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BIM案例│减少不必要的浪费——isBIM案例之香港地铁沙中线

来源:isBIM

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沙中线案例文:isBIM数据中心BIM工程师王志航 BIM项目经理刘启聪

编辑:isBIM品牌宣传部

终审:李刚(Elvis Li)

2015·08

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地铁是一种环保、便捷的出行方式,目前,我国有不少城市兴建地铁。然而,地铁建设作为大型公益性项目涉及到地下、地上工程,资金投入大且项目复杂,时间紧迫,如果不能对项目进行有效的管理,则很可能出现大量浪费,污染环境。BIM作为建筑行业的新兴技术,在工程管理上有重要的作用,有助于项目节约成本,减少浪费,从而助力绿色建设。那么在环保观念深入人心的今天,BIM技术与地铁建设又能擦出怎样的“火花”呢?

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本次介绍的香港地铁沙中线正是BIM应用于地铁中的典型项目之一。香港地铁公司为了解决项目过于复杂所带来的种种挑战,采用BIM技术,让设计图纸可行、可建,并模拟整个工程的实际效果和所需工序以指导实际施工。工程人员可根据步骤完成,减少了不必要的错误和浪费,同时降低了成本并节省了时间。下面就让我们来看看,香港地铁沙中线的BIM应用具体有哪些。

关于香港地铁沙中线

沙田至中环线(简称沙中线,英语:Shatin to Central Link,缩写SCL)是香港铁路有限公司正在兴建的铁路扩展项目,同时也是香港首个运用BIM技术的地铁项目。

沙中线原来计划路线是由沙田直达中环,但现在拆分为“沙田至红磡段”及“红磡至中环段”两部分。

沙田(大围)至红磡段(俗称“沙红线”):由现马鞍山线向南伸延,穿过大老山到达东九龙,再经过启德新发展区、土瓜湾和马头围到达红磡站与现西铁线贯通,成为东西走廊。预计于2019年11月完成。

红磡至中环(金钟)段则由现东铁线红磡站向南伸延,经第四条过海铁路到达香港岛的湾仔会展一带,最后以金钟为终点站,成为南北走廊。预计于2020年完成。

整个计划全长约17公里,共有10座车站。当中6个全新车站(大围至红磡段:显径、启德、土瓜湾、马头围、何文田;红磡至金钟段:会展),以及4个与现有车站交汇(大围站、重置红磡站、以及扩建钻石山站与金钟站)。

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isBIM作为独立第三方BIM技术服务咨询公司,在香港地铁沙中线中标参与BIM服务车站共有6个,其中一期建设5个车站,分别是钻石山、启德、土瓜湾、宋王台以及红磡扩建。

为什么要运用BIM技术?

地铁属于地下复杂构造项目,地铁车站构造复杂,标高较多,建筑与结构难配合,而且地铁管线密集,管线穿墙穿樑要预留洞口,若洞口设置不合理,则会与E&M(机电管线)发生碰撞。如果这些情况在施工才发现,必定会造成人力物力的损失。如采用BIM技术于地铁项目之中,则能防患于未然,避免设计以及施工方面的错误,及早发现问题并解决,帮助项目节省施工成本,避免超资,保证项目工期。

另外,地铁项目中有大量的复杂的图纸,图纸纷繁复杂,阅读这些图纸不仅需要大量的时间,而且还有可能造成不同专业之间的沟通不畅。采用BIM技术可通过动画展示项目的实际情况,从而让项目参与方直观地了解项目,为项目的成功提供了保障。

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在这个项目中,模型的建立需要以建模标准文件为依据。建模标准文件是由业主方提供的一份非常重要的文件,在这标准文件中包含了整个模型文件的楼层命名,工作集命名,族命名以及其他建模标准。统一命名对于后续碰撞的图元归类起到至关重要的作用。

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在建模过程中,isBIM项目小组发现了图纸的存在的问题,例如墙的洞口发生碰撞,上下层图纸对接不上以及楼梯步数不够以致到达不了上下层等一些设计类型碰撞。在发现问题之后,项目小组以常规问题报告(Technical Query)方式告知客户再由客户转达给设计师更正。

建模过程所进行的碰撞检查通常只是单专业的碰撞,而实际上,碰撞大多发生在不同专业当中。因此,isBIM项目小组将建筑、结构、机电三个专业的模型用Navisworks进行不同专业的碰撞检测,预先发现项目图纸的错误,让设计图纸可行、可建。

