BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝施工中的應(yīng)用

莊 寧

（中鐵十九局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，北京 100076）

0 引言

隨著鐵路工程建設(shè)和信息數(shù)據(jù)網(wǎng)的結(jié)合發(fā)展，鐵路工程建設(shè)由信息化分散管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)統(tǒng)一的信息管理模式。傳統(tǒng)的分散管理模式導(dǎo)致了信息資源缺乏整合，呈碎片狀，系統(tǒng)內(nèi)部耦合不協(xié)調(diào)，鐵路工程建設(shè)信息交流難度大。為此，2005年原鐵道部發(fā)布了《鐵路信息化總體規(guī)劃》，明確指出鐵路信息共享平臺(tái)作為鐵路行業(yè)信息共享交換的樞紐，加強(qiáng)鐵路建設(shè)數(shù)據(jù)的集中規(guī)范管理、一體化，提高建設(shè)效益。

1 機(jī)電安裝BIM云平臺(tái)系統(tǒng)介紹

機(jī)電安裝工程項(xiàng)目全生命周期包括設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維3個(gè)階段，目前各階段存在銜接不協(xié)調(diào)、信息獨(dú)立化等問(wèn)題。機(jī)電安裝BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）云平臺(tái)系統(tǒng)將全生命周期各階段組織結(jié)合，形成數(shù)據(jù)信息網(wǎng)。有效的管理和運(yùn)用，確保了機(jī)電安裝各階段數(shù)據(jù)共享以及整個(gè)過(guò)程中數(shù)據(jù)信息隨時(shí)保持同步更新?tīng)顟B(tài)，完整無(wú)損的數(shù)據(jù)信息通過(guò)轉(zhuǎn)化和傳遞，使得項(xiàng)目全生命周期各階段更有效的串聯(lián)起來(lái)，打破了以往項(xiàng)目存在的信息共享弊端。

該系統(tǒng)綜合應(yīng)用了4D進(jìn)度管理、BIM、二維碼數(shù)據(jù)更新、人工智能、可視化模擬、互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)等技術(shù)。數(shù)據(jù)協(xié)同是BIM落地應(yīng)用的第一步，項(xiàng)目全員可低成本、低門檻應(yīng)用BIM工具輔助現(xiàn)場(chǎng)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同。二維碼技術(shù)輔助信息跟蹤與管理，如進(jìn)度、質(zhì)量等。與之配套的是BIM輕量化與BIM移動(dòng)應(yīng)用。BIM+二維碼解決了虛實(shí)轉(zhuǎn)換，打通了線上與現(xiàn)場(chǎng)的信息交互。互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于建造階段采集的信息，最大的價(jià)值是在運(yùn)營(yíng)階段。基于BIM的云平臺(tái)，將建造階段的數(shù)據(jù)無(wú)縫集成到運(yùn)營(yíng)階段，并實(shí)施傳感器數(shù)據(jù)的采集分析。

2 BIM技術(shù)在地鐵施工管理過(guò)程中的重要性

針對(duì)地鐵工程項(xiàng)目而言，從多維度管理視角出發(fā)，調(diào)集工程建設(shè)信息也是基于“nD”理念的發(fā)展方向。同時(shí)以BIM技術(shù)的評(píng)估基礎(chǔ)，保證工程項(xiàng)目的有效資源利用率，才能創(chuàng)建適用度更高的綠色工程體系。因此，BIM技術(shù)在地鐵工程項(xiàng)目中的進(jìn)一步研究也尤為重要。在結(jié)合目前的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)建設(shè)資源信息的收集與分析，進(jìn)而提高工程項(xiàng)目的安全性與合理性。在施工前利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)施工需要的空間進(jìn)行合理的安排，在施工準(zhǔn)備過(guò)程中具有重要作用。例如，BIM技術(shù)在地鐵施工管理過(guò)程中的重要性主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）采用BIM技術(shù)可以高效地對(duì)施工空間進(jìn)行管理和安排，對(duì)動(dòng)態(tài)施工時(shí)間和空間的關(guān)系進(jìn)行描述和展現(xiàn)，從而可以縮短工期并精簡(jiǎn)施工環(huán)節(jié)，因此，BIM技術(shù)在地鐵施工管理過(guò)程中的作用非常重要。

（2）運(yùn)用BIM技術(shù)可以將施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的模擬，主要包括對(duì)施工前的設(shè)計(jì)階段、施工完成后的運(yùn)營(yíng)階段以及后期管理過(guò)程中的每一個(gè)階段進(jìn)行模擬。在實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的優(yōu)化管理時(shí)，可以建立工程的仿真模型，從而獲取可視化的立體圖形，幫助施工人員從各個(gè)角度了解工程的各部分結(jié)構(gòu)，減少施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證地鐵施工的整體質(zhì)量。

