BIM技術在鐵路公網設備安裝中的應用

池熙霖

（中鐵二十四局集團上海電務電化有限公司，上海 200000）

1 引言

隨著社會經濟及科技的發展，移動電子設備如智能手機和平板電腦的迅速普及，移動支付、網絡社交等網絡活動使人們的生活更便捷、豐富多彩，人們對無線網絡覆蓋質量提出了更高的要求，為滿足乘客對無線網絡的需求，增加市場競爭力，移動公司對福廈、廈深鐵路的隧道進行公網（TD-LTE網絡和FDD-LTE網絡）無線信號全面覆蓋，對原設備站點進行500米增站補強施工作業。

設備安裝及布放纜線是本項目最重要的施工環節之一，直接影響站點開通率及網絡覆蓋質量。本項目屬于營業線施工，存在施工計劃申報流程繁雜、施工天窗申請不可控、施工天窗點內時間短、工效低等困難。通過研究使用先進的BIM技術，可以有效提高天窗點施工效率，有效利用寶貴的天窗點時間，科學、合理、美觀地安裝設備及布放纜線。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM)是基于三維數字技術的建筑業信息化發展技術，具有強大的三維可視化、協同性和信息提取的特點，它以三維數字技術為基礎，結合設計圖紙及現場測量的數據，建立三維立體的數據模型，將傳統二維平面圖線條式的構件轉化成三維的立體實物圖形，呈現在工程技術管理人員的面前，使工程技術人員更加深入理解設計意圖，并高效制定出最佳的施工方案，在提供施工效率、縮短工期的同時，減少返工，節約施工成本，實現精細化管理。BIM技術因其具有可視化、協調性、模擬性等優點，必將代替傳統二維圖紙，引發建設領域新變革。

2 工程概況及重難點

2.1 工程概況

福廈鐵路北起福建省省會福州市，向南途經福清市、莆田市、泉州市到達廈門市，線路全長287.882km，共有隧道43座，覆蓋隧道總長約為49.427km，占線路長度的17.17%。廈深鐵路北起福建省廈門市，途經漳州市后進入廣東省潮州、汕頭、揭陽、汕尾、惠州到達深圳市；其中福建段線路長度99.977km，共有隧道18座，覆蓋隧道總長約為32.691km，占線路長度的32.70%。福廈鐵路及廈深鐵路將福建經濟最活躍的城市與長三角、珠三角相連，是福建海西經濟區經濟發展的大動脈，為福建海西經濟騰飛奠定堅實的基礎。

2.2 工程難點

營業線必須申請天窗，必須在天窗時間內施工作業，導致營業線施工難度大，表現在：（1）天窗點施工效率低，天窗時間均為凌晨12點至凌晨4：00。這個時間段是人體睡眠時間，因此在此時段施工體力下降、注意力無法集中，導致施工效率低。（2）天窗申請且天窗時間無法預計，天窗時間只能在每天下午4：30分才能確定，為確保施工進度，施工人員必須每天待命，導致誤工率非常高；（3）天窗時間短，每個天窗時間最多只有4個小時，導致可施工時間非常短；（4）線路長，柵欄進口距離施工作業地點遠，在寶貴的天窗點時間內，步行到達施工作業地點耗費大量時間，導致可施工時間進一步縮短。

按傳統的二維圖紙進行設備安裝及布放纜線，存在以下困難：

（1）現場測量占用寶貴的天窗時間，降低施工效率。在傳統二維設計圖紙、配線圖中的纜線等均為預估長度，與現場實際使用情況存在較大偏差，無法應用于實際施工，因此，需現場施工人員先進行現場測量后，方可安裝設備及敷設纜線。然而，現場施工人員只能在有限的天窗時間內方可進行測量，占用寶貴的天窗時間，從而降低施工效率。

（2）線槽、鋼管對纜線長度的精確度要求高。以往同類工程項目中，纜線在布放過程中需滿足相關規范標準的彎曲半徑，布放完畢后若有冗余，可直接盤繞固定在墻壁上或者重新裁剪，但本項目的設計方案使用線槽、鋼管固定及防護纜線，冗余的纜線無法在有限的線槽、鋼管內盤繞，重新裁剪纜線不僅造成材料浪費，也浪費寶貴天窗時間，因此，本項目對纜線長度的精確度要求高。

（3）纜線易交叉。現場施工人員迫切地想在有限的天窗時間內完成工作，由于設備安裝完畢后，所需布放纜線種類較多，如：尾纖、電源線、地線、1/2饋線等。現場施工人員在有限天窗時間內進行現場測量后，憑借傳統二維設計圖紙及自身經驗進行預估纜線長度及布放纜線，偶爾出現纜線交叉，需進行返工，極大地浪費人力、物力、天窗時間，降低施工效率。

