軌道交通機電安裝中BIM技術的應用分析

李新帥 張美德

摘 要：近年來軌道交通行業蓬勃發展，BIM技術作為一種新興技術在軌道交通行業中的應用也日漸廣泛。本文通過對BIM技術在軌道交通機電安裝工程中的實際應用和應用過程中所遇到的問題進行具體分析，為相關從業人員提供基礎探索及實踐經驗作為研究依據，促進BIM技術與實際工程管理的深度結合。

關鍵詞：軌道交通;機電安裝;BIM技術;實踐分析

中圖分類號：U239.5 文獻標識碼：A

0 引言

隨著BIM技術的日益發展和逐漸成熟，BIM技術與軌道交通機電安裝工程的設計、施工及管理工作的結合也越來越緊密。目前BIM技術在軌道交通機電安裝工程中主要應用在以下方面：管綜圖的調整優化、深化設計、基于BIM模型的施工技術交底、大型復雜設備運輸通道的模擬選擇、各類材料的工廠化預制、土建施工誤差影響的預處理、各類復雜泵房機房的預拼裝及一體化安裝、工程量的計算及勞務結算的管理。以下將對BIM技術在工程實踐中的應用及應用過程中所發現的問題進行具體分析。

1 管綜圖的調整優化

目前BIM技術在設計階段的應用主要有設計單位應用BIM軟件按照管綜圖進行建模分析及施工單位提前介入配合設計單位進行建模分析兩種方式。在設計階段，利用3D模型掃描技術建立基礎的地鐵站點主體結構的BIM樣本文件。在BIM樣本文件的基礎上，按照綜合管線圖中各專業的管線設備標高，機電工程各專業間進行協同配合建模。建模完成后各專業進行統一合模，重點針對合模過程中各專業間產生的管線交叉碰撞問題進行調整優化。設計單位進行BIM建模的過程能夠及時發現并有效的解決各專業之間的管線交叉碰撞問題，提高設計效率的同時能夠有效提高空間利用率提升整體設計效果。此過程針對綜合管線圖的調整優化可以加快設計進度，完全暴露出設計過程中產生的管線交叉碰撞的問題，減少后期施工過程中由于此類問題導致的設計變更，加快施工進度。同時施工單位在協同設計單位進行建模的過程中可以更加深入的與設計溝通理解設計意圖，更加清晰有效的制定后續的施工進度計劃，為后期施工提供方便。因此，當前軌道交通項目實施過程中施工單位對于提前介入配合設計單位進行BIM模型的建立對施工圖進行優化調整抱有極大的積極性。

2 深化設計

在實際設計過程中，BIM模型的建立可以更加直觀的呈現出設計圖紙的設計效果，有利于設計人員在設計過程中對復雜系統及管路進行深化設計。在深化設計方面，通過BIM技術建立的BIM模型可以更加清晰的將設計效果展現出來，同時也可以將設計過程中存在的一些不合理的問題及矛盾暴露出來，這是傳統的平面設計圖紙所不具備的優勢。目前在深化設計過程中，設計單位、施工單位及部分設備材料供應商也在結合BIM技術進行開展。BIM技術在深化設計方面的應用也在不斷深入，日趨成熟。

3 基于BIM模型的施工技術交底

在傳統的施工過程中，施工技術交底主要采用圖文的方式進行交底。此種方式過于依賴交底方的表達及被交底方的經驗，容易出現被交底方未能完全理解交底方的意圖導致技術交底未能完全落實的情況。在這種情況下容易造成各勞務隊伍之間的施工工藝難以做到完全統一，同時也導致了現場發生安全事故的概率增加。以往為了應對這種情況，只能依賴于技術人員加強現場巡查力度，加深施工技術交底的講解深度來防止此類問題的發生。在施工技術交底的過程中應用BIM技術則可以完美解決這一問題，利用圖文的方式結合BIM模型的3D效果可將技術交底中的各項施工細節及注意事項清晰的體現在被交底人的眼前，有助于施工技術交底的完全落實及施工工藝的有效統一。BIM技術在施工技術交底過程中的應用也是BIM技術與現場實際施工相結合的一項成功探索，也為后續在其他方面的應用提供了經驗。

4 大型復雜設備運輸通道的模擬選擇

在大型復雜設備進場前，運輸通道的選擇和預留是一件極其重要的事項。在以往的施工過程中，運輸通道主要依靠現場施工管理人員的個人經驗，結合現場各專業的施工進度進行選擇和預留。在這種傳統模式下就要求現場施工管理人員必須能夠深度了解現場情況有效掌握各相關專業的施工進度，而在當前軌道交通行業工期普遍較緊的情況下現場施工現場條件瞬息萬變各專業施工進度也是一日千里，協調各專業預留大型設備運輸通道的難度與日俱增，這就導致現場管理人員很容易錯過大型設備的最佳入場時間。而在將BIM技術應用到大型復雜設備運輸通道的選擇上之后，通過建立施工現場BIM模型現場管理人員可以通過設備廠家提供的設備BIM模型或設備各種規格參數制定多種運輸方案及備選方案，根據現場實際施工進度情況選擇合適的運輸方案并合理安排設備的進場時間。

