青島地鐵4號線福州路站機電專業BIM技術應用

覃 新

青島地鐵4號線福州路站機電專業BIM技術應用

覃 新

（中鐵二院工程集團有限責任公司 成都 610031）

近年來，BIM技術在地鐵建設領域得到逐步發展應用。與傳統二維設計方式相比，地鐵機電系統設計、施工采用BIM技術具有比較明顯的優勢：一是通過應用BIM技術，在方案設計階段對機房及設備房間進行有效優化，使得車站土建設計方案更為準確、合理；二是BIM技術可大幅提高機電專業設計的準確性和精細度，提升設計質量；三是通過BIM精確設計，實現工廠預制化生產和裝配式安裝施工，實現施工現場無切無焊，大幅度提高機電工程安裝的質量，減少機電返工造成的浪費，最終實現地鐵機電設備“無差錯”安裝。青島地鐵4號線福州路站機電專業完全采用BIM技術進行正向設計，為后續地鐵車站應用BIM技術提供了有益的參考。

地鐵；BIM；機電

0 前言

隨著經濟和城市的發展，我國地鐵建設目前正處于快速發展時期。但是，現階段地鐵機電專業的設計、施工仍然處在相對粗放的狀態，主要存在如下問題：

一是設計仍停留在各專業各自進行二維設計的水平，設計精細度不夠，不同專業施工圖錯、漏、碰、缺嚴重，需進行大量的現場協調和修改；

二是受現有設計手段的制約，設計圖中各設備、材料布置難以精確表達，無法做到工廠預制化生產、現場組裝，造成大量的現場管道切割、焊接等操作，施工現場臟亂差，施工水平低、管理難度大。

當前，部分地鐵車站開展的機電BIM設計采用的是由二維設計圖紙進行“翻模”構建三維模型的方式，該種方式主要目的是進行管線的碰撞檢查，無法完全體現BIM設計的優勢。青島地鐵4號線福州路站機電專業均采用BIM技術直接進行三維正向設計，通過BIM技術正向設計的應用提高機電專業設計水平，實現地鐵機電系統施工安裝“一體化設計”、“無錯差”、“工廠化制造”、“現場無焊接、無切割”、“現場組裝”，最終從根本上解決地鐵機電系統施工安裝所存在的問題。

1 項目概述

福州路站是青島地鐵4號線的第10座車站，為地下二層島式暗挖車站，該站也是4號線機電專業BIM技術應用的樣板車站。福州路站在方案設計階段機電BIM設計即介入開展工作，利用BIM模型配合土建專業對機房、設備房等區域進行合理設置，優化車站布局。在機電施工圖設計階段，以土建專業提供的二維施工圖藍圖及采用Bently（本特利）軟件創建的土建模型為基礎，通過機電專業BIM軟件Rebro（萊輔絡）構建機電BIM模型，在綜合了風、水、電及強、弱電等各專業模型基礎上進行管線綜合、點位綜合各專業空間協調等工作，創建了精確的機電模型。

2 BIM應用

（1）方案設計階段

在方案設計階段利用BIM技術對車站建筑方案進行優化，提升對車站建筑空間的有效利用，減小車站面積，使車站建筑方案更合理、更有效，是BIM技術應用的一個突出優勢。方案設計階段，福州路站在車站現有建筑、結構圖紙的基礎上，完成機電專業初步建模，包括必要的建筑結構模型，即三維可視化與多專業（建筑、結構、通風空調、給排水、動力照明等）空間建模，借助BIM模型對車站機電方案進行合理優化。優化內容主要包括：①利用BIM模型探討機房合理位置；②利用BIM模型優化機房的面積和層高；③利用BIM模型優化設備區各機電房間的設置位置及面積。

福州路站原車站設計總長度為203m，借助機電BIM模型對車站機房及設備區房間的優化、調整后，車站總長度縮減為200m，車站長度減少3m，縮減站內建筑面積125.4m2，節約土建投資約188萬元。車站方案優化調整如圖1所示。