（3）運(yùn)用BIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)高效的施工圖的繪制過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)二維模型和三維模型之間的關(guān)聯(lián)。即對(duì)二維圖紙進(jìn)行修改后，三維模型的相關(guān)內(nèi)容也會(huì)自動(dòng)更改，因而可以提高繪圖效率和準(zhǔn)確性。因此，我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用主要是在施工圖設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化以及優(yōu)化施工管理的方面。并且，該技術(shù)的應(yīng)用提高了圖紙的準(zhǔn)確度，保證了設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，減少了施工過(guò)程中出現(xiàn)的安全問(wèn)題，縮短了工期。

3 BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

（1）在地鐵施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，需要依據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)圖和施工對(duì)象以及施工組織設(shè)計(jì)方面的信息建立三維模型。將實(shí)際進(jìn)度、模擬施工以及空間的突擊檢查3方面信息相結(jié)合，更加突出地呈現(xiàn)出工程概況，以便為工程建設(shè)部門提供參考信息與建設(shè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而保證施工的順利進(jìn)行，在全工程周期中按時(shí)完成建設(shè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)地鐵工程的安全施工需求。

（2）BIM技術(shù)不僅可以對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的軌跡和特點(diǎn)進(jìn)行全方面的模擬，還可以通過(guò)在空間施工中預(yù)測(cè)碰撞情況，將機(jī)械實(shí)際施工過(guò)程中的需求進(jìn)行全方面反映。那么在其模擬過(guò)程中也會(huì)客觀反映出建設(shè)階段的實(shí)際情況，通過(guò)仿真模型評(píng)估建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與安全性，為整體工程建設(shè)提供可行性更高的指導(dǎo)與參考。

（3）由于BIM模型的信息比較完整，施工人員可以對(duì)施工過(guò)程中一些詳細(xì)的信息進(jìn)行全方面的了解，最終有效避免由于對(duì)施工環(huán)境不熟悉而給施工質(zhì)量造成的影響。而且在工程進(jìn)度的可視化結(jié)果中，多方專業(yè)信息匯集在三維可視的效果圖上，可以更精準(zhǔn)地呈現(xiàn)工程進(jìn)度的具體實(shí)施效果。因此，極大地降低了重復(fù)生產(chǎn)的可能性，進(jìn)而規(guī)避了建設(shè)資源的浪費(fèi)情況。尤其BIM技術(shù)可以對(duì)施工過(guò)程中信息的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一量化，以避免出現(xiàn)信息重復(fù)輸入弊端，進(jìn)而提高工程建設(shè)效率。

4 BIM技術(shù)在機(jī)電管線安裝中的優(yōu)化管理措施

在機(jī)電管線安裝優(yōu)化管理的過(guò)程中，需要合理使用先進(jìn)的BIM技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行全面的管理與控制，明確各方面工作特點(diǎn)與要求，健全相關(guān)管理機(jī)制，逐漸提升自身管理工作的可靠性與有效性，達(dá)到預(yù)期的工作目的。

4.1 對(duì)碰撞檢查工作進(jìn)行優(yōu)化管理

在對(duì)軌道機(jī)電管線進(jìn)行管理的過(guò)程中，碰撞檢查主要為了在作業(yè)之前，針對(duì)安裝項(xiàng)目進(jìn)行分組處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)工作之間出現(xiàn)的矛盾問(wèn)題，采取有效措施解決問(wèn)題，在碰撞劃分的情況下更好地開(kāi)展相關(guān)管理工作。在此期間，可以將碰撞劃分成為硬性與軟性聯(lián)眾。對(duì)于硬性碰撞而言，主要就是在實(shí)物與實(shí)物之間相互碰撞的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，在此期間，需重點(diǎn)關(guān)注各類物體之間的碰撞情況，在一定程度上，能夠優(yōu)化工作體系，解決其中存在的問(wèn)題，滿足檢查工作要求。在實(shí)際管理的過(guò)程中，還要重點(diǎn)關(guān)注軟碰撞問(wèn)題，主要是在各個(gè)技術(shù)的管理期間，經(jīng)常會(huì)影響其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，難以更好地針對(duì)管線進(jìn)行合理的控制，導(dǎo)致工作效果降低。因此，在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，需要合理使用BIM虛擬技術(shù)開(kāi)展管線的管理工作，提升其精準(zhǔn)性。

4.2 管線協(xié)調(diào)優(yōu)化管理措施

在對(duì)機(jī)電管線的安裝工作進(jìn)行管理期間，需重點(diǎn)關(guān)注管線協(xié)調(diào)優(yōu)化管理工作，制定完善的控制方案，明確各方面協(xié)調(diào)優(yōu)化目的與要求。在項(xiàng)目施工前期，邀請(qǐng)專業(yè)素質(zhì)較高且掌握先進(jìn)技能的優(yōu)秀人才，對(duì)圖紙進(jìn)行深入的規(guī)劃與協(xié)調(diào)，在一定程度上，可以搭建BIM三維模塊結(jié)構(gòu)，更好地開(kāi)展控制工作。同時(shí)，在審查的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)審查方案進(jìn)行改進(jìn)，形成三維管線控制圖，更好地對(duì)二維作業(yè)圖進(jìn)行分析，在對(duì)雜亂線路進(jìn)行修改與建設(shè)的過(guò)程中，提升施工作業(yè)效率，滿足當(dāng)前的施工管理需求。

