'上海市軌道交通17號線工程BIM案例'

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

"

一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

高架車站外立面點雲模型生成


上海市軌道交通17號線工程BIM案例

高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

高架車站外立面點雲數據獲取

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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站內運營管理人員定位示意圖

(5)資產管理

基於二維碼標籤和BIM技術,將BIM模型和現實實物用二維碼標籤連接起來,實現基於BIM的軌道交通資產管理,方便軌道交通的運營管理人員迅速掌握資產的具體空間位置,而不僅僅只是傳統資產表中某一項枯燥數據。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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站內運營管理人員定位示意圖

(5)資產管理

基於二維碼標籤和BIM技術,將BIM模型和現實實物用二維碼標籤連接起來,實現基於BIM的軌道交通資產管理,方便軌道交通的運營管理人員迅速掌握資產的具體空間位置,而不僅僅只是傳統資產表中某一項枯燥數據。

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(6)維保管理

軌道交通行業在運營過程中,除站內的具體對乘客的運營事務管理外,還有一大部分設備的巡檢、養護、維修工作,需要設備巡檢人員能夠主動、及時發現穩態,排除潛在的隱患,以提高整個項目的運營管理水平。基於BIM、移動互聯技術和二維碼標籤實現軌道交通行業的維保管理,能夠使現場工作人員在設備故障時能夠迅速基於移動端查詢設備的相關文檔信息進行現場故障排除,提高設備在故障時的應急響應能力。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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站內運營管理人員定位示意圖

(5)資產管理

基於二維碼標籤和BIM技術,將BIM模型和現實實物用二維碼標籤連接起來,實現基於BIM的軌道交通資產管理,方便軌道交通的運營管理人員迅速掌握資產的具體空間位置,而不僅僅只是傳統資產表中某一項枯燥數據。

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(6)維保管理

軌道交通行業在運營過程中,除站內的具體對乘客的運營事務管理外,還有一大部分設備的巡檢、養護、維修工作,需要設備巡檢人員能夠主動、及時發現穩態,排除潛在的隱患,以提高整個項目的運營管理水平。基於BIM、移動互聯技術和二維碼標籤實現軌道交通行業的維保管理,能夠使現場工作人員在設備故障時能夠迅速基於移動端查詢設備的相關文檔信息進行現場故障排除,提高設備在故障時的應急響應能力。

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(7)預案管理

軌道交通行業的預案管理主要以預案編制、預案演練和應急處置管理功能為主。基於BIM技術的預案管理,能夠基於BIM模型和現場的實時情況,及時定位事故發生地點,提供可視化的事故信息與應急資源信息,規劃車站人員應急疏散路線,監控相關機電系統的處置動作,掌握軌道交通項目應急時的全局狀態,為現場和遠程應急指揮提供決策依據,及時更新善後處理信息。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

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4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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站內運營管理人員定位示意圖

(5)資產管理

基於二維碼標籤和BIM技術,將BIM模型和現實實物用二維碼標籤連接起來,實現基於BIM的軌道交通資產管理,方便軌道交通的運營管理人員迅速掌握資產的具體空間位置,而不僅僅只是傳統資產表中某一項枯燥數據。

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(6)維保管理

軌道交通行業在運營過程中,除站內的具體對乘客的運營事務管理外,還有一大部分設備的巡檢、養護、維修工作,需要設備巡檢人員能夠主動、及時發現穩態,排除潛在的隱患,以提高整個項目的運營管理水平。基於BIM、移動互聯技術和二維碼標籤實現軌道交通行業的維保管理,能夠使現場工作人員在設備故障時能夠迅速基於移動端查詢設備的相關文檔信息進行現場故障排除,提高設備在故障時的應急響應能力。

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(7)預案管理

軌道交通行業的預案管理主要以預案編制、預案演練和應急處置管理功能為主。基於BIM技術的預案管理,能夠基於BIM模型和現場的實時情況,及時定位事故發生地點,提供可視化的事故信息與應急資源信息,規劃車站人員應急疏散路線,監控相關機電系統的處置動作,掌握軌道交通項目應急時的全局狀態,為現場和遠程應急指揮提供決策依據,及時更新善後處理信息。

