地鐵工程BIM碰撞檢測

城市軌道交通是以電能為主要動力能源，采用輪軌運轉體系的大運量快速公共交通系統。它主要負責無障礙兼短距離的旅客運輸，通常由輕型動車組或有軌電車作為運送載體，有效緩解城市內部密集客流的交通壓力。

軌道與公路一起，構成完美的城市交通網絡

我國城市軌道交通發展迅猛，已建成或正興建的城軌交通包括地鐵、輕軌、磁懸浮、有軌電車等各種類型，已成為我國大中城市公共交通的骨干。

《鐵路技術創新》雜志于2016年開始出版城市軌道?？?，每年3期，其主題策劃、運營維護、產業裝備、節能環保等欄目精彩紛呈。歡迎投稿與訂閱。

在城市軌道交通系統中，地鐵系統建設呈現迅猛發展態勢。地鐵建設工程投資大、工期長、技術復雜、施工場地狹窄、參與工種多、返修問題突出。針對上述特點，地鐵建設開始探索BIM技術應用，特別在優化車站土建施工流程、管線綜合及裝修效果模擬等方面已取得一定成效。

研究表明，地鐵項目在使用BIM管線綜合后大幅減少了專業摩擦、返工和誤工，有效降低費用30％，節省工期約10％，為后期維護管理帶來了潛在效益。

• 上海地鐵11號線龍耀路車站，事前檢測各類管線碰撞112處，自行規避93處，報設計修訂19處。
• 無錫地鐵2號線在梁溪大橋站建設中，應用BIM管線綜合，節省了因返工造成的經濟損失，工期提前一個月。

帥氣清新的無錫地鐵2號線“小綠”

碰撞檢測

管線綜合是BIM在地鐵工程中的重要應用，今天主要探討使用BIM解決地鐵工程中碰撞檢測的問題。

碰撞產生

碰撞指空間中2個不可穿透的圖形對象產生交集，如在進行管線綜合時，不同專業的管線間或者管線與構件間發生碰撞。

供電管溝與綜合管溝、給水管發生碰撞

地鐵項目中，大部分管線設計圖紙是各專業獨立完成，既沒與其他專業充分溝通，也不滿足現場施工所要求的深度，錯漏、碰撞數量突出。

碰撞類型

碰撞分為硬碰撞、軟碰撞和間隙碰撞3種類型。

• 硬碰撞：兩實體在空間上存在交集。如果各專業在設計階段沒做好溝通或約定，可能產生在建筑構件與管線間或不同專業管線間的硬碰撞
• 軟碰撞：兩實體在空間上有交集，就是發生了碰撞。在一些基礎工程中通過碰撞檢測控制實現對象之間的軟碰撞。軟碰撞在一定的范圍內是允許的
• 間隙碰撞：當兩實體距離小于規定間距，在空間上雖沒交集，但被認為兩者產生了間隙碰撞

傳統碰撞檢測

以管線協調為例，傳統方法是疊圖法。用透明圖紙制作各專業管線的平面設計圖，將透明圖紙疊放在一起并使平面坐標對齊，技術人員借助光線進行比較，檢查有無重疊、碰撞現象。這種作業法易造成疏漏，導致返工和延誤，面對大型、復雜程度高的項目問題更多。

BIM碰撞檢測

以采用Revit建立的BIM模型為例，介紹應用Navisworks進行的碰撞檢測。

Revit和Navisworks基于BIM開發，有很好兼容性。導入模型數據后，Navisworks能提供多種仿真與分析功能，使用Navisworks的ClashDetective命令檢測出各種碰撞問題。在BIM模型上進行碰撞檢測后，可結合支吊架的制作、安裝及管線安裝的具體位置，借助模型進行合理布局，優化管線排列布置，預留足夠的用于安裝和檢修的工作空間，盡量滿足設計的凈高要求。