4.3 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行平衡校核處理

在機(jī)電管線安裝管理的過(guò)程中，應(yīng)開(kāi)展系統(tǒng)平衡校核等工作，建立多元化的管理機(jī)制。首先，在使用BIM技術(shù)的過(guò)程中，需創(chuàng)建先進(jìn)的三位模型開(kāi)展處理工作，應(yīng)用先進(jìn)的管理軟件方式，對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的設(shè)施與零件等進(jìn)行模擬顯示，以此明確數(shù)據(jù)特點(diǎn)與要求，在均衡性處理的情況下，提升數(shù)據(jù)的完整性。在此期間，相關(guān)企業(yè)應(yīng)根據(jù)三維模型的建設(shè)要求，將項(xiàng)目放置在相關(guān)模型中，協(xié)調(diào)其中存在的沖突性問(wèn)題，尤其在管線安裝的過(guò)程中，一旦出現(xiàn)碰撞問(wèn)題，就要使用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢查，以此得到準(zhǔn)確的檢驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于BIM三維模型技術(shù)而言，在實(shí)際使用的過(guò)程中應(yīng)明確工程實(shí)例要求，提升數(shù)據(jù)完整性與科學(xué)性，建立先進(jìn)的管控機(jī)制，在合理傳達(dá)數(shù)據(jù)的情況下，更好地對(duì)碰撞沖突問(wèn)題進(jìn)行分析，達(dá)到預(yù)期的工作目的。其次，在使用BIM技術(shù)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)工作的過(guò)程中，需要做好指導(dǎo)工作、核對(duì)工作、追蹤工作等。在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的過(guò)程中，應(yīng)合理應(yīng)用BIM技術(shù)與3D施工圖紙等開(kāi)展施工指導(dǎo)活動(dòng)，使得項(xiàng)目施工工作質(zhì)量有所提升，改革傳統(tǒng)的工作模式。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)工作而言，主要是在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏洞問(wèn)題，采取有效措施減少錯(cuò)誤率，以此提升工作效果。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)追蹤工作而言，主要是使用BIM三維建模技術(shù)、激光掃描技術(shù)、全球定位技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等，更好地開(kāi)展施工工作，提升數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性與可靠性，創(chuàng)新實(shí)際技術(shù)形式，增強(qiáng)工程建設(shè)中各類技術(shù)的應(yīng)用效果。

4.4 預(yù)制加工的優(yōu)化管理措施

在實(shí)際管理的過(guò)程中，可以利用3D機(jī)電深化設(shè)計(jì)的方式，使用BIM技術(shù)開(kāi)展建模工作，將機(jī)電專業(yè)的相關(guān)配件融入其中，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在搭建管道橋架的過(guò)程中，可以提升預(yù)制管件的深度與準(zhǔn)確性，在實(shí)際加工與管理的過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注制造車間的實(shí)際施工情況，將機(jī)電生產(chǎn)與安裝工作等分離開(kāi)，以此提升設(shè)施的建設(shè)精確度與可靠性。同時(shí)，在對(duì)管件進(jìn)行加工制作期間，合理使用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，創(chuàng)新三維技術(shù)模型，對(duì)各類內(nèi)容進(jìn)行合理分析，在一定程度上能夠提升機(jī)電管線安裝工程的建設(shè)水平，優(yōu)化各方面工作機(jī)制。為了增強(qiáng)工程的建設(shè)效果，還要使用BIM技術(shù)針對(duì)復(fù)雜工序進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，在減少安全隱患問(wèn)題的情況下，提升焊接技術(shù)的應(yīng)用效果。在此期間，還要建設(shè)高素質(zhì)人才隊(duì)伍，培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)較高的工作人才，對(duì)其進(jìn)行階段性專業(yè)知識(shí)與先進(jìn)技能的培訓(xùn)，使其可以掌握先進(jìn)的工作技能，更好地參與施工工作。

4.5 對(duì)預(yù)算工程量的計(jì)算工作進(jìn)行優(yōu)化管理

在機(jī)電管線安裝工程實(shí)際建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)合理開(kāi)展預(yù)算工程量的計(jì)算工作，對(duì)各類內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化管理，逐漸提升計(jì)算工作水平，加大管理工作力度，提升相關(guān)工作效果。一方面，在計(jì)算工作中，應(yīng)合理構(gòu)建BIM三維模型，對(duì)各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與處理，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，明確產(chǎn)品尺寸與型號(hào)，更好地對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。另一方面，在使用BIM技術(shù)的過(guò)程中，還能節(jié)約工程建設(shè)時(shí)間與經(jīng)費(fèi)，預(yù)防出現(xiàn)計(jì)算失誤的現(xiàn)象。