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(8)能耗管理

將軌道交通行業各專業的傳感器、探測器以及儀表獲取的能耗數據,依據BIM模型按照區域和專業進行統計分析,使得管理人員能夠更直觀的發現能耗數據異常的區域,並針對性的對異常區域進行檢查,發現可能的事故隱患或者調節設備的運行參數,以達到排除故障、降低能耗維持軌道交通項目業務正常運行的目的。

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一、項目概況

上海市軌道交通17 號線是一條貫穿於青浦區東西向的區域級軌道交通線,西起歷史文化古鎮朱家角鎮(東方綠舟),東至上海市規劃的重要交通樞紐—虹橋樞紐,線路的建設對青浦新城新的規劃和建設具有重要意義。軌道交通17號線依託虹橋樞紐,接收中心城的輻射,串聯青浦區的徐涇鎮、青浦新城和朱家角鎮,17號線的建設將大力促進青浦區新一輪的建設和發展。


本線路全長約為35.341km,採用高架和地下結合的敷設方式,其中地下線長度約為16.157km,高架線長度約為18.479km,敞開段長度約為0.705 km。沿線共設置車站13座(自西向東分別是東方綠舟站、朱家角站、澱山湖大道站、漕盈路站、青浦新城站、匯金路站、趙巷站、嘉鬆中路站、徐涇北城站、徐盈路站、蟠龍路站、諸光路站、虹橋火車站站),平均站間距為2.898km,其中虹橋火車站站屬於虹橋樞紐範圍,與軌道交通2、10、原規劃17號線換乘。本線共設徐涇車輛段一處,朱家角停車場一處;控制中心選址設於徐涇車輛段內;地面主變電站兩處,分別位於徐涇車輛段內和漕盈路站附近。


二、BIM 技術應用概況

1、建模範圍

據上海軌道交通17號線建設範圍,制定BIM技術應用的建模範圍。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

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2、應用目標

上海市軌道交通17號線BIM 技術深度應用於項目設計、施工、運維全過程,實現基於BIM技術的城市軌道交通全生命期信息管理,優化設計方案和設計成果,控制施工進度,減少工期,降低成本投入,提高設計質量和施工管理水平,保障工程項目的順利完成,同時通過在運維階段BIM應用提高運維管理水平。以BIM 為核心,整合應用GIS、物聯網等技術,形成合力,突破行業發展瓶頸,實現上海軌道交通行業向信息化和工業化的轉型升級。

在設計階段BIM應用旨在創建精確且滿足應用需求的各專業三維信息模型,通過平立剖檢查、場地現狀仿真、衝突檢測及三維管線綜合、豎向淨空優化、工程量複核、裝修效果仿真等多個應用點優化設計方案,提高設計質量,控制項目造價。

在施工階段BIM應用通過施工專項方案模擬與優化、施工進度的科學管理及竣工模型構建等多項應用點的開展,減少工期,提高施工質量,促進施工安全,控制項目造價,提高施工管理水平。

在運維階段BIM應用目標在於基於建設期形成的軌道交通項目標準化BIM 數據,整合運維過程中採集的動態數據,藉助運維管理系統,實現數字化的軌道交通運維管理,提高設施設備運維管理水平和公共服務水平。

3、組織架構

本項目 BIM 技術應用採用業主牽頭協調,委託 BIM 總體單位主導,BIM 分項單位具體實施,各參與方配合的組織模式。各司其職,共同推進本項目 BIM 技術的深入應用。

上海市軌道交通17號線工程BIM案例

4、BIM 應用點列表

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三、BIM技術應用成果與特色

1、初步設計階段

(1)場地現場仿真

通過場地周邊環境數據、地形圖、航拍圖像等資料,對車站、停車場、區間穿越重要節點的周邊場地及環境進行仿真建模,創建包括但不限於周邊環境模型、車站主體輪廓和附屬設施模型,可視化表現車站主體、出入口、地面建築部分與紅線、綠線、河道藍線、高壓黃線及周邊建築物的等各類場地要素之間的距離關係,輔助車站主體設計方案的決策。

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此外,17號線東方綠舟站還嘗試了利用三維激光掃描還原車站周邊環境,將BIM模型與點雲數據進行整合,確定出入口與主要道路、綠化的距離,以三維可視化的形式展現各個方案的優缺點,協助設計及項目公司進行方案比選、整體優化及最終方案確定。

