淺談BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝施工中的應(yīng)用

楊俊雨

中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司城鐵公司廣州分公司 廣東 廣州 511442

引言

城市軌道交通已經(jīng)成為人們出行的重要交通方式之一，給人們的工作及生活帶來(lái)了極大便利的同時(shí)，其對(duì)地鐵工程的安全、質(zhì)量和功能等要求也在不斷提高，尤其是與地鐵運(yùn)營(yíng)密切相關(guān)的機(jī)電安裝專業(yè)，其所應(yīng)用的技術(shù)設(shè)備、管線布置以及實(shí)現(xiàn)的功能變得越來(lái)越復(fù)雜，施工困難也在逐步增加。所以強(qiáng)化施工作業(yè)期間對(duì)現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地保證地鐵機(jī)電安裝施工的安全和工程質(zhì)量的提高，從而保證設(shè)計(jì)功能的完美實(shí)現(xiàn)。

1 BlM技術(shù)簡(jiǎn)述

BIM（建筑信息模型 Building Information Modeling）是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，把所有信息全部整合到建筑模型中，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，并將這些信息應(yīng)用于建筑工程的全生命周期的過(guò)程。BIM 技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)[1]。

通過(guò)BIM技術(shù)將項(xiàng)目從傳統(tǒng)的平面二維線條式的構(gòu)建形式轉(zhuǎn)化為三維可視化模型，以三維立體實(shí)物圖形展示在人們面前，使整個(gè)項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行，使人們更直觀地理解工程，方便優(yōu)化協(xié)調(diào)，提高溝通效率。

2 BlM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝施工中應(yīng)用的必要性分析

地鐵工程所含系統(tǒng)多，供配電系統(tǒng)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，機(jī)電系統(tǒng)與以上系統(tǒng)均有直接聯(lián)系，其本身施工內(nèi)容又包括：二次砌筑裝修、通風(fēng)與空調(diào)、給排水及消防、動(dòng)力與照明、綜合管線、ACS（門(mén)禁系統(tǒng)）等，不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員多，不同施工單位工序多，接口多，交叉多、干擾多。目前在大量地鐵開(kāi)工建設(shè)和城市交通擁堵的背景下，工程工期控制又緊，在施工建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)以下幾方面的突出問(wèn)題：①建筑圖和結(jié)構(gòu)圖就同一位置表示不匹配；②主體結(jié)構(gòu)上預(yù)留的設(shè)備或管線孔洞位置和尺寸錯(cuò)誤，甚至未預(yù)留；③平面圖和剖面圖表示不一致；④設(shè)備安裝位置、管線敷設(shè)路徑與主體結(jié)構(gòu)橫梁或構(gòu)造柱沖突；⑤現(xiàn)場(chǎng)各專業(yè)管線敷設(shè)標(biāo)高、位置存在沖突；⑥砌筑圖紙不標(biāo)注風(fēng)管、電纜線槽、水管等穿墻孔洞預(yù)留信息；⑦機(jī)房空間有限，設(shè)備和管線布置容易沖突。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)以上問(wèn)題再去協(xié)調(diào)，將耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，既制約施工效率又影響工程質(zhì)量，這就是筆者多年從事地鐵機(jī)電施工的真實(shí)感受。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠合理、有效地避免上述問(wèn)題。第一是在施工單位進(jìn)場(chǎng)前，利用BIM技術(shù)將各專業(yè)圖紙進(jìn)行綜合建模、方案預(yù)演，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整，有效降低沖突以及問(wèn)題的出現(xiàn)。第二是通過(guò)BIM三維模型進(jìn)一步提高和明確施工精準(zhǔn)度，降低施工中存在誤差，保證施工質(zhì)量。第三是應(yīng)用BIM技術(shù)將不同專業(yè)隊(duì)伍的作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行模擬優(yōu)化，提升工作效率。BIM技術(shù)應(yīng)用可以在精確計(jì)劃、精細(xì)施工、縮短工期、提升效率等方面發(fā)揮出巨大作用，使機(jī)電安裝施工的各方面效果得到大幅度提升[2]。

