BIM技術在城市軌道交通站后工程中的應用*

侯 娜

（中鐵七局集團電務工程有限公司，河南 鄭州 450000）

1 BIM研究現狀

1.1 國內現狀

隨著BIM技術的發展，越來越多的項目中開始出現BIM的身影。目前，地鐵項目的設計、施工、運維還處于分離狀態，傳統二維的設計所具有的信息有限，施工過程中信息傳遞效率低下，這些給地鐵項目的建設及建成后的運營維護管理帶來了巨大的挑戰，而BIM技術的應用可以很好地解決這些問題。

1.2 當前站后工程BIM技術應用情況

目前大多數城市軌道交通站后工程采用BIM技術進行三維管線綜合，指導現場施工，但其應用效果有限，具體情況如下：（1）為滿足業主單位的要求，基本上只對公共區和設備區走廊進行BIM管線綜合，設備房間由于真實參數的設備族庫等條件限制，并未做到落地的優化布置，大多為效果展示[1-3]。（2）BIM管線綜合并未真正達到“零碰撞”，導致生成的二次結構墻洞圖不準確，施工安裝過程中仍然需要現場調整管線位置以及重開墻洞[4-5]。（3）BIM模型并未真正用來生成管線下料清單，尤其是異形管件的規格尺寸，大多還是采用手工核算。（4）項目管理人員大多是通過關鍵部位的紙質剖面圖來檢查現場安裝質量，無法做到現場任意部位的實時剖切，同時，現場檢查發現的問題無法進行數字化閉環管控[6-7]。（5）BIM應用過程中未考慮資產移交的需求，導致三權移交時無法及時準確地移交設備清冊，仍然需要大量地手工填寫清冊、現場復核工作。

2 站后工程BIM技術應用流程

2.1 BIM技術應用目標

為解決站后工程BIM技術落地應用問題，制訂BIM技術應用具體目標，主要包括落地一系列施工深化BIM技術應用點，實現BIM真正指導現場安裝；通過BIM移動端與Web端平臺，對現場按照BIM施工的情況進行核查，實現對現場安裝進度和質量的管控；通過竣工BIM模型生成資產清冊，實現基于BIM的數字化移交。

2.2 BIM技術應用流程

按照BIM應用的實施工序，制訂BIM技術應用流程，具體如下：（1）現場土建復核。復核要點包括：車站主體及附屬各樓層的建筑凈高（需要現場彈1m線）、上下翻梁的位置及尺寸、設備區走廊的凈寬、結構板預留孔洞的位置及尺寸、樓梯與電扶梯洞口擋煙垂壁的位置及尺寸、軌頂風道的位置與尺寸、掖角的位置與尺寸、結構柱的位置及尺寸、集水池/廢水池的位置及尺寸等，復核完畢后按照實際情況調整土建模型。（2）控制參數會簽。包括公共區與管理房間的裝修凈高及地面厚度參數、聯絡通道及出入口的裝修凈高及地面厚度參數、裝修線型參數、設備區走廊凈高、設備房間凈高及地面厚度參數、站臺門安裝預留空間參數、車輛運行限界參數、燈帶安裝預留空間參數、支吊架安裝預留空間參數等各單位會簽。（3）BIM管線綜合優化設計。按照“零碰撞”“400mm的檢修空間”“風管上、橋架中、水管下”“水管保溫”等原則，并考慮設備房間的放氣指示燈、通信廣播末端的位置布置管線，建立異形管件模型，管線要求避免穿越梁、板、柱（含構造柱），保證排布美觀、空間最優。（4）二次結構預留墻洞。按照管線類型、管線尺寸生成二次結構的預留墻洞圖。（5）支吊架布置。具體包括綜合支吊架和單專業支吊架的布置，建議由支吊架廠家根據管線模型進行深化布置。（6）房間及末端優化布置。根據廠家提供的BIM設備族庫（外立面的規格尺寸、接口形式要求與實物完全一致）進行管線設備連接，優化安裝空間，同時優化布置照明、噴頭、多聯機室內機等，避免空間沖突。（7）管線分段下料。按照風管、水管、線槽標段的長度進行分段，并生成管段編號，生成下料清單，對異形管件輔助生產要有尺寸標注的三視圖。（8）BIM管理平臺。搭建BIM管理平臺（Web端）進行車站土建、設備系統的合模輕量化處理，進行模型的剖切測量，信息查詢，滿足現場安裝人員的集中數字化交底。（9）BIM移動端App。滿足管理人員對現場安裝的質量檢查問題與安裝進度上報。（10）分類編碼設置。對于現場安裝完成的設備系統，在BIM模型中按照業務單位的設備設施分類編碼體系要求，設置資產編碼、位置編碼，能夠在BIM管理平臺中輸出資產清冊，在三權移交與竣工交付階段實現數字化移交。

3 BIM深化設計技術應用

3.1 現場土建復核

按照現場土建的復核要求，在現場布置建筑1m線，使用激光測量儀測量各樓層凈高；并結合現場的軸號復核相關結構的位置及尺寸。現場凈高測量如圖1所示，現場測量記錄表如圖2所示。

圖1 現場凈高測量（建筑1m線）

圖2 現場測量記錄表

3.2 控制參數會簽

按照控制參數類別，要求各參建單位進行提資，提資文件要求經過工點設計、裝修設計、設計總體、監理單位、建設單位聯合會簽，保證提資的有效性。公共區裝修線型參數如圖3所示，控制參數會簽單如圖4所示。

