BIM技術在地鐵機電工程中支吊架安裝上的應用

汪劍，朱人平

（1.上海振華重工電氣有限公司，上海 200125；2.上海振華重工（集團）股份有限公司長興分公司，上海 200125）

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術的含義

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，而BIM技術是一個概念，是將建筑工程全壽命周期內的建筑工程信息整合到所建立的單一BIM模型之中。BIM技術在傳統2D平面繪圖的基礎上，加入空間因素形成3D模型，再融入時間進度信息和成本造價信息，可形成3D模型+1D進度+1D造價的五維建筑信息模型[1]，具有廣泛的應用前景。

1.2 BIM技術的特點

BIM技術作為一項新的技術，有其獨特的優越性，為建筑產業帶來了全新的流程變革，改變了傳統2D平面繪圖工作流程的諸多弊端，提升了BIM技術應用的價值，具體特點表現為如下幾方面。

1）可視化：BIM技術提供了可視化的思路，將以往各專業相互獨立的平面圖整合為單一簡單易懂的三維立體實物圖形直觀地展示在人們的面前，是一種能夠在構件之間形成互動性和反饋性的可視化。

2）協同作業：BIM的工作流程是將讓所有項目參與人員一起協同作業，同步所有作業是傳統作業所不允許的。BIM技術改變了現今建筑產業的普遍做法，增進了工程中各團隊之間的協同作業，更將之前各自為戰的專業納入統一平臺進行信息整合。

3）參數化：BIM技術運用數據庫的形式及參數化構件的概念有別于傳統的2D平面繪圖概念及工作流程。使用BIM軟件可以輕易維護材料的數量和工作流程，不同于以往需要人力來估算材料數量，不僅時間與流程準確，在某一方修改項目模型或是變動數量時，其他相關的圖面也可以即時地自動更新。

2 地鐵機電安裝工程概述

2.1 地鐵工程的組成

城市地鐵工程主要由土建工程和系統工程2大部分組成。其中，土建工程又分為車站（主體結構、附屬結構和砌體建筑）和區間土建工程；系統工程又可分為軌道系統、通信系統、信號系統、供電牽引系統、屏蔽門系統、防災報警（FAS）系統、設備監控（BAS）系統、自動售檢票（AFC）系統、電力監控（SCADA）系統、人防系統、車輛段及車輛系統、通風與空調系統、給排水系統、消防系統、動力照明系統，以及控制中心、電梯和自動扶梯等。

地鐵機電安裝工程主要由通風與空調系統、給排水系統、消防系統和動力照明系統組成，因BIM技術的引進，車站內的墻體砌筑工程也劃歸到機電安裝工程內，這樣可以改變傳統的施工工藝，建筑墻體一次砌筑成型，減少施工工序。

2.2 地鐵機電安裝工程的特點

地鐵機電安裝一般在土建主體結構完成之后。在施工之前，需要對土建結構、隧道進行實地勘察，對土建施工過程中可能出現的位置偏差進行測量復核，以確保土建結構的尺寸、位置符合設計要求。

機電安裝專業管線多且排布密集，需要采用管線綜合技術進行排布，施工作業難度大。除機電安裝系統自身的管線外，還有列車的牽引系統、接觸網、通信系統、信號系統、FAS系統、BAS系統等專業管線，致使安裝空間更加狹小，進一步增加了機電安裝的難度。

地鐵工程整體施工周期較長，但留給機電安裝工程的時間比較短，施工工期相對比較緊張，工程中的材料設備及控制系統一般都是比較先進的，且系統多、控制點多。在設備及系統安裝完成后，需要進行深度全面的調試工作，以達到盡可能早發現系統中存在的問題的目的，因此，調試工作量相當大，質量要求高，需要具有較高技術水平的工作人員來完成，對專業技術管理人員的要求也更高。

