1、上海嘉境建筑规划设计有限公司 上海市 200000；2、南通大学艺术学院 江苏南通 226001
摘要：随着科学技术的发展，我国的BIM技术有了很大进展，并在城市地下综合体中得到了广泛的应用。BIM技术不仅能实现建筑物内部的多专业协同工作，还能将拟建建筑与周边环境整合，提高建筑物与建筑物之间的协调程度。本文制定了BIM技术在地下综合体设计阶段应用的技术路线，阐述了应用流程和具体工作内容，并通过实际项目验证了该技术路线的合理性，有利于BIM技术在地下综合体的应用深化。
关键词：BIM；地下综合体；碰撞检查；设计优化；管道迁建
引言
城市轨道交通多线换乘车站一般设置于城市中心区，区域交通拥挤且土地资源稀缺。因此，结合多线地铁换乘车站、市政工程、地下空间于一体的超大型地下综合体，作为一种高效集约的新型解决方案，将更多地应用于工程实践。
1规划设计场地布置
根据设计图纸运用BIM技术对盾构始发井及节点井的施工现场进行重新划分布置，并对各部分功能进行标注，并通过建立的模型分析研究现场施工设施布置的合理性，并不断优化和改进，使场地利用率达到最大化，引导现场实际临建施工。同时通过该技术的应用可有效降低场地建设的成本支出，避免因场地布置不合理对现场施工进度造成影响。
2BIM概述
BIM（BuildingInformationModelling）概念的提及可以追溯到20世纪80年代，它具有直观性、可分析性、可共享性、可管理性，可应用于建筑物全生命周期的管理。在设计阶段，可以利用BIM的3D技术进行碰撞检查，从而优化工程设计，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。目前BIM技术已经应用到房建、古建筑、隧道、桥梁道路等多个领域，但关于在地下综合体应用的相关研究还较少。
3大型地下综合体设计阶段BIM应用
3.1碰撞检查与管线综合
设计图纸各专业间的碰撞问题通常会在后期施工中导致多次的设计变更和施工返工，从而造成资源的浪费和施工工期的拖延，最终影响项目建设目标的实现。基于BIM可以通过碰撞检查提前发现设计问题并进行修改，在建模过程中BIM工程师发现碰撞问题及时或定期向相关设计师汇报。在模型完成后，通过专业内和专业间的碰撞检查，生成碰撞检查报告交付设计单位进行设计优化。地下空间综合体自身管线数量庞大，类型繁杂，同时还会与市政地下设施管网产生交集。若管线排布不当不仅会造成机电专业的设计更改，还会引起多个专业的全面返工，严重时还会与原有的地下管网产生碰撞。可以通过在BIM模型中进行管线综合排布，支吊架设计，复核预埋洞口，完成管线优化。最终生成三维和二维图纸指导现场施工。
3.2标准化格式输出
目前，国内常用的BIM软件主要有Revit、bent-ley、Rhino和3dsMax等，可分为手动、半自动和自动建模3种方式。由于城市地下管网数据体量大、信息多，对细节和精度要求高，采用手动或半自动建模虽然精度可以满足要求，但建模效率低、成本高和周期长；自动建模的插件主要对象是面向建筑类开发的，虽然也可用于地下管网BIM建模的中，但兼容性有待提升，自动化程度不高，部分建模功能模块仍需手动完成。本文采用Revit软件二次开发的插件，创建电子数据库和Revit软件的接口，实现管线数据和信息的批量导入，无需人工干预和调整，自动生成可作为成果应用的BIM模型。在完成数据整理，管线分类，碰撞检查和避让后，将管线数据和信息整理成Revit软件可识别的格式。
3.3标准化格式输出
目前三维可视化交底随着建设工程的标准不断提高，传统的二维技术交底越来越难以满足现阶段的施工需求，尤其是采用盾构法建设地下综合管廊工程，对施工的工艺、标准及精度提出了更高的要求。