圖3 公共區裝修線型參數

3.3 BIM管線綜合優化設計

根據各專業提資圖建立管線模型，將各專業管線模型與土建模型進行集成，按照控制參數要求，進行管線綜合優化設計，根據水管保溫、裝修要求、現場土建實際情況、房間砌筑情況，進行管線綜合優化設計，要求保證零碰撞（假連接除外）；預留支吊架安裝空間，水管考慮保溫厚度、消防水管靠墻安裝；預留400mm以上的檢修空間，局部至少預留300mm；滿足裝修線型以及吊桿的安裝要求；管件不能穿越墻體，并且無法自動開墻洞；設備區走廊無吊頂區域，分層排列，整齊美觀；布置風口末端、閥門、三通等管件。BIM管線綜合模型如圖5所示。

3.4 二次結構預留墻洞

根據BIM管線綜合模型結合二次結構模型，生成二、三維墻體預留洞口圖。預留孔洞如圖6所示，二維墻洞圖如圖7所示。

3.5 支吊架布置

圖4 控制參數會簽單

利用支吊架廠家提供的支吊架族庫（與實際尺寸一致），分段布置綜合支吊架，保證支吊架的有效安裝空間。設備區走廊綜合支吊架布置如圖8所示。

3.6 房間及末端優化布置

圖5 BIM管線綜合

圖6 預留孔洞

圖7 二維墻洞圖

圖8 設備區走廊綜合支吊架布置

根據廠家提供的BIM設備族庫進行管線設備連接，優化安裝空間，同時對照明燈具、氣滅噴頭、多聯機室內機等末端進行優化布置，避免空間沖突。車站設備房間深化模型如圖9所示。

3.7 管線分段下料

為保證項目實際算量，設置相應標準及模板，并對BIM模型按照現場管線長度進行分段操作，確保模型與現場測量的一致性，并制作管段下料清單。進行管段的分段、編號與清單統計，清單直接移交管線加工廠家加工。管線分段如圖10所示，管段下料清單如圖11所示。

圖9 車站設備房間深化模型

圖10 管線分段

圖11 管段下料清單

4 BIM平臺管控

搭建BIM數據集成與管控平臺，基于“一張圖”（一個平臺界面），從施工現場、進度狀態、安裝質量、竣工交付等4個方面全面掌控建造過程，具體內容包括自動采集并掌控施工現場的環境監控數據、7d天氣預報以及天氣預警數據；制訂站后工程安裝計劃進度，采集實際進度，實現BIM安裝模擬與進度三色預警管控；掌控施工現場各類預警狀況與統計數據，包括監測預警、現場巡視問題、隱患排查記錄、進度預警狀況；掌控施工現場的人員構成與數量、月度機械數量、月度材料數量、月度計量支付、月度構配件設備檢驗狀況；接入施工現場監控視頻，并結合手工上傳視頻與照片的方式，掌握現場的實時施工狀態。BIM數據集成與管控平臺如圖12所示，BIM移動端瀏覽與質量隱患巡視如圖13所示。

5 BIM數字化移交

圖12 BIM數據集成與管控平臺

圖13 BIM移動端瀏覽與質量隱患巡視

在設備系統BIM模型中內置資產編碼、位置編碼兩個項目參數，按照業主單位資產編碼結構、位置編碼結構要求，根據設備系統的實際安裝位置，輸入資產編碼、位置編碼，自動輸出資產移交清冊，實現BIM數字化移交。資產編碼結構如圖14所示，位置編碼結構如圖15所示，BIM數字化清冊如圖16所示。

圖14 資產編碼結構

圖15 位置編碼結構

6 應用效果

呼市地鐵1號線西二環站后工程、南寧地鐵3號線02標機電和石家莊地鐵一號線06標段的BIM體系化應用實踐，形成了施工準備階段充分預演、施工安裝階段動態管控、竣工階段數字化移交的一體化應用流程，落地BIM在站后工程的應用價值。實現了如下突破：

圖16 BIM數字化清冊

（1）使用價值的落地。充分考慮了站后工程施工過程的限制因素，向前推導，制訂了一系列的BIM深化設計的技術應用點。在BIM模型基礎上自動生成孔洞預留圖紙、管線下料清單等，有效指導了現場安裝，降低了返工率，節約了工期；提供了現場安裝與BIM模型核查比對的工具，保證了現場安裝的質量。

（2）應用模式的創新。通過對BIM竣工模型設置構件的分類編碼，自動生成數字化資產清冊，直接進行BIM數字化移交，實現竣工即可清晰移交的目標，相對于傳統的資產移交，極大地減少了后續配合的工作量。該應用模式在城市軌道交通領域具有極大的推廣價值。

7 結束語

文章以站后工程安裝單位需求為導向，詳細論述了BIM技術在呼市地鐵1號線西二環站后工程、南寧地鐵3號線02標機電和石家莊地鐵一號線06標段的應用，通過規范站后工程BIM技術應用流程，保證了BIM指導現場、管控現場、數字化移交的落地實施，極大地提升了站后工程的安裝進度與質量，在移交實體工程的同時，直接移交一套數字化工程。