（4）天窗申請難，難以進行深入的技術交底。由于本項目點多線長，涉及建設單位的五個地市分公司，如福州市、莆田市、泉州市、廈門市、漳州市，營業線施工存在施工計劃申報流程繁雜、施工天窗申請不可控等制約因素，因此，難以深入地對各地市現場施工人員在寶貴的天窗時間內進行技術交底。

3 BIM技術應用

通過使用BIM技術，并結合現場實際情況，將傳統的二維設計圖變為更直觀、更全面的三維立體圖，在天窗時間以外就可進行設備安裝及布放纜線的方案模擬，不僅可以全面深入地考慮設備最小安裝間距、纜線彎曲半徑、整潔美觀度等因素，還可以提前發現方案中存在的各類問題，優化調整最佳的纜線敷設方案。

（1）設置場景。由于設備安裝于隧道內的洞室內壁或隧道外通信機房外壁，因此，根據現場實際情況，需在BIM模型中設置不同場景，以便切實地確定設備及纜線布放方案，而非紙上談兵。

（2）設備最小安裝間距。為滿足散熱及維護空間的要求，RRU拉遠設備存在最小安裝間距的要求，因此，在BIM模型中首先應設置RRU拉遠設備，然后，再設置其他設備，其他設備與RRU拉遠設備的間距需符合要求。

（3）模擬纜線布放。由于在實際施工中，必須先安裝線槽及鋼管后，方可進行纜線敷設，否則，無法比選不同的纜線敷設方案，二次施工還可能損壞已敷設的纜線，嚴重降低施工效率。通過使用BIM技術，可以不拘泥于現場實際施工工序，脫離線槽的束縛，首先，進行模擬纜線布放，若纜線布放方案不理想，還可以調整相關設備的安裝位置。通過比選不同的纜線布放方案，全面深入地考慮纜線彎曲半徑、美觀度等因素，從而優化調整出最佳的纜線敷設方案，提高工作效率。

（4）模擬線槽及鋼管防護。通過使用BIM技術，根據確定的設備安裝及纜線布放方案，結合不同場景，模擬出線槽及鋼管安裝位置及長度，使其能實際運用于現場。

4 本項目中BIM技術作用

本項目通過使用BIM技術，按傳統的條件進行設備安裝及布放纜線存在的問題都迎刃而解，BIM技術的作用主要體現以下方面：

（1）減少現場測量所需的時間。由于使用BIM技術模擬的設備安裝及纜線布放方案，結合設計圖紙及現場實際情況，因此，現場施工人員可以將BIM技術制定的方案直接運用于現場，有效地減少現場施工人員進行測量的時間。

（2）準確地統計出纜線的長度。通過BIM技術模擬出的模型精度高，可以直接導出各類纜線的使用長度，使得現場施工人員能在天窗時間點前準備好相關纜線，特別是1/2饋線，可以提前制作接頭，節省寶貴的天窗點時間，提升施工效率。

確定最佳方案的BIM模型后，可以利用BIM技術軟件，可以直接導出纜線等材料的使用明細表，結合項目工期安排、現場施工人員情況等信息，編制出切實可行的物資需求及采購計劃，從而精準把控材料采購時間及數量，避免因材料采購過多導致浪費，或者因材料不足導致誤工；同時，該使用明細表還為實行限額領料提供依據，實現精細化管理，達到成本控制目標。

（3）避免纜線交叉。通過使用BIM技術，在模擬纜線布放方案過程中，能以可視化的方式，對纜線交叉、彎曲半徑等問題進行針對性的優化調整，解決傳統二維平設計圖無法直觀發現纜線交叉的問題，避免因纜線交叉而導致返工。

（4）深入的現場交底。利用BIM技術特點中的三維可視化，可以在天窗時間外可以對五個地市的現場施工人員進行全面深入的技術交底。通過視頻和圖片的方式，向現場施工人員全面深入地介紹設備安裝的技術質量要求、施工工藝方法及相關質量安全措施等，使現場施工人員身臨其境，確保所有現場施工人員在施工前對施工的過程認識清晰，做到施工過程中胸有成竹、從容有序，使得現場設備最小安裝間距、纜線彎曲半徑在滿足相關規范標準的前提下，整潔美觀度得到提升，嚴格控制施工質量，樹立良好的企業形象。

圖1 隧道內效果圖

圖2 隧道內完成情況圖

圖3 隧道外效果圖

圖4 隧道外完成情況圖

5 結語

本項目利用BIM技術，將傳統的二維平面圖轉化為更直觀、更全面的三維立體圖，高效地尋求出設備安裝及纜線敷設方案，深入地進行技術交底，避免因纜線交叉而造成的返工，很大程度上提高天窗點施工效率，減少了人力物力的浪費，對精細化管理及標準化施工極具建設意義。