3.4管道迁建
根据现有地下管网资料建立迁建前的管道模型，根据地形勘察资料建立周边地形模型。结合规划的建筑物和市政管廊方案拟定地下管道迁建方案，共有临时迁建方案和永久迁建方案两种。临迁方案是在综合体实施阶段为便于施工制定的迁建方案，永迁是综合管廊永久建设方案，为满足项目施工要求，共拟定了3个临迁方案。将综合体全专业BIM模型与迁建方案模型进行整合，通过协同工作对综合体设计方案和管道迁建方案不断优化调整，以减免市政管廊与综合体的冲突，使两者能相得益彰，更好地配合使用，方便居民生活。
3.5方案优化
根据BIM模型过程中对施工工艺及施工工序的优化修改，最终形成盾构高效过节点井施工方法。（1）盾构到达节点井前，盾构姿态测量复核，结合洞门钢环实际位置，调整盾构机姿态，确保盾构机按照设计线路进入节点井内；（2）盾构到达前，在节点井内安装过节点井钢导台（兼做接收架），并在洞门钢环底部与过导台之间焊接导向轨；（3）使用盾构机的管片安装模式拼装管片将盾构机往前移动，在节点井内拼装一环钢管片；（4）在节点井内管片脱离盾壳后，管片周围无约束，在推力作用下易变形，为此将在每环管片上用一道钢丝绳将管片和过站钢结构导台箍紧，同时用木楔子进行支撑加固；（5）在节点井内检修设备及损坏部件更换；（6）安装洞门密封及洞门破除，在节点井内进行二次盾构始发；（7）盾构掘进100m时停机，拆除节点井内管片。首先用氧气乙炔切割节点井内钢管片，再拆除混凝土管片，顺序由上至下交替拆除，保留底部管片；（8）拆除节点井内水平运输电机车轨道，再拆除底部管片及钢导台，清理节点井；（9）在节点井内安装型钢马镫，铺设电机车轨道，恢复盾构掘进。
3.6结构内力分析
按荷载效应基本组合进行强度计算，按荷载效应准永久组合进行裂缝及挠度验算。构件按强度进行截面配筋计算，同时按最大裂缝控制值的要求进行裂缝验算。计算结果表明，地下工程结构构件配筋除个别构件截面和配筋由强度控制外，其余均由裂缝宽度控制。构件的配筋率控制在经济配筋率范围内，保证构件尺寸合理经济。另外，经计算分析，地震力在工程大部分构件和位置为非控制性因素，仅需按抗震要求采取构造措施。但在结构边界接口框架处的梁柱及结构大开孔中庭内的中柱水平方向内力值较大，在这些特殊部位需对截面、配筋及构造措施进行加强。
结语
综上所述，通过制定BIM在大型地下综合体设计阶段应用的技术路线，从应用标准制定和模型质量管控、碰撞检查、空间净高分析、管道综合及优化五个方面分析了BIM技术在地下综合体项目的应用流程和工作内容，并将已建和拟建建筑模型与综合体模型整合，把周边限制条件环境融入到综合体的设计管理中。通过某地下综合体项目设计阶段的BIM应用验证了该技术路线的可行性，应用结果表明，该路线可以很好地帮助设计阶段的碰撞检查和设计优化，以提高设计质量，并能大大提高综合体与周边环境的协调性。
参考文献：
［1］张健，黄洁，苏涛永．BIM在大型公建项目设计中的应用价值分析［J］．建筑科学，2019，35（1）：45-50
［2］刘照球，万福磊，李云贵．BIM内涵及其在设计与施工中的价值分析［J］．建筑科学，2014，30（7）：80-85
［3］王茹，宋楠楠，蔺向明，等．基于中国建筑信息建模标准框架的建筑信息建模构件标准化研究［J］．工业建筑，2016，46（3）：179-184
［4］薛刚，王晓飞，冯涛．BIM－5D在大型机电安装工程中的应用研究［J］．建筑科学，2016，32（12）：54-59
［5］黄浩．BIM技术应用于管线综合的方法探索［J］．上海城市规划，2017，（4）：128-132