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模型是BIM技术的基础,模型的准确度直接关系到后续工作的进行。在地铁项目中的隧道建模中,BIM模型的建立难度较大。这主要是因为受城市规划、周边建筑以及地质等因素影响,地铁在规划中不可避免地出现拐弯和上下坡,这无疑给项目精准建模带来了不少难度。

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由于地铁隧道建模有着上述的难点,因此不可能一次性创建模型。针对项目所面对的难题,isBIM项目小组决定将地铁弯(水平弯)斜(垂直弯)部分以100M一段划分成若干个模型,通过等比例计算利用放样融合控制两端融合轮廓参数,达到每一小段都产生变化,以控制其最少变量,即运用“以直带弯”的方式建立起这个隧道模型。通过这种方法建立起来的模型,参数误差每100M可控制在10mm以内,这样精准的模型可以运用到算量以及施工模拟当中。

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基于isBIM项目团队建立的精准模型,项目实现了隧道漫游模拟。利用站台与隧道模型进行通车的漫游模拟让所有人都清晰明了地了解项目,方便项目各方沟通。

利用漫游模拟可以模拟出整个工程的实际效果和所需工序,指导实际施工,帮助工程人员清晰理解项目,根据步骤完成。

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在地铁项目中,涉及了众多专业,而如何对各个专业进行协调,如何预先发现项目风险,避免施工过程中出现返工,这都非常重要。在这个项目中,BIM应用最主要是碰撞检查以及隧道漫游模拟,前者让设计图纸可行、可建,后者则模拟出整个工程的实际效果和所需工序,既让工程人员直观地了解项目,而且还指导了实际施工。

然而,BIM在地铁项目的应用远不止于此,相信随着BIM应用的不断深入,行业对BIM的理解不断加深,未来的地铁项目中BIM将有更多的应用点,BIM的价值将得到进一步的挖掘。例如可以加入时间参数,成为4D模型,给每个施工阶段都加入工期,做成施工模拟,这样就能够系统地控制工期,还有5D(算量模型)等也是发展趋势。

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BIM在建筑行业的应用日渐广泛,目前,我国应用BIM技术的建筑案例已达三千个,而BIM的应用亦涵盖多种业态,其中不乏地铁项目。近年来,绿色出行成为城市居民的新观念,地铁以其节能便捷而广受青睐,不少城市都开始着力兴建地铁。当中,也有一些城市如长沙、上海、广州、无锡、西安等地在建设地铁的过程中积极采用BIM技术,以提高施工质量和效率,节约成本。

§  长沙地铁3号线的施工中,借助BIM技术,制作车站空间结构三维模型,对结构复杂节点及现场施工难点进行可视化交底,提前“透视”车站每一个细节,达到身临其境的效果,更直观、形象地展示车站结构内部构造,精确表达施工图内容。

§  上海13号线淮海中路站,亦首次采用BIM(建筑设计模型)技术,协助项目成功。

§  而全场43.2公里,共设32座车站的广州地铁11号线,在项目招标文件的技术标书中,明确要求将BIM应用于三维综合管线的设计内容。

§  厦门地铁1号线、无锡地铁1号线等地铁线路均不同程度地应用了BIM技术。

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沙中线是香港首个运用BIM技术的地铁项目,有着创新性的意义。但事实上,早在2002年,香港就开始运用BIM技术。而大概在2008年左右,香港的BIM运用开始进入增长期,包括香港房屋署、路政署、还有一些地铁公司,都开始运用BIM技术。到了2012年,香港的一些大部门开始对BIM的应用提出明确要求。香港将2014年确定为建筑资讯模型年。

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而负责发展和推行公共房屋计划的香港房屋委员会对BIM的应用也给予了大力支持,订立了BIM标准、用户指南、组建资料库等设计指南和参考。香港房屋委员会希望能够通过BIM来优化设计,改善协调效率和减少建筑浪费,从而提升建筑质量,于2009年发布了BIM应用标准,并计划在2014年至2015年,将BIM应用作为所有房屋项目的设计标准。目前,香港地区成功运用BIM技术的项目例子有:葵涌9H区项目、启德1B区、香港理工大学创新楼等。香港作为应用BIM比较早的地区,当中积累了很多宝贵的经验。


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