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(2)管線搬遷

根據管線物探資料,對車站實施範圍內的現狀市政管線進行仿真建模,儘量精準的表達管線截面尺寸、埋深,窖井的位置及尺寸;根據地下管線搬遷方案,建立各階段管線搬遷方案模型,輔助設計方案的穩定及管線搬遷的優化。車站主體結構建成後復位的管線作為重要地下管線基礎資料。

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2、施工圖設計階段

(1)鋼筋建模探索

17號線蟠龍路站作為試點,進行了鋼筋建模的探索。分別使用兩款軟件(Tekla與Revit)進行建模,對比不同軟件建模效率及工程量的準確性,為其他車站的鋼筋建模提供軟件選項參考。

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(2)三維管線綜合設計

17號線探索了BIM融入設計流程的方式。不同於傳統的碰撞檢查及出碰撞報告,17號線BIM工程師直接負責管線綜合及碰撞調整,各專業設計負責成果審核,最終BIM工程師參與圖紙會籤,確保通過三維管線綜合優化的成果通過施工圖紙傳遞到施工階段。這也是BIM工程師直接進行三維管線綜合設計的初次探索,發現並解決管線與結構之間、各專業管線之間的設計碰撞問題,優化管線設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”而造成的損失和返工工作。

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(3)三維出圖

完成管綜設計後,為了提高優化成果在BIM與機電各專業之間的傳遞效率,研究並打通了三維模型到二維出圖技術路線。並二次開發了Revit導cad插件,實現導出的cad圖紙滿足各專業設計對圖紙圖層的要求,機電各專業可在BIM模型導出的圖紙基礎上,深化出圖。

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另外為確保施工現場預留孔洞的準確性,從BIM模型導出每面牆體的管線孔洞剖面圖,提供二次結構圖紙深度。

(4)大型設備運輸路徑檢查

基於BIM模型,結合設計方案的二維運輸路徑平面圖,動態可視化模擬大型設備的安裝、檢修路徑,發現運輸路徑中存在的碰撞衝突問題,提前優化運輸路徑設計方案,從而為後續設備的運輸、安裝工作提供保障。

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(5)多專業整合與優化

基於車站BIM模型,將FAS、ACS、EMCS、氣滅(或高壓細水霧)、信號、屏蔽門、通信、動照、給排水9個專業的各牆面箱櫃(設備)進行整合。結合BIM技術對各專業牆面箱櫃(設備)佈置進行優化,明確安裝方式及安裝位置,使其滿足車站功能要求、裝修原則,達到牆面箱櫃(設備)佈置美觀、整齊。

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(6)裝修效果仿真

利用BIM技術實現裝修設計的模擬仿真,根據二維裝修設計施工圖創建BIM模型並做場景模擬,對BIM模型對象賦予材質信息,顏色信息以及光源信息,模擬場景效果,生成效果圖,輔助方案溝通並優化裝飾方案,提高裝修設計效率。

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(7)專項設計方案配合

根據17號線工程建設的實際需求,藉助BIM模型及相應軟件,對工程建設涉及到的重要設計專項方案進行仿真模擬,可視化分析方案的可行性,輔助設計專項方案的推進、落實及優化。

車控室方案佈置優化:通過BIM技術將車控室內的各設備,運營物品佈置規範,設計單位、運營單位通過模型優化設備、物品的放置位置,滿足設備功能要求,之後運營需求。

車站公共藝術方案配合:17號線將青浦區特色文化融入至車站的裝修風格中,通過三維可視化效果,對比各設計方案,確定最終公共藝術方案。

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車站內導向安裝方案優化:為確保17號線車站美觀性及安全性,由於高架車站層高過高,從天花頂打吊杆會使懸掛牌不穩定,易搖晃,因此採用綜合支架固定安裝。為考慮美觀性,儘量借用原有管線綜合支架為原則。通過原有全專業BIM模型中的綜合支吊架,添加連桿或是新增綜合支吊架方式,輔助導向安裝。

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(8)設備廠商族庫

待各機電設備完成招標後,17號線率先開始了設備廠商族模型的深化工作。與設備供應商相互配合,實現設備廠商族模型按照運營養護的最小單元拆分,並添加運維所需的主要技術參數及產品實際材質參數。另外,除廠商族模型外,還整理了一套完整的設備數據信息,如技術規格書、設備說明書、驗收文件等資料。將這些數據存放於運維管理平臺,實現模型與數據的關聯,為運維階段的基於BIM的運維管理平臺奠定數據基礎。

