摘要：为了解决轨道交通声屏障传统安装工艺中误差大、效率低、碰撞风险高的问题，在本稳重，主要提出了基于建筑信息模型的安装工艺优化方案，展开了基于BIM 的轨道交通声屏障安装仿真研究，通过建立声屏障参数化BIM 模型，结合碰撞检测对各个环节进行优化，以此体现出BIM 技术在声屏障安装工艺中的可行性与有效性。

关键词：BIM 的轨道交通；声屏障安装工艺优化；仿真研究

随着我国轨道交通里程突破 4.5 万公里，列车运行噪声对沿线居民生活的影响日益显著，声屏障作为主要降噪设施，其安装质量直接决定降噪效果。但是传统安装工艺依赖人工操作，存在诸多问题。这就需要引入BIM技术实现数字化预建和仿真验证精准施工，以此提升声屏障安装质量与效率。

1、轨道交通声屏障传统安装工艺现状与问题

轨道交通声屏障安装需经历测量放线→基础预埋→立柱安装→屏体吊装→密封处理5 个环节，传统工艺以图纸和人工为核心，各环节均存在明显的缺陷。

传统工艺的难点在于信息割裂与误差累积，测量放线误差经基础预埋、立柱安装环节叠加后，最终导致屏体拼接缝隙超规范限值，直接影响降噪效果[1]。同时，各环节缺乏提前预判机制，某地铁项目因未发现屏体与电缆管线冲突，现场返工耗时5 天，工期延误 17% 。这些问题不仅增加施工成本，更埋下噪声控制隐患，需要通过技术手段实现工艺优化。

2、基于BIM 的声屏障安装工艺优化

2.1 BIM 参数化建模与信息集成

当前，需要建立声屏障全构件参数化族库，明确各构件参数，立柱材质为Q355 钢，截面尺寸150mm×150mm×8mm，长度2.5m，屏体为PC 耐力板， 2m×1.2m×100mm ，基础预埋螺栓为M20×300mm。模型精度达LOD400，可关联材料属性，PC 板密度 1.2g/cm³ 、弹性模量2.6GPa、施工工艺参数比如吊装速度、密封胶厚度及规范限值，形成数字化模型。

2.2 碰撞检测与风险预判

将声屏障BIM 模型与轨道交通沿线管线电缆、给排水、轨道结构模型导入Navisworks 软件，采用硬碰撞和软碰撞双检测模式，硬碰撞指构件几何冲突，屏体与电缆管线重叠，软碰撞指间距不足，立柱与接触网安全距离 <0.5m ，碰撞检测覆盖率计算公式如下：

式（1）中，Ndetected 为软件检测到的碰撞点数量，Npotential 为工程实际潜在碰撞点数量。传统工艺依赖人工排查，C 仅约 60% ，而BIM 技术可实现 C≈98% 。某项目通过碰撞检测发现32 处冲突，其中28 处为屏体与10kV 电缆管线冲突，提前调整屏体安装顺序，避免现场返工损失23 万元。

2.3 4D 进度模拟与工期优化

将BIM 模型与Project 施工计划关联，按天为单位划分施工段，构建4D 进度模型，模拟基础预埋（5 天）→立柱安装（8 天）→屏体吊装（12 天）→密封处理（5 天）的全周期流程。传统计划工期 30 天，通过 4D 模拟发现基础预埋与轨道铺设存在工期重叠，冲突时长3 天，调整施工逻辑后，将基础预埋提前至轨道铺设前完成，工期缩短至22 天，效率提升 26.7% 。

3、基于BIM 的声屏障安装工艺优化方案设计

3.1 测量放线优

传统测量需人工在图纸上提取坐标，再输入全站仪，容易产生读数误差；优化后直接从 BIM 模型中导出立柱中心坐标（Xi,Yi,Zi），通过USB 导入全站仪，仪器自动定位放样点，同时用BIM 模型实时比对现场点位偏差，超±1mm 时自动报警[2]。某工程应用该方案后，立柱中心距偏差最大 1.2mm ，控制在 ±1mm∣ 内，优于规范±3mm要求，放样效率从2 根/小时提升至5 根/小时，单日可完成120 根立柱放样。