3 BIM技術地鐵機電工程支吊架安裝中的應用

在傳統的施工模式中，管線的支吊架采用圖紙測量、現場加工制作、安裝的方式，遇到管線未考慮到或支吊架碰撞等情況，需將已安裝的支吊架取下，再重新進行測量、制作、安裝。需要在現場劃分出材料加工區，不利于現場的規劃和文明施工管理，支架制作過程中焊接作業也會給施工場地帶來污染問題。將BIM技術運用到地鐵機電工程支吊架的安裝上，可以在BIM模型文件中布置支吊架的形式、數量及安裝位置，導出BIM成果文件，然后在預制化加工廠制作完成，以成品支吊架的形式運至施工現場，現場再按照BIM模型導出的安裝位置圖進行支吊架的安裝[2]。能夠有效地改善傳統模式的不足，避免碰撞問題，節約施工成本，縮短施工工期。

3.1 支吊架劃分及設置原則

地鐵機電安裝工程中的支吊架形式主要為綜合支吊架、組合支吊架和末端支吊架。支吊架沿管線方向每隔2m設置一副支吊架，局部干涉時可小于2m。

1）綜合支吊架：設備區走廊內各專業管線較多，且安裝空間狹小，各專業管線單獨設置支吊架施工比較困難，采用綜合吊架的形式可以很好地解決這個問題。

2）組合支吊架：公共區水管和橋架在同一垂直面上，采用組合吊架的形式，可以減少支吊架的布置數量，節約材料和安裝空間。

3）末端支吊架：未落在綜合支吊架和組合支架上的獨立風水電專業管線，設置末端支吊架。

4）區間支架：設置在隧道區間，用于區間水管及電纜橋架的支撐和固定。

3.2 支吊架布置成果文件

利用建模大師（機電）軟件在模型中沿管線方向逐個設置支吊架，并在支吊架旁設剖面，對支吊架進行調整并編號，規格形式相同的其編號也應相同，便于統計加工。支吊架設置完成后導出BIM成果文件，成果文件包含支吊架平面布置圖、支吊架明細表和各編號支吊架的剖面圖。

1）支吊架平面布置圖。從模型中導出DWG格式的支吊架平面布置圖，在CAD中將建筑底圖灰顯，再將支吊架平面布置圖與建筑地圖重合，標注支吊架位置信息，生成施工用的支吊架平面布置圖。

2）支吊架明細表。支吊架明細表從模型中導出時只保留支架的編號、數量及注釋等信息，其余用于篩選的參數隱藏，生成簡潔明了的支吊架明細表清單。

3）各編號支吊架剖面圖。將各支吊架的剖面圖在模型中按照明細表的順序排列，再將圖紙導出，對缺失的尺寸信息進行標注，生成提交版剖面圖。

3.3 支吊架預制

預制化加工廠在支吊架BIM成果文件的基礎上對其進行深化設計，選取支吊架原材型號規格尺寸，并提供受力分析報告，經設計院和施工單位確認后，再依據深化后的圖紙進行預制生產加工。圖1a、圖1b為深化設計前后的綜合支吊架剖面圖。

綜合支吊架考慮調整的靈活性，采用可調剛性支吊架的形式，而組合支吊架、風管支吊架、水管支吊架、橋架支吊架和區間支吊架采用固定支吊架的形式，用型鋼黑材焊接加工成型，再運送至鍍鋅廠整體鍍鋅，可以很好地保證支吊架的抗腐蝕性能。

圖1 支吊架剖面圖

3.4 支吊架安裝

施工現場依據支吊架的平面布置圖，提前在施工現場對各支吊架進行測量放線定位，確定各支吊架的安裝位置，然后對螺栓安裝位置進行鉆孔并安裝膨脹螺栓，成品支吊架運送至施工現場后，按編號將其分別運放于其所在的平面位置，最后再逐個進行安裝固定，直至所有的支吊架安裝完成。

4 結語

BIM技術在地鐵機電工程支吊架中的應用只是很小的一塊。隨著BIM技術的發展，其在建筑行業中的應用也越來越廣泛，表現出了強大的生命力，受到了建筑行業的青睞。地鐵機電安裝工程作為建筑行業中的一部分，又有著其自身的特點，施工周期較短，涉獵的專業范圍廣，影響因素多，交叉施工現象嚴重等。探索BIM技術在地鐵機電安裝工程中的應用落地，對改進傳統的工程管理模式和施工理念有重要的意義。