北京市轨道交通建设管理有限公司

　　北京市轨道交通设计研究院有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　BIM全流程协同工作平台(如图1所示)以“可视化设计”、“精细化施工”、“信息化管理”为指导思想，将BIM技术应用至建设全过程，各参建单位在统一的组织框架、标准体系和平台界面下协同作业，虚拟指导实体建造，达到“工程建设投产，即可实现资产清晰移交”的先进管理目标，在交付实体地铁项目的同时，移交一套数字化地铁成果。

　　图1BIM全流程协同工作平台

（二）申报单位简介

　　北京市轨道交通建设管理有限公司于2003年11月成立，是北京市负责组织城市轨道交通建设的专业管理公司，负责轨道交通新建线路的初步设计;施工设计、施工队伍、车辆设备的招标、评标和决标;组织轨道交通新建线路的土建结构、建筑装修、设备安装工程及相应市政配套工程的实施;组织轨道交通新建线路的系统调试、开通、验收直至交付试运营全过程的建设管理。

　　北京市轨道交通设计研究院有限公司于2012年11月成立，是在城市轨道交通快速发展的背景下，满足城市轨道网络化建设运营需要，实现网络化资源共享，提高网络运行效率而组建的研究型设计院。业务范围涵盖轨道交通设计、网络总体设计咨询、BIM信息技术研发、人防工程总承包和系统集成研发五大业务板块。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

　　BIM全流程协同工作平台分为：数据层、网络层、云部署、中台层、应用层5层体系架构(如图2所示)。数据层涵盖轨道交通相关的动态数据、静态数据、第三方数据等多源异构数据，通过轻量化工具进行数据的抽取、治理、归集，实现可视化动态浏览;网络层综合5G(第五代移动通信技术)、LTE-M(基于长期演进的物联网技术)等传输技术，搭建承载网为各类应用提供数据传输通道，综合承载各项业务，保证各类信息的下发和上传;云部署基于北京轨道交通建设云，向各业务应用提供计算资源、存储资源、网络资源、安全防护以及运维服务，云平台系统架构采用安全生产网、内部管理网、外部服务网三网体系结构，实现“网间隔离、网内防护”的统一防护;中台层提供数据中台、业务中台;应用层以多专业正向协同设计为出发点、以进度控制为主线、资金管控为基础，施工安全管理为根本，质量管理为导向，调试移交为依托，数字资产为目标，实现对建设期合同、工期、安全、质量、资金、资产等全生命周期项目全要素信息化管理进行提升，打造覆盖轨道交通全生命期的智慧建设应用体系。

　　图2 BIM全流程协同工作平台体系架构

（二）产品特点及创新点

　　1.分类分级的流程定制化审核机制，提高模型质量。按照模型来源单位的不同设定七类审核流程(如图3所示)，定制其审核过程，发挥各参建单位的责任主体作用。

　　图3审核权限设置

　　2.内置审核要点库覆盖全生命周期。通过收集不同审核单位的审核要点，形成要点库，灵活配置多类别BIM模型、图纸的审核标准，不同阶段下各参建单位按要点审核，精简审核流程(如图4所示)。

　　图4审核要点

　　3.平台自动生成审核记录单，实现无纸化自动化办公、各参建单位高效的工作流，充分发挥各方责任主体作用。(如图5所示)。

　　图5审核记录单

　　4.高度定制化的多方共享与阶段传递。BIM模型审核完毕后，由业主单位确定，传递至下一阶段参建单位。

　　5.根据不同角色自动汇总和推送重点关注内容(如图6所示)。平台自动统计分析建设进度和质量等信息，采用直观、形象的展示形式汇总和推送核心关注点，简化繁杂的分析流程，缩短反应时间和提升处理效率。

　　图6统计分析

　　6.BIM正向设计。基于Revit软件定制开发出图插件，分专业制定出图导则，包括建模要求、样板视图设置、标注格式样式模板等，实现建筑、结构、管线综合图的平面图与详图出图，为后续新线的BIM应用积累经验(如图7所示)。

　　图7 BIM正向出图

　　7.BIM工程算量。混凝土量方面，BIM模型统计的土建混凝土量较图纸计算量少0.78%，BIM土建算量的结果较为精确且高效;钢筋算量方面，BIM模型统计的钢筋量较图纸计算量误差8%，相对于业内10%-12%的误差量有了较大提升;钢结构算量方面：钢结构工程量包含节点构件，采用乘以系数进行计算，得出设计概算工程量，辅助钢结构厂商的招标工程量控制。幕墙和种植屋面进行分类统计。

