．BIM 在城市地下空間開發中的應用

SubwayEvacuation

只要有 AVi 影像播放格式，任何影像都可以做出各式智慧辨識分析

來源：鐵路BIM聯盟

地下空間工程是指，在地面以下的岩體或土層中，修建地下建築物的工程，包括交通運輸工程、工業與民用工程、市政工程及地下綜合體，在解決地上土地缺乏、交通擁擠、能源浪費、環境污染等問題中，發揮了重要作用，是全球城市建設和改造的重要部分。

縱觀漫長的歷史，人類從來沒忽視過地下空間的開發價值，儘管不同歷史階段的文明各有特點，但在爭取生存的過程中，人們都不同程度地利用著地下空間。

從原始「穴居」到突尼斯瑪特瑪塔的「地下村莊」，從中國西北下沈式「窯洞」，到現在的「地下都市」，地下空間利用的深度及廣度，不斷得到深化和發展。

　　突尼斯：馬特馬塔「地下村」

隨著城市化進程加快，全球很多城市的地下空間工程建設發展迅速，改善了城市交通環境，節約了土地資源。但由於地下工程多屬隱蔽工程，項目的規劃、設計、施工等存在諸多問題。

‧缺乏科學、系統的規劃

‧協同設計體系與技術規範不完善

‧施工資訊管理手段落後或沒有突破

‧運運維護難度大

如今，BIM技術已在地面建築許多項目中，得到了成功應用；在城市地下空間開發中，BIM技術的案例，多集中在城市地下交通。

許多城市地下空間開發多為地鐵衍生項目

要充分開發利用地下空間，需通過BIM技術，實現資訊建模，並應用到地下空間工程的各個階段。

前期規劃階段

BIM應用於地下空間規劃，旨在建立一個資訊模型。該模型能反映擬建工程的地下空間環境，包括地下空間資源數量、周邊已有地下建築物，以及地下管線網路系統佈局。

在此基礎上，分析擬建工程與已有工程的相互關係，利用BIM系列軟體強大的建模、渲染和動畫技術，進行多方案3D模型的預演，合理選擇擬建地下工程的空間佈局、結構形式，並建構資源系統、市政系統、環境系統的城市地下空間，規劃指標體系，從而使地下空間總體規劃，定性控制定量化，定量控制具體化，定位控制準確，增強總體規劃的科學性、合理性和可行性。

中國最長地下走廊——武漢光谷中心城

設計階段

地下空間工程設計，主要包括總平面設計、建築細部設計、結構設計和機電系統設計等。設計決定地下空間工程建成後的工程實體，能否發揮其設計功能。

利用BIM技術，進行合理設計，預留維修空間，合理佈置地下管線，便於後期的順利施工和營運維護。

三維建模是BIM技術，與地下空間工程設計，有效結合的前提。整合參數化設計等BIM技術優勢，制訂全面並具有可實施性的應用流程，建構全生命週期的BIM設計平台，在BIM三維環境中進行設計、分析與優化。

基於BIM的設計流程

各專業、各流程軟體數據交互，保證設計數據能夠透過模型正確共享。每個設計對象都有各自的設計變量，不同設計變量之間的關係構成約束。

基於這些約束，應用衝突檢測工具檢測模型中存在的衝突，快速地發現BIM模型中，各專業內部及各專業之間存在的空間碰撞，並形成碰撞報告。對模型進行同步修改，減少設計人員的重複勞動和錯誤率。

BIM能實現地下空間結構、給排水、電氣等多學科交叉

另外，運用Cloud-BIM技術，將BIM所需的軟體、儲存能力、運算能力分布於雲端，在雲端實現模型的創建、展示、碰撞檢測等功能。基於地下空間工程協同設計的需要，構建協同設計平台架構，使用雲端上的數據及軟體，進行協同設計與分析。充分利用BIM模型資訊，避免重複建模，實現高效設計。

施工階段

在地下空間工程施工中，施工資訊化在工程進度、物料追蹤、可視化管理等方面的優勢凸顯。

按照IFC標準定義地下建築構件、組織地下空間結構，提供3D建模。創建、編輯材料、進度、成本、品質和安全等施工屬性，並與3D模型相關聯。將包含工程屬性的施工BIM模型，導出為IFC文件，供BIM施工管理系統使用。

施工進度動態模擬

BIM技術的4D(3D+Time)模擬建造過程，能實現對施工進度的查詢和調整、監控。將施工過程中的材料、勞動力和成本等資訊，輸入BIM施工模型中，進行施工進度模擬，對比實際進度和計劃進度，分析進度偏差，結合現場情況對施工計劃，進行即時調整。

物料追蹤管理

透過BIM技術的4D關聯數據庫，即時獲得施工過程基礎數據，為制訂採購計劃、限額領料等提供快速、準確的數據支撐。借鑒物流行業的成熟經驗，利用RFID技術的物流管理資訊系統，結合BIM模型多維數據庫中建築物、構件和設備的所有資訊，實現對物料跟蹤管理。

可視化管理

將施工各階段、各專業的資訊整合到Autodesk Navisworks Manage施工可視化分析平台，利用BIM可視化技術，進行工程施工進度動態展示；生成施工過程中，動態的資源需求量，及消耗量報告，分析各階段的資源分配情況；結合結構分解編碼與BIM模型，得到成本動態模型，繪製成本動態"直方圖"，監控支出情況；利用3D模型進行施工場地動態佈置，賦予各施工設施4D屬性資訊。基於以上技術，實現對施工過程的進度、資源、成本和場地管理。

營運維護階段

集成設備的基本信息、合同資訊、成本資訊和運行維護管理資訊，使用Architecture軟體建立BIM設備模型，透過Autodesk Revit軟體的開放數據庫互連，形成一個包含BIM模型中設備資訊的初始運維管理數據庫。

結合BIM模型和設備運維數據庫，建立一個基於BIM的設備運行維護管理模型，實現對地下工程，設備運行維護階段的可視化管理。地下空間多是人員集中的場所，要合理安排突發狀況下的人員疏散，結合BIM模型的子系統，對突發狀況的預警和人員的疏散提供資訊。

系統分析

系統分析就是按照業主需求和設計規定，衡量地下工程性能，對機械操作、能耗分析、人流分析、照明分析、內外部氣流模擬等，工程項目性能進行評估。

將系統分析軟體結合到BIM模型中，採用同一模型和系統參數，透過分析模擬對系統參數，進行相應的確定或修改，甚至制訂系統改造計劃，從而提高地下工程項目的性能。

災害應急模擬

結合災害分析模擬軟體和BIM技術，模擬災害發生的過程，分析災害發生的原因，幫助制訂災害應急預案。

災害發生時，利用BIM設備運行維護模型，能清晰地展現出緊急狀況點的位置，設計最合理路線，及時疏散人群，幫助救援人員做出最準確的應急措施，提高應急能力。

延伸閱讀：地下空間開發利用的國際化趨勢

美國波士頓：道路地下化

波士頓中央大道，經歷了由高架道路，到地下道路的地下化過程。這個工程被稱為美國有史以來，工程量最大、工期最長、資金投入最多的市政工程，驗證了城市道路，及高架道路的地下化趨勢。