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3、施工準備階段

(1)施工籌劃模擬

在施工準備階段,根據動態工程籌劃的需求對施工深化BIM模型進行關聯完善,內容主要包括:將施工BIM模型與工程任務結構多級分解(WBS)信息、計劃進度安排信息建立關聯。在此基礎上,開展施工三維動態工程籌劃,對施工進度進行可視化模擬與對比分析,對具有一定難度或風險的施工工藝進行模擬。

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(2)施工深化設計

在地鐵車站管線綜合BIM模型基礎上,根據管道位置、尺寸和類型對綜合支吊架的放置進行深化設計與優化,可有效排除綜合支吊架與各專業的碰撞問題,優化支吊架設計方案,減少施工階段因設計“錯漏碰缺”問題而造成的損失和返工。

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此外,在施工深化設計過程中,針對一些具有重要功能的機房,如車控室、環控機房、消防泵房等,依據二維施工圖紙,創建機房的各專業BIM模型,並基於該機房BIM模型,對機房的管線、設備佈置進行深化設計,進行設備定位、複核預埋件位置等方案,最終實現機房佈置合理美觀,確保設備安裝的操作空間及後期設備的檢修、更換操作空間,同時機房深化模型可以用於指導後期施工工作和機房佈置方案彙報。

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(3)高架車站外立面PC構件安裝施工模擬

在上海軌道交通17號線高架車站裝修設計圖紙要求,對外立面設計PC構件,從外面表現效果上相對較為美觀。為了輔助設計提供外立面精裝效果展示,創建外立面PC構件精細化模型,建立多視點三維效果圖,可為最終外立面方案比選、優化等決策提供幫助。同時,為了能夠實現PC構件精準、精確安裝施工的要求,通過精細化的模型指導PC構件的生產及安裝,同時為安裝工序及施工影響範圍提供有利的參考依據。

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4、施工實施階段

(1)施工BIM培訓、現場交底

根據上海軌道交通17號線工程BIM應用實施進展情況,對本項目實施過程中施工單位的BIM實施工作提供技術支持,為參與項目建設的施工方技術人員開展施工階段BIM應用價值點、BIM應用系列標準、施工階段BIM模型創建、BIM模型應用等方面的培訓,並通過BIM模型進行施工現場技術交底,如圖7-18所示,旨在讓對施工單位深刻認識到BIM技術在施工階段的應用價值,輔助施工技術人員將BIM技術更好的應用於項目的施工進度、安全與質量管理,提升施工管理水平,合理控制施工工期、安全與質量。

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(2)虛擬進度與實際進度對比

在施工階段,將施工進度計劃整合進施工圖BIM模型,形成4D施工模型,模擬項目整體施工進度安排,對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析,檢查與分析施工工序銜接及進度計劃合理性,並藉助施工管理平臺進行項目施工進度管理,切實提供施工管理質量與水平。

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(3)PC外立面三維掃描

上海軌道交通17號線東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外立面採用外掛PC板進行裝飾,而安裝PC掛板的結構預埋件施工誤差較大,PC板形狀複雜,構件重量重,施工安裝難度大,施工安裝完成後對外掛PC板施工質量複核存在困難,亟要引進新技術解決當前存在的問題。

為此,通過3D掃描技術獲取東方綠舟站、朱家角站、徐徑北城站外掛PC板的點雲數據,生成相應的點雲模型,與設計階段BIM模型進行比對,輔助施工單位進行車站外掛PC板施工安裝。在施工完成後,複核車站外掛PC板的施工安裝質量,固化安裝驗收完成時的原始狀態,為後期車站外掛PC板可能存在的扭曲變形、沉降監測等提供初始值,便於車站外掛PC板的維修保養。

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高架車站外立面點雲數據獲取

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高架車站外立面點雲模型生成


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高架車站外立面點雲模型 與 設計 BIM

(4)乘客疏散路徑、司機行走路徑模擬

由於17號線採用接觸軌方式供電,導致無法在軌行區進行任意走動。為確保乘客安全疏散,以及在日交接班時司機安全行走,成為了竣工交付前需要解決的重要環節。由於BIM模型整合了全專業信息,因此業主、設計人員、運營單位人員通過BIM模型,制定出每段區間、及車站與區間相連接區域的疏散路徑,直接使用BIM模型進行現場施工指導。

