运营事务管理外,还有一大局部设备的巡检、养护、维修任务,需求设备巡检人员可以自动、及时发现稳态,扫除潜在的隐患,以进步整个项目的运营管理程度。

 

基于BIM、挪动互联技术和二维码标签完成轨道交通行业的维保管理,可以使现场任务人员在设备毛病时可以迅速基于挪动端查询设备的相关文档信息停止现场毛病扫除,进步设备在毛病时的应急呼应才能。

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(7)预案管理

轨道交通行业的预案管理次要以预案编制、预案演练和应急处置管理功用为主。基于BIM技术的预案管理,可以基于BIM模型和现场的实时状况,及时定位事故发作地点,提供可视化的事故信息与应急资源信息,规划车站人员应急疏散道路,监控相关机电零碎的处置举措,掌握轨道交通项目应急时的全局形态,为现场和近程应急指挥提供决策根据,及时更新善后处置信息。

(8)能耗管理

将轨道交通行业各专业的传感器、探测器以及仪表获取的能耗数据,根据BIM模型依照区域和专业停止统计剖析,使得管理人员可以更直观的发现能耗数据异常的区域,并针对性的对异常区域停止反省,发现能够的事故隐患或许调理设备的运转参数,以到达扫除毛病、降低能耗维持轨道交通项目业务正常运转的目的。

17号线BIM使用进程中,开发了协同管理平台,预制构件信息管理零碎,运维管理平台等基于BIM的项目管理平台工具。这些平台工具能极大的进步项目的信息化程度,升级信息丧失和协调难度。因而,在后续新建线路上,这些平台工具将进一步的开发与使用,使地铁建立信息化真正落地。

 

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