3.2 基础预埋优化

基于 BIM 模型生成预埋螺栓定位图，标注螺栓中心距 200mm±0.5mm、预埋深度300mm±2mm，传递至工厂预制预埋组件，避免现场切割。现场按BIM 模型定位钢板，采用激光投线仪校准，确保螺栓位置偏差≤1mm。

优化后螺栓定位偏差率从12%降至 2.8% ，现场切割量减少90%，材料损耗率从3%降至 1.2% ，某 2.5km 项目节约钢材 0.8t。

3.3 屏体吊装优化

采用BIM 软件模拟不同吊装角度 (20^∘ 、 30^∘ 、45°、60°）与速度（0.3m/s、0.5m/s、0.8m/s）下的屏体受力状态，结合ANSYS 有限元分析，计算屏体最大应力。当角度 20^∘ 、速度 0.8m/s 时，屏体应力达 115MPa，接近PC 板许用应力 120MPa，存在破损风险。当角度30°-45°、速度 0.5m/s 时，屏体应力最小，确定为最优参数。现场按 BIM 模拟路径吊装，屏体磕碰率从 5% 降至 0.8% ，修复成本降低 84% 。

4、仿真分析与验证

为验证 BIM 优化方案的可行性，分别开展结构力学仿真与声学仿真，采用行业主流软件构建仿真模型，具体验证过程与结果如下：

4.1 结构力学仿真

建立声屏障有限元模型，立柱采用 BEAM188 梁单元，节点数 256，屏体采用 SHELL181 壳单元，单元数1200，基础采用SOLID45 实体单元，单元数800，施加荷载自重，立柱2.3kN/根、屏体 0.72kN/块、风荷载取1.5kN/m² 、列车脉动荷载 10kN/m ，频率5Hz。验证立柱弯曲强度，公式如下：

式（2）中，M 为立柱底部最大弯矩，Wz 为立柱截面模量，Q355 钢150mm .× 150mm×8mm 截面，Wz≈38.4cm3。仿真结果显示：传统工艺安装后，立柱底部 M=9kN·m， 0=9×10³. / (38.4×10^-6)^≈ 234.4MPa，接近 Q355钢许用应力235MPa，存在强度风险。BIM 优化后，调整立柱安装垂直度至±1mm，M=7.2kN·m，σ=187.5MPa，小于许用应力，安全系数提升 20% ，立柱顶端最大挠度从12mm 降至8mm，均满足规范 ⩽ 15mm 要求，结构稳定性提升[3]。

4.2 声学仿真

构建三维声学模型，导入BIM 优化后的声屏障模型2.5km 长、2.5m 高，设置声源为列车运行噪声，80-10000Hz频段，声压级 85dB，接收点为距轨道中心线 25m 、高度1.5m，分别计算传统工艺与 BIM 优化工艺的降噪量。其中，传统工艺在500Hz 频段降噪量仅20dB，未达标，全频段平均降噪量 22dB。BIM 优化工艺因密封良好、屏体倾斜度控制精准，500Hz 频段降噪量达24dB，达标[4]。高频段1000-4000Hz 降噪效果提升，可以有效降低列车鸣笛等尖锐噪声。

5、结语

综上，传统轨道交通声屏障安装工艺存在诸多问题，需通过 BIM 技术实现数字化优化。基于BIM 的优化方案可以有效提升安装质量，将安装误差控制在 ±1mm∅] ，满足规范要求。

参考文献：

[1]卢彦宏,朱剑月,郭蹦,等. 城市轨道交通列车风载荷对直立式声屏障风压作用特性分析 [J]. 城市轨道交通研究, 2025, 28 (08): 100-104.

[2]孙宗亮,吴晓龙,陈智康,等. Cadna/A 模型在城市轨道交通声屏障改造工程中的应用 [J]. 铁路节能环保与安全卫生, 2025, 15 (03): 23-27.

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[4]王玎君,丁汀. 市域轨道交通全封闭声屏障的设计深化与难点解决 [J]. 环境保护与循环经济, 2024, 44(11): 31-34.