BIM技術在軌道交通弱電系統施工中的應用

1 軌道交通弱電系統概述

城市軌道交通施工包含建筑結構、機電、供電、弱電等相關工程，而地鐵弱電系統作為其中不可或缺的一部分，主要包括通信、信號、乘客信息、綜合監控、自動售檢票等眾多子專業，具有覆蓋范圍廣、交叉施工多、工作面狹小等特點[1]。因此，如何利用先進的施工技術解決傳統弱電系統施工過程中的相關問題，是實現高效、低成本、高質量施工的關鍵所在。

2 BIM技術應用場景

BIM技術可運用于解決終端設備安裝過程中的安裝方案模擬、線槽安裝的差錯檢測、線纜敷設過程中的路由選擇、設備信息的維護管理困難等難題，有效提高施工現場效率，降低差錯率和施工成本。

運用BIM技術不僅可以有效解決終端設備安裝過程中的管線敷設的設計位置調整、運營需求、現場位置沖突等矛盾，還可以實現一定程度上的優化；在支架線槽安裝過程中，利用BIM技術可以有效解決各專業之間、建筑結構和系統之間的碰撞沖突，實現深化設計和整體拼裝施工；另外，對于特殊位置線槽處理、凈空分析、狹小部位安裝等進行施工模擬，從而解決施工標準不清晰的問題，并對施工方案進行比選分析；在室內設備安裝方面，實現可視化安裝模擬以及體現細部施工標準和整體安裝工藝的模擬，可用于取代傳統的紙質交底的方式，實現形象直觀、標準清晰的三維交底；在線纜敷設施工中，利用BIM技術規劃布置機房設備，合理排布機柜及機房各終端、箱體的位置，實現最合理的走線路徑的規劃，另外還可以對區間引入的線纜進行模擬，實現線纜預留、走線路徑規劃等目的；BIM技術可以輔助設備的調試，通過項目全過程的應用添加設備、施工等信息，從而實現數字化的交付，并結合運維管理平臺實現BIM的運維管理。

3 BIM項目應用

3.1 終端設備優化布置

地鐵通信專業公共區需要布放大量的終端，包括時鐘、廣播、攝像機、乘客信息顯示屏、一級售票機等[2]。利用BIM技術需要解決終端設備線纜路由的規劃、終端安裝位置的布置等問題，特別是從工藝美觀、設備安裝空間、安裝位置實測、狹小空間安裝模擬等出發，通過制作關鍵部位BIM可視化的交底動畫和漫游視頻提前模擬安裝過程和安裝后的狀態，從而實現對施工人員的施工步驟、施工工序的交底以及對終端設備的優化布置。

對于出入口等遠離線纜通道的終端設備安裝特殊位置以及攝像頭的安裝位置等，可以通過BIM技術進行提前模擬，從而合理確定特殊位置的攝像頭、無線AP的安裝位置，保證線纜敷設路徑的要求；通過模擬攝像頭的第一視角，對攝像頭的安裝位置進行定位，滿足拍攝角度和位置的要求。

3.2 線槽安裝碰撞檢測

由于弱電系統的線槽和其他系統工程的線槽同位置分層架設，因此在線槽的交匯點、轉彎處等地方設計圖紙存在一定程度的偏差，容易造成管線碰撞。運用BIM技術，將建筑結構模型和各專業管線模型導入項目后進行合模，合模后可以發現弱電橋架、線纜敷設路徑以及設備安裝等每道工序與其他系統存在的碰撞；查找到碰撞點后，再對管線的高程、間距、轉彎等進行調整，能夠滿足凈空、安裝空間和工藝等要求，從而實現設計深化。深化后的管線模型，經設計確認、打斷、編碼、導出加工圖，能夠實現工廠化預制和整體拼裝。通過設計確認的深化模型，就可以根據施工需求對模型進行分解和編碼；通過生產廠家的配合，實現構件出圖、支吊架設計等；通過工程生產的構件，與原模型匹配并生成唯一編碼，從而實現施工現場的快速拼裝，減少了現場加工的工作量，降低了材料堆放場地要求。

管線綜合優化

3.3 線纜路徑規劃

弱電系統BIM線纜規劃，主要包括設備機房線纜規劃以及區間線纜引入兩大部分。利用BIM技術規劃機房線纜走向，合理排布線槽，通過上走線、分層排布等方式，達到規避強弱電交叉、工藝美觀、有效節省線材的目的；通過BIM技術，對機房設備的安裝位置進行規劃布局。比如，通信機房的電源柜、配線架，要結合機房平面布置圖和線纜引入位置進行合理布局，不僅可以節省線纜回路的距離，還可以規劃出最短的線纜徑路；同時利用上走線和下走線結合、分層等方式，還能有效避免交叉，營造項目工藝亮點。另一方面，利用BIM技術規劃線纜引入的路徑，結合土建預留的線纜通道，規劃出最高效的敷設路徑，實現線纜長度的統計、輔助線纜的均衡敷設以及預留長度的確定，并對施工人員進行交底，從而實現高效率施工，避免線纜浪費、返工等偏差。