3 BlM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝施工中的典型應(yīng)用

3.1 在提高圖紙會(huì)審效率上的應(yīng)用

常規(guī)模式下，設(shè)計(jì)院提交圖紙后，各專業(yè)技術(shù)人員拿著圖紙?jiān)诓煌瑢I(yè)間進(jìn)行核對(duì)，深入現(xiàn)場(chǎng)排查問(wèn)題，不但耗費(fèi)大量精力，而且存在遺漏，又無(wú)法預(yù)測(cè)后續(xù)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

應(yīng)用BIM技術(shù)施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)提供的CAD圖紙完成各專業(yè)的模型建立，將不同專業(yè)模型進(jìn)行合并，通過(guò)模型的可視化特點(diǎn)，直觀、快速地發(fā)現(xiàn)圖紙間存在的問(wèn)題，及時(shí)與設(shè)計(jì)人員溝通進(jìn)行圖紙修正。提前完成設(shè)計(jì)圖紙的校核和優(yōu)化，減少后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工到哪問(wèn)題到哪解決到哪的弊端，提高了圖紙會(huì)審的效率和精細(xì)度。

3.2 在施工方案優(yōu)化和可視化技術(shù)交底上的應(yīng)用

地鐵車(chē)站一般為地下結(jié)構(gòu)，消防泵房和空調(diào)機(jī)房空間狹小，設(shè)備多，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，在設(shè)備和管線排布上將花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，如施工前通過(guò)BIM技術(shù)將消防、空調(diào)等專業(yè)施工方案進(jìn)行可視化的空間模擬，從中選擇最優(yōu)路徑來(lái)修正和確定設(shè)備及管線的布局，優(yōu)化施工方案，避免專業(yè)間管線路徑、標(biāo)高沖突以及檢修空間不足等問(wèn)題，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的同時(shí)做到了充分利用空間，美觀又適用，進(jìn)一步提高工程進(jìn)度與質(zhì)量。

機(jī)電安裝施工的工藝多、工法多，通過(guò)BIM技術(shù)以常規(guī)文字版安全技術(shù)交底為基礎(chǔ)制作成演示動(dòng)畫(huà)。在作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)前，進(jìn)行可視化技術(shù)交底，使作業(yè)人員直觀地了解施工內(nèi)容、工藝、工序，安裝過(guò)程中的質(zhì)量通病，以及存在的安全隱患、應(yīng)急措施等內(nèi)容，從視覺(jué)刺激上體會(huì)安全事故的危害，有條件的施工現(xiàn)場(chǎng)可布置多媒體設(shè)備進(jìn)行反復(fù)播放，有效地提高作業(yè)人員的安全隱患意識(shí)和應(yīng)急處置能力，確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全和工程施工質(zhì)量。

3.3 在優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合管線和綜合支吊架上的應(yīng)用

地鐵車(chē)站內(nèi)系統(tǒng)眾多，尤其是管線錯(cuò)綜復(fù)雜且空間及標(biāo)高有嚴(yán)格要求的設(shè)備區(qū)走廊以及站廳、站臺(tái)層公共區(qū)，經(jīng)常因管線之間的碰撞問(wèn)題導(dǎo)致返工整改。應(yīng)用BIM技術(shù)可以有效解決綜合管線排布難題。

具體做法：依據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)，首先根據(jù)各專業(yè)管線圖紙分別建立BIM模型，然后把各專業(yè)模型進(jìn)行合模，通過(guò)Naviswork 軟件碰撞檢查生成碰撞報(bào)告，結(jié)合綜合管線排布原則重新調(diào)整各專業(yè)管線的定位和標(biāo)高，根據(jù)調(diào)整后的綜合管線模型分類(lèi)設(shè)計(jì)綜合支吊架。最后在模型中選取施工復(fù)雜部位生成綜合管線剖面布置圖，作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的圖紙給施工人員最直觀的安裝參考。

地鐵車(chē)站機(jī)電安裝施工的跨專業(yè)合模極為重要，BIM合模實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享，有效促進(jìn)了不同施工單位間的相互溝通，提前解決碰撞問(wèn)題，避免不必要的糾紛以及因管線沖突引起的設(shè)計(jì)變更和返工，提高施工效率，縮短工期，控制成本，提高了空間有效利用率和工程品質(zhì)。

3.4 在提高機(jī)電安裝工程預(yù)制化裝配施工比例的應(yīng)用

施工高峰期間，車(chē)站內(nèi)可用于現(xiàn)場(chǎng)加工的區(qū)域極為緊張，現(xiàn)場(chǎng)加工不但費(fèi)時(shí)、廢料，而且要隨著公共區(qū)裝修進(jìn)度隨時(shí)的配合挪動(dòng)區(qū)域，安全文明施工也是難題。