（三）应用场景

　　BIM全流程协同工作平台适用于建筑工程建设全过程各环节，目前主要在城市轨道交通工程、枢纽工程、民航运输工程等不同类型的工程项目建设管理中应用，受地域、规模、环境等因素影响小。

三、案例实施情况

（一）工程项目基本信息

　　环球度假区站位于北京市通州区北京环球度假区南侧，是北京地铁7号线与北京地铁八通线的换乘站和东端终点站。车站的结构形式为双岛型站台，车站总长347.8米，车站及两端相接区间施工工法为明挖法，围护结构均采用钻孔灌注桩加预应力锚索的结构形式。项目2016年9月1日开工，2021年8月26日正式开通试运营。

（二）应用过

　　在进一步完善和丰富北京数字城市轨道交通建设与管理体系的基础上，环球度假区站以建设管理需求为导向，分阶段分重点有序开展BIM应用，包括设计阶段协同设计，施工阶段虚拟建造，竣工阶段数字化移交。

1.设计阶段协同设计

　　(1)周边环境建模。根据勘察资料、地形图，采用统一坐标系构建全线环境模型。建模范围为车站边界200m范围，建模精度达到0.1m，建模类别为建(构)筑物、地形(含高程)、植被、道路及附属设施等(如图8所示)。

　　图8周边环境模型

　　(2)地下环境建模。根据勘察资料、地下市政管线图，建立了环球度假区站的地质模型与市政管线模型(如图9所示)。地质模型建模范围为单位工程结构外轮廓100m以内，包含地层、水位线等;市政管线模型需包含所有风险工程及前期工作对象，包含管井、管道等。

　　图9地质模型

　　(3)环境调查图纸核实。借助BIM模型对地上建(构)筑物环境、地下管线进行建模、核查，保证模型和实际的一致性，为后续施工提供基础。

　　(4)土建方案建模。根据设计图纸及《北京城市轨道交通工程BIM实施导则》，建立并集成环球度假区站建筑结构专业模型(如图10所示);模型细度分别达到初步设计及施工图设计深度，支持施工工法、换乘方案、重大工程风险分析等应用。

　　图10车站主体结构模型

　　(5)正向设计。区别于轨道交通行业内常规的“后BIM” (翻模)模式，环球度假区站BIM应用从源头出发，研究目前BIM出图与施工图的区别以及BIM出图的制约因素，实现正向设计。

　　(6)参数化建模。基于Revit开发工具插件，提高BIM建模效率、模型出图可用性等，服务BIM建模和应用工作，包括基坑、隧道、管线、设备井等构件参数化命名与建模等(如图11、12所示)。

　　图11参数化建模

　　图12钢结构模型

　　(7)工程量计算。研究主体土建结构、屋面钢结构、幕墙、种植屋面的BIM算量方法，在各专业构件中添加相应参数(体积、面积、容量等)，导出分型号、分层、分系统的统计报表、异形结构的配筋率等，辅助进行施工图预算、优化方案;算量模型可直接传递至施工阶段深化使用。

　　(8)多专业BIM协同。项目各专业设计人员同步文件时添加建模注释和历史记录，便于项目内部管理，提高设计质量和效率。

　　(9)三维管线综合。进行三维管综设计和重要节点的碰撞检查，提前发现空间冲突并进行修正，共解决碰撞点200余处，调整多处空间尺寸。模型交付施工单位进一步深化，指导现场施工。

　　(10)设计优化。与园区周边道路、市政管线、天桥、城市大道设计进行了综合研究，保证车站外部的效果。对车站内部建筑布局、车站使用功能、装修边界条件、钢结构设计等进行优化(如图13所示)。

　　图13设计优化

2.施工阶段虚拟建造

　　(1)施工方案深化。对基坑开挖、主体结构、模板支架等施工工序进行BIM模拟，优化设计方案，指导施工物资采购，减少物资消耗(如图14所示)。

　　图14施工方案深化

　　(2)钢结构深化。由于环球度假区站屋顶及支撑柱为异形结构，弯曲度大，焊接工艺复杂，支架设计施工难度大，超重高空异形节段吊装难度大，充分发挥BIM优势深化钢结构设计(如图15所示)。

　　图15钢结构深化

　　(3)工程量统计。利用深化完成的钢结构模型，按照分区、分类统计钢结构工程量(净重、毛重、表面积等)，进行钢结构的施工图预算复核，并根据工程进度统计已完工工程量(如图16所示)。

　　图16工程量统计

　　(4)复杂节点模拟。对梁板柱钢筋节点、支架搭设、异形模板装拆、钢结构安装等复杂节点进行施工模拟，施工人员可以在施工前熟悉掌握施工方法及内容，提高施工合格率，降低返工率(如图17所示)。