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(5)竣工模型建立

在項目竣工交付階段,在施工模型的基礎上,對工程竣工模型的竣工信息進行補充完善,生成各專業竣工模型。同時蒐集整理各類非結構化的施工過程文件,形成以竣工BIM模型為中心的工程竣工數據庫,並與竣工BIM模型實現關聯,歸檔完成後交付至業主單位。

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車站機電竣工 BIM

5、運維階段

(1)模型三維漫遊

軌道交通行業基於BIM模型三維漫遊,主要以車站和區間的模型漫遊為主,可使運營管理人員快速熟悉運營管理對象,準確掌握車站和區間的重要設施設備分佈情況以及關鍵出入口位置,方便管理人員對現場情況的掌握管理。

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(2)結構安全管理

軌道交通行業基於BIM模型的結構安全管理,主要是以區間的盾構管片結構安全管理為主,基於BIM模型和盾構管片上的傳感器獲取的監測數據,實現對管片沉降、收斂變形、結構裂縫、結構差異變形、滲漏監測和閾值預警等,並將這些信息與相應的管片進行綁定,從而實現基於BIM的盾構管片結構安全管理,方便現場人員對具體管片病害的瞭解。

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管片收斂變形監測界面圖

(3)設備運行管理

軌道交通行業涉及的設施設備專業種類繁多,數據量大,包括:供電、照明、給排水、通風、通信、消防、視頻監控、乘客廣播系統、屏蔽門等,將這些設備的動態運行信息與BIM模型構件進行關聯,實現對軌道交通行業設備的運行管理和數據統計分析,方便現場人員對設備運行狀態的管理。

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車站新風系統運行狀態圖

(4)車站運營管理

軌道交通車站的運營管理主要以地鐵車站的客服、乘務和質安等的工作調度管理為主,基於BIM技術,結合室內定位、移動互聯技術,實現基於BIM的車站運營管理,方便車站運營管理人員準確掌握現場情況實現車站運營管理業務服務的高效管理。

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站內運營管理人員定位示意圖

(5)資產管理

基於二維碼標籤和BIM技術,將BIM模型和現實實物用二維碼標籤連接起來,實現基於BIM的軌道交通資產管理,方便軌道交通的運營管理人員迅速掌握資產的具體空間位置,而不僅僅只是傳統資產表中某一項枯燥數據。

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(6)維保管理

軌道交通行業在運營過程中,除站內的具體對乘客的運營事務管理外,還有一大部分設備的巡檢、養護、維修工作,需要設備巡檢人員能夠主動、及時發現穩態,排除潛在的隱患,以提高整個項目的運營管理水平。基於BIM、移動互聯技術和二維碼標籤實現軌道交通行業的維保管理,能夠使現場工作人員在設備故障時能夠迅速基於移動端查詢設備的相關文檔信息進行現場故障排除,提高設備在故障時的應急響應能力。

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(7)預案管理

軌道交通行業的預案管理主要以預案編制、預案演練和應急處置管理功能為主。基於BIM技術的預案管理,能夠基於BIM模型和現場的實時情況,及時定位事故發生地點,提供可視化的事故信息與應急資源信息,規劃車站人員應急疏散路線,監控相關機電系統的處置動作,掌握軌道交通項目應急時的全局狀態,為現場和遠程應急指揮提供決策依據,及時更新善後處理信息。

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(8)能耗管理

將軌道交通行業各專業的傳感器、探測器以及儀表獲取的能耗數據,依據BIM模型按照區域和專業進行統計分析,使得管理人員能夠更直觀的發現能耗數據異常的區域,並針對性的對異常區域進行檢查,發現可能的事故隱患或者調節設備的運行參數,以達到排除故障、降低能耗維持軌道交通項目業務正常運行的目的。

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四、BIM應用效益及測算方法

1、BIM投入

本項目BIM諮詢的總費用為1318.9928萬元,其中設計階段費用為1055.1942萬元,施工階段費用為263.7986萬元,為17號線站點、區間、車輛基地等建模及基本應用的費用。不包括預製構件全生命期信息管理系統開發費用134萬元,項目協同管理平臺費用91.1萬元,以及車站運維管理平臺費用1000萬元。