應(yīng)用BIM技術(shù)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的材料及幾何尺寸對(duì)風(fēng)管、水管、電纜橋架以及各種支吊架進(jìn)行建模，采用工廠化或場(chǎng)外預(yù)制加工成標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)預(yù)制成品件均采用二維碼管理，二維碼包含預(yù)制件的尺寸、原材料、安裝位置等信息，安裝時(shí)方便查找和調(diào)配，施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)裝配式施工，既保證加工品質(zhì)的統(tǒng)一又解決費(fèi)時(shí)、廢料的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境也得到極大改善，實(shí)現(xiàn)高效施工管理。

3.5 整合各專業(yè)計(jì)劃，方便動(dòng)態(tài)統(tǒng)籌

機(jī)電各專業(yè)施工計(jì)劃和物資計(jì)劃，相對(duì)獨(dú)立又銜接，一個(gè)或多個(gè)專業(yè)計(jì)劃調(diào)整與滯后相當(dāng)于“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，極易造成專業(yè)間工序銜接錯(cuò)誤，造成返工、窩工現(xiàn)象。

通過(guò)BIM技術(shù)，將所有專業(yè)的作業(yè)計(jì)劃、各工序前置條件以相互間的邏輯關(guān)系進(jìn)行融合，通過(guò)模擬施工檢測(cè)出計(jì)劃不合理之處加以優(yōu)化。當(dāng)某些專業(yè)施工和物資計(jì)劃有調(diào)整時(shí)，系統(tǒng)依據(jù)邏輯關(guān)系自動(dòng)調(diào)整其他專業(yè)計(jì)劃，達(dá)到專業(yè)間計(jì)劃的相互匹配。另外，將設(shè)備生產(chǎn)進(jìn)度和材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間等數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，通過(guò)信息系統(tǒng)自動(dòng)推送功能使各部門(mén)隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度和物資供應(yīng)情況，及時(shí)調(diào)整相應(yīng)計(jì)劃，做到對(duì)計(jì)劃動(dòng)態(tài)統(tǒng)籌，避免線下未及時(shí)獲取信息或未及時(shí)溝通而影響施工效率。

3.6 提高管線孔洞預(yù)留的準(zhǔn)確度和砌筑施工質(zhì)量

機(jī)電安裝施工穿越設(shè)備區(qū)隔墻的管線繁多又集中，通常二次砌筑圖紙又不標(biāo)注管線孔洞預(yù)留的信息，常規(guī)方案一種是先安裝管線后墻體砌筑，但往往因部分管線離頂部或側(cè)墻距離過(guò)進(jìn)而造成砌筑收口困難。另一種是現(xiàn)場(chǎng)先預(yù)留孔洞后安裝管線，但往往因現(xiàn)場(chǎng)施工人員溝通配合不暢造成預(yù)留的孔洞位置或標(biāo)高不符合管線安裝要求，最終不是拆卸管線就是拆除墻體重新進(jìn)行組織施工。

此種情況就可以利用BIM技術(shù)，將各專業(yè)管線的模型和砌筑墻體模型進(jìn)行合模，精確計(jì)算出管線穿越砌筑墻體的具體位置，繪制生成砌筑墻體孔洞預(yù)留圖，砌筑作業(yè)人員嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行孔洞預(yù)留，既解決了砌筑難收口問(wèn)題又保證了孔洞預(yù)留的準(zhǔn)確性，從而大幅度提高施工效率和質(zhì)量[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合而言，地鐵機(jī)電安裝施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠有效地避免和解決大部分傳統(tǒng)問(wèn)題和困難；能夠充分利用平臺(tái)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，提高效率；能夠提高裝配化綠色施工比例，最大程度的降低材料消耗，節(jié)約成本；能夠利用數(shù)字信息建模技術(shù)，大大提高工程質(zhì)量和進(jìn)度。所以在地鐵機(jī)電安裝施工中，一定要加大對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，為傳統(tǒng)施工管理模式錦上添花，為地鐵施工行業(yè)能全面應(yīng)用創(chuàng)新性信息技術(shù)奠定新的基礎(chǔ)。