信號機房線纜規劃

3.4 設備安裝模擬

利用BIM技術對弱電系統的重難點工序，如管線預埋、支架線槽安裝、室內設備安裝、線纜敷設、終端設備安裝、設備配線及校核、設備單體調試等工序進行施工模擬，并使用可視化交底的方式取代傳統紙質交底的方式，從而實現形象直觀、標準清晰的三維交底，使施工人員牢固掌握安裝操作要領和工藝質量要求。在可視化交底制作過程中，依據現場和設備圖紙、生產廠家設備模型等實現1∶1 還原施工現場，同時對設備的細部工藝、狹小空間施工等進行安裝模擬，確保其一次到位[3]。項目在可視化交底應用過程中，在施工前根據作業票在現場講評臺對作業人員進行交底，交底過程中同時采用電視屏進行作業票和工藝交底，從而保證交底效果。

3.5 設備調試和維護管理

利用BIM技術的可視化和信息可追溯的特點，實現對弱電系統設備的調試、施工過程的信息化流轉、數字化交付和維護管理等目標。比如，攝像機調試之前，在BIM系統的三維模型中根據攝像機的具體成像參數及安裝位置繪制并定義一臺監控攝像機；選中攝像機后，該攝像機的視角、監控區域、狀態信息等都能直觀地在BIM系統三維模型中顯示，不僅可以從第三方視角查看整個場景，還可以從攝像機的視角查看監控圖像，這樣就能夠在施工前確定最佳的安裝位置，避免在調試階段才能發現成像區域內其他終端的遮擋或監控區域不到位引起的返工，從而保證施工進度[4]。

在施工過程中應實現構件的信息化和編碼，同時對施工信息進行記錄，這樣就可以對構件的生產信息、設備參數、施工單位、施工參與方信息等進行追溯，實現精細化的施工管理和數字化交付。

將數字化交付的項目模型與運營管理系統相結合，實現定點查找及可視化呈現、部件外形尺寸變化提前預警、關鍵尺寸及數據自動呈現、現場搶修方案據實制定等應用需求，滿足運營方BIM輔助運維的需要。

4 BIM技術應用效果及總結

4.1 BIM技術和傳統的施工相比，可以有效解決施工人員對施工標準不清晰、終端設備安裝位置錯漏、走線徑路不通等問題。綜合評價，引入BIM技術后，返工比例降低30%以上，返工率明顯降低[5]。

4.2 支吊架線槽安裝的改善主要體現在特殊位置線槽加工、線槽優化設計、現場加工和材料堆放的問題上。在BIM技術引入前，特殊位置的線槽處理所需施工時間達40min，主要是在線槽切割、打孔、焊接等方面，通過BIM的工廠化預制和整體拼裝，現場基本無需處理且直接安裝，大大節省了人工和對場地的要求。

4.3 設備安裝模擬通過三維形象化的交底取代了以往紙質交底的方式，有效克服了傳統技術交底不直觀、交底效果差等弊病；并通過可視化交底方式，使施工人員能夠更加深刻地掌握施工質量標準、工藝要求，有益于整體工藝有質的提升。

4.4 數字化交付和運維管理完成了數字化施工和交付，實現了精細化的施工管理，并為數字化運維提供了條件。BIM技術全過程的運用貫穿始終，真正服務于設計、施工、采購、建設、運維各方，迎合了國家建筑信息化的發展趨勢。

5 結語

BIM技術是現代施工技術的典型代表，廣泛應用于設計、施工、物資采購、竣工、運維等各個階段，服務于施工項目實施的各方面，是推進國家建筑信息化發展的重要手段；另外，BIM技術在項目管理平臺、3D掃描、快速建模等智能化手段的結合方面，也可以找到很多契合點。比如，推進3D 掃描和點云建模，實現現場建筑模型快速生成，并提取施工所需的信息，如軌道中心線、高程等，推進BIM與項目管理平臺、AR等結合，使竣工驗收、臨檢、運營維護等去紙質化，實現三維數字化應用。BIM技術在工程施工領域的優勢還遠沒有發揮出來，需要一代代的工程人在項目中積極開拓創新，推進相關領域的技術革新，從而更好地為工程服務。