2、BIM產出

(1)設計階段

17號線各車站三維管綜設計共解決碰撞問題約 4000 個,節約成本約467萬元。管綜圖紙、二次結構預留孔洞圖紙共導出約1300 張圖紙,提高設計質量。

(2)施工階段

機電深化設計,解決問題 2735 個,節約成本約294萬元。

(3)運維階段

目前平臺尚未完全投入使用,現在17號的軌道交通車站智能運維管理平臺中已涵蓋了沿線13個車站各專業的BIM模型和沿線的區間模型,包括:土建、結構、機電等專業模型,收集設備BIM族2559個,機電專業涵蓋:環控、供電、給排水、通信、AFC、屏蔽門、電扶梯、風水電、信號、FAS、EMCS、ACS、SIOS、CIOS、主變、牽降變等。此外,結合BIM模型以及現場巡檢業務實現流程300餘項現場巡檢流程。

(4)協同平臺

在本項目中通過協同管理平臺有效實現跨組織的文件和流程管理,促進項目設計管理水平,減少溝通成本。在設計階段,通過項目協同管理平臺有效提高設計溝通效率,有效控制設計進度。

3、綜合效益

(1)管理效益

BIM技術在本項目設計、施工、運維全生命期中的應用,可以創建三維可視化的BIM模型,並通過協同管理平臺有效實現跨組織的文件和流程管理,促進項目設計管理水平;在施工階段,充分發揮BIM模型的三維可視化、可模擬特點,切實提高項目施工管理水平。基於BIM竣工模型,開發運維管理BIM平臺,實現基於BIM的數字化和智能化地鐵運維管理,有效提高運維管理水平。

(2)質量提升

在設計階段,基於多專業整合的BIM模型,通過沖突檢測及三維管線綜合、設計方案比選、豎向淨空優化、虛擬仿真漫遊等多項應用點的開展,優化設計方案,減少錯漏碰缺,避免返工誤工,提高設計質量;在施工階段,通過施工方案模擬、三維掃描等多項應用點的開展,優化施工方案,確保現場施工質量。

(3)經濟效益

在設計階段,通過設計方案優化、錯漏碰缺檢查、工程量複核等多項應用的開展,提高設計質量,有效控制成本,在施工階段,通過施工方案優化、進度控制,減少施工浪費,縮減工期,在建設期產生巨大的經濟效益。

同時在項目竣工交付階段,通過BIM竣工模型創建,確保建設期信息有效傳遞至運維階段,為後續地鐵運營養護管理部門提供數據基礎;通過運維管理平臺開發和運行,在中長期的地鐵運營養護中將產生巨大的經濟效益。

(4)進度效益

在設計階段,通過項目協同管理平臺有效提高設計溝通效率,有效控制設計進度;在施工階段,通過施工進度模擬和優化、虛擬進度與實際進度比對、施工管理BIM平臺等多項應用的開展,將有效節省工期,促進施工進度管理水平。

五、應用推廣與思考

在17號線的BIM應用過程中,對全線車站、區間、車輛段等構築物的全專業建模,以及常規應用點(例如管線搬遷與道路翻交模擬、場地現狀仿真、工程量複核、施工籌劃模擬等)的應用,是對申通企業BIM標準體系的檢驗和提高,不僅檢驗了標準的合理性和可實施性,又通過應用進一步完善和修正了標準的內容。

同時,17號線的BIM應用過程中,也創新了許多新的BIM應用方向,例如多專業整合與優化、設備廠商族庫、高架車站外立面PC構件安裝施工模擬、PC外立面三維掃描等。這些創造性的BIM應用,已經在17號線上取得較好的應用效果,通過總結歸納,將會在後續的新建線路上繼續探索,直至全面應用。

17號線BIM應用過程中,開發了協同管理平臺,預製構件信息管理系統,運維管理平臺等基於BIM的項目管理平臺工具。這些平臺工具能極大的提高項目的信息化水平,降級信息丟失和協調難度。因此,在後續新建線路上,這些平臺工具將進一步的開發與應用,使地鐵建設信息化真正落地。

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