硬碰撞及間隙碰撞檢測

廣州地鐵9號線岐山車輛段覆蓋土建、軌道、機電設備安裝及電務工程。施工前，采用Revit建模并采用Navisworks進行碰撞檢測，將不合理設計位置整理后反饋給設計方。經過多輪優化、調整，施工圖出圖滿足施工要求。

廣州地鐵9號線岐山車輛段地鐵上蓋

建筑構件與管線碰撞

實例1

站場一座建筑原設計中，空調新風管在結構梁中硬穿過去，風管與結構梁發生了硬碰撞。

空調新風管與結構梁相交碰撞

解決辦法：通過修改設計，將該風管的位置調整到結構梁底下，從而避開碰撞。

新風管標高降到結構梁下

實例2

車間電纜橋架原設計在管線綜合時，橋架與結構柱和雨水管產生碰撞。

電纜橋架與雨水管、結構柱相交碰撞

解決辦法：對電纜橋架的設計進行修改，將其平移到足以避開結構柱和雨水管的位置。

電纜橋架避開雨水管、結構柱

屋面構件的間隙碰撞

根據設計，倉庫屋面，為雙層現澆鋼筋混凝土面板。BIM碰撞檢測發現，這2層鋼筋混凝土面板的間距只有300mm，無法進行拆除上層面板底部模板的工作，這意味著發生了間隙碰撞。

倉庫2層屋面板間的間隙碰撞

解決辦法：在上層面板的采用１層厚1mm的壓型鋼板作為板底部模板，免除拆模工序，使間隙碰撞問題得到較好解決。

限界檢查中的動態碰撞檢測

項目實踐中，地鐵列車有可能在站內運行時與檢修平臺或者接觸網發生碰撞。碰撞一方是列車沿軌道運動時其外殼的運動軌跡所生成的邊界面，另一方是檢修平臺或接觸網。在BIM模型中對雙方是否產生碰撞進行檢查，以確定地鐵列車在運行過程中對接觸網以及檢修平臺的平面、高程是否存在侵界問題。

固定式架車機設備與軌道列車限界檢查

接觸網與軌道列車限界檢查

經過碰撞檢測發現了檢修平臺出現了侵界現象，地鐵列車將不能通過。

檢修平臺侵界，碰到運行列車

以檢測結果為依據，及時修改設計，確保地鐵列車順利通過。

軟碰撞檢測

維多利亞地鐵站是英國倫敦最繁忙的地鐵站之一，為應付與日俱增的客流量，需對車站升級改造，增建入口通道。由于地質條件惡劣，工程位于沙礫沉積物堆積帶，潮濕、松散，難以開挖。

維多利亞地鐵站

使用高壓灌漿技術可固結沙礫沉積物，為開挖創造條件。根據設計，需要安設2500個噴射灌漿柱，灌漿柱需根據現狀向不同方向、不同深度來設置，設計要求灌漿后灌漿柱直徑1.6m，為保證灌漿后不留空隙，相鄰的2根灌漿柱需要有不小于150mm的重疊。

采用MicroStation建立BIM模型，模型包括現有設施位置及噴射灌漿柱，使灌漿柱的鉆孔位置、方向、深度信息都存儲在模型中。然后對該模型中的灌漿柱進行軟碰撞檢測，以保證相鄰2根灌漿柱的重疊部分有150mm。

維多利亞地鐵站灌漿加固

由于在施工過程中根據BIM模型隨時校正灌漿柱方位，校正的數據來源于密切監測灌漿過程中實際情況的變化，正是以上措施保證整個灌漿工作都能夠按照設計要求順利完成。

由于采用BIM技術，維多利亞地鐵站升級改造進行順利，按期完成。

地鐵工程投資大、周期長、場地狹窄、技術復雜，BIM已經成為地鐵工程科學施工的亮點。應用BIM進行硬碰撞、軟碰撞和間隙碰撞檢測已在地鐵工程中廣泛應用?？蓱迷诘罔F工程中的BIM技術還有很多，對于優化施工方案、縮短工期、降低成本，有顯著效果。