　　图17复杂节点模拟

　　(5)进度管理。静态进度管理：根据流水段深化BIM模型，采用爆炸视图的方式展示各层结构。用流水段的进度参数驱动模型的颜色变化，表达施工现场的进度情况。动态进度管理：根据流水段深化BIM模型，根据施工现场的进度情况以及各个流水段间的先后顺序，在Navisworks软件中模拟施工过程达到进度管理的目的(如图18所示)。

　　图18进度管理

　　(6)物料追踪。在车站钢结构施工过程中，全面开展二维码应用，实现了物料和预制构件从进场、检验、安装、验收的全过程跟踪，信息透明化管理(如图19所示)。

　　图19物料追踪

3.竣工阶段数字化交付

　　BIM总体单位组织环球度假区站所有设备供应商提供BIM族模型;施工单位按要求补充、替换设备族模型，并保证竣工模型与竣工实体一致。BIM总体单位研发“数字化交付平台”，组织施工单位集成BIM模型并提交、关联相关工程资料(如图20所示)。

　　图20数字化交付

四、应用成效

（一）解决的实际问题

　　1.提升了BIM模型质量。传统二维图纸由设计总体、设计咨询、强审单位多级审核会签，有效保证了图纸质量;而BIM模型通常由咨询单位审核，审核力量薄弱。通过使用协同平台，连接了各参建单位，提升信息传递的时效性，降低信息的丢失率。通过灵活添加审核角色可以实现多方模型审核，通过三维模型与设计图纸联动更精确地查看和审核模型，提升BIM模型质量。

　　2.提升了BIM模型审核工作效率。BIM模型审核的一般流程是设计单位自审，审核无误后提交至咨询单位进行二次审核。但各单位审核标准未结构化、条目化，导致审核人员审核时间长、工作滞后。协同平台根据不同模型标准预制不同的审核维度，审核人员直接按照审核点审核即可，极大提升审核效率。

　　3.解决了二维设计图纸和BIM模型不同步的问题。地铁系统专业繁杂，设计工艺多变。由于每一条线路的周边环境不同，其设计和施工方案都不能完全复制，但是通过创建BIM模型指导设计和施工的思路可以完全复制。在设计源头上，由于缺乏有效的管控手段，BIM设计期间发现的问题无法及时反馈至二维图纸中，导致无法发挥BIM协同设计的优点。通过协同平台办公，各个单位能够连接起来，信息传递更顺畅，能实时反馈信息以降低信息的不对称性。BIM模型轻量化导入平台后，通过审核流程与设计图纸完成双向审核，设计人员可以同步下载审核报告校验设计图纸，发挥BIM应用的价值。

　　4.实现了数据共享，提高了信息的时效性。轨道交通建设过程参建单位多，设计体量大，信息量大，并且可能存在冗余信息，这都为工程建设期的有效数据筛选和数据分析增加难度。协同平台建立完善的数据分析机制，收集各参建单位关注的信息点，筛选、分析有效信息，并采用不同的展示形式简单、直观的分析出亟待解决的问题，显著提高了信息的时效性，缩短处理周期，减少风险。

　　5.促进轨道交通各参建单位数字化转型。当前轨道交通项目建设的数字化程度相对较低。通过汇聚实时信息，收集简化业务流程，统计分析时效数据，协同平台将各参建单位联系到一起，提升工作效率，加快了业务流程推进和企业的数字化转型，响应国家的政策，实现绿色高效生产。

（二）应用效果

　　BIM全流程协同工作平台采用灵活精简高效的审核流程和方法及数据统计分析等关键技术，收集整理全专业图纸、三维模型以及相关建设信息，提升了关键信息在各参建单位之间传递的时效性、准确性，降低了各企业间的数据鸿沟和工程建设的风险，推动了轨道交通行业数字化进程，提升了城市轨道交通系统复杂数据信息的智能化应用水平，为实现城市轨道交通建设的信息化和智慧化奠定坚实基础。

　　通过本平台，不仅可以将项目中所创造和累积的工程信息加以分类、储存以及供项目团队分享，建构了一个传递建筑工程生命周期各阶段专业接口信息的整合作业环境，可提升工程整合效率，减少各专业接口冲突，达到提升设计质量的整体目标，还将加快工期、降低人力与成本，提升工作效率。平台技术应用前景广阔，经济效益明显，将持续推动城市轨道交通工程领域的数字化、自动化、智能化建设。

　　执笔人:

　　北京市轨道交通建设管理有限公司(张志伟、王宁、秦东平)

　　北京市轨道交通设计研究院有限公司(金淮、苑露莎)

　　审核专家:

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)