圖1 福州路站車站方案優化調整示意圖

（2）施工圖設計階段

本階段，首先根據土建二維施工藍圖采用Bently（本特利）軟件創建車站土建BIM模型。通過IFC將Bently（本特利）BIM模型轉換為機電專業Rebro（萊輔絡）BIM模型。

圖2 福州路站車站土建模型

結合車站土建方案及各專業系統設計方案進行車站機電專業系統原理圖的設計。利用二維系統原理圖及土建BIM模型，各機電專業開展BIM正向設計工作，通過機電專業BIM軟件Rebro（萊輔絡）進行車站機電BIM模型的構建工作。福州路站機電專業BIM初始模型如圖3、4、5所示。

圖3 福州路站車站通風空調模型

圖4 福州路站車站給排水模型

圖5 福州路站車站動力照明模型

以各專業建立的BIM模型為基礎，建立車站管線綜合BIM模型。通過Rebro（萊輔絡）BIM軟件對管線綜合模型進行碰撞檢查，根據碰撞檢查結果對管線進行優化調整，并將優化調整方案反映到各專業BIM模型中，得到各專業最終施工圖BIM模型。將BIM模型導出生成二維圖紙，進行必要的尺寸標注及說明后，即得到二維施工圖圖紙。施工單位根據機電施工圖BIM模型開展模型的施工深化工作，生成機電產品裝配圖及訂單圖，開展機電設備、材料的工廠預制化加工生產，加工生產的成品運輸至現場進行裝配式安裝施工，做到施工現場的無切割、無焊接及高效安裝。

圖6 福州路站管線綜合初始模型

圖7 福州路站管線綜合調整模型

3 應用總結

青島地鐵4號線福州路站機電BIM設計工作是地鐵車站機電專業采用三維正向設計方式的一次有益嘗試和探索，對于后續地鐵車站開展機電專業BIM技術應用提供了一定的參考。在項目實施過程中，對BIM技術在工程建設中所起重要作用的認識不斷加深，對BIM技術應用我們總結以下經驗：

（1）BIM技術應用的最終目標是為工程服務，BIM技術對于提高設計、施工質量，實現工程降本增效具有重要作用。

（2）BIM介入時機最好是從方案設計階段就開始介入。通過BIM技術應用，達到地鐵車站空間的合理布置及使用，從而控制工程規模的目的。

（3）BIM模型應該在不同參與方中及時共享，模型重復利用次數越多模型發揮的價值業績越大。

（4）BIM模型要精細化。精細化的模型才能出精細化的圖紙，也才能使工廠預制化生產、裝配式安裝施工成為可能。

[1] GB 50157-2013,地鐵設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[2] GB 50490-2009,城市軌道交通技術規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.城市軌道交通工程BIM應用指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2018.

Application of BIM Technology in Mechanical and Electrical Specialty of Fuzhou Road Station of Qingdao Metro Line 4

Qin Xin

( China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd, Chengdu, 610031 )

In recent years, BIM Technology has been gradually developed and applied in the field of subway construction. Compared with the traditional two-dimensional design, BIM Technology has obvious advantages in the design and construction of Metro electromechanical system. Firstly, through the application of BIM Technology, the computer room and equipment room are effectively optimized in the scheme design stage, which makes the station civil design scheme more accurate and reasonable. Secondly, BIM Technology can greatly improve the accuracy and precision of mechanical and electrical professional design, and improve the design quality. Thirdly, through the accurate design of BIM, we can realize the factory prefabrication production and assembly installation construction, realize the construction site without cutting and welding, greatly improve the quality of mechanical and electrical engineering installation, and reduce the waste caused by mechanical and electrical rework. Finally, "error free" installation of Metro electromechanical equipment could be realized. The mechanical and electrical specialty of Fuzhou Road Station of Qingdao Metro Line 4 fully adopts BIM Technology for forward design, which provides a useful reference for the application of BIM Technology in subsequent subway stations.

Metro; BIM; electromechanical

1671-6612（2020）06-711-05

TM617

A

覃 新（1981.9-），男，高級工程師，E-mail：13953939@qq.com

2020-10-15