5 各類材料的工廠化預制

在軌道交通機電安裝工程中，施工涉及到的風水電專業中的風管、水管及橋架在以往的施工管理模式下材料的排產及生產主要是按照施工圖紙以標準件的形式進行。對于在實際施工過程中圖紙拐點前處需要的直線段長度小于標準件的材料以及區間中隧道弧度處的消防管道長度小于標準件的情況，通常直接利用標準件進行現場改造。此種施工方式造成了大量的風管、水管及橋架的材料浪費，且現場加工改造很難保證材料整體質量，而BIM技術在此過程中的應用就顯得極為重要。通過BIM模型的建立，在材料排產的過程中管理人員可依據BIM模型提前對此類非標準件進行按需排產及工廠預制加工。通過對非標準件的預制加工可以有效的減少現場的材料浪費，節約材料成本及改造過程中的人力時間浪費，保證材料質量的同時有效提高了施工現場的施工效率。BIM技術在軌道交通機電工程各類材料工廠化預制加工方面的應用對于施工單位的成本管理及進度管理具有重要意義，同時也是BIM技術理論與實踐相結合由落地不斷走向成熟的重要體現。

6 對于土建施工誤差影響的預處理

軌道交通機電安裝工程基于土建及砌筑的結構面進行安裝，土建及砌筑施工過程中往往存在著不可避免的細微誤差。以往的施工過程中機電工程施工單位依據施工藍圖進行施工，在各種系統及管道末端往往會出現大量的可以預見的累積誤差。在BIM技術與實際施工相結合的過程中，利用BIM三維模型掃描儀掃描土建實際結構完成面建立BIM模型，與土建及機電的設計圖紙進行對比提前發現土建施工誤差并對機電安裝圖紙進行優化，對于各系統及管道的末端誤差累積處的非標準異形件進行提前排產及工廠加工預制。將BIM技術應用到對土建誤差影響的預處理工作上，有效的解決了施工現場機電安裝遇到土建結構與施工藍圖不符造成的設計變更及停工損失，提高了現場的施工效率。

7 各類復雜泵房機房的預拼裝及一體化安裝

各類復雜泵房及機房的管路安裝在施工藍圖上通常是以系統圖的方式來體現，這就對現場勞務作業人員的技術素質產生了極大的要求，對于現場的完工效果及施工單位的工藝管理也是一項挑戰。現場施工過程中，作業人員對系統圖的理解、現場管路的排布及各種復雜管道部件的加工改造也是一項極其繁瑣復雜的工作。通過BIM模型的建立，在建模過程中對各種管路及部件的安裝位置進行預先排布，在保證了工藝統一的前提下也使得完工效果更加美觀。同時，通過BIM模型完成對機房中各類異形件的排產及工廠化加工預制。在各類異形件及管道部件到場現場條件準備到位后，依據BIM模型對復雜系統及管路部分進行預拼裝，拼裝完成后對機房進行一體化模塊安裝。在實際施工過程中將相似兩站點通風空調機房安裝過程進行對比，利用BIM模型進行地鐵的通風空調機房預拼裝后模塊化安裝可節省60%左右的施工時間，在保證安裝效果的同時提高了施工現場設備的安裝效率。

8 工程量的計算及勞務結算的管理

BIM模型建立完成后，可在BIM模型中自主選取某個系統或需要計算工程量的部位直接由BIM軟件進行工程量的計算及生成。利用BIM軟件進行工程量的計算不僅減少了工程師工作量，也避免了人工計算工程量過程中的誤差。同時依據完成后的BIM模型，施工現場管理人員可在BIM模型上對現場的實際施工進度進行標注。在BIM模型中可以更加直觀的展現出現場的施工進度，方便現場施工管理的同時結合BIM軟件工程量的計算功能也可以更加方便的實現勞務結算的管理工作。

9 BIM技術與現場施工的結合問題

BIM技術在城市軌道交通機電工程施工中應用的不斷深入的同時，也暴露出了BIM技術理論與實踐相結合過程中的一些問題。BIM模型建立后，現場實際施工過程中無法保證完全按照BIM模型分毫不差的進行安裝。在此類不可避免的施工誤差的累積作用下，最終便會在管道或系統末端處體現出與BIM模型的差別。若在實際施工過程中完全按照BIM模型進行材料的排產及異形件的工廠化預制，則會出現系統及管路末端預加工完成的異形件無法使用的浪費現象。目前對于這一問題，各施工單位普遍在排產時將系統管路末端預留一個標準件的長度以待后期進行安裝累積誤差的修正工作。同時，BIM技術作為一項新興的專業技術對于相應的BIM專業人才要求極高。BIM專業人才不僅需要熟練掌握BIM專業軟件的應用，還要能夠熟練掌握各專業的各種規范要求并且需要具有相當的現場施工經驗。在BIM技術與軌道交通機電安裝行業施工管理過程結合的愈加緊密的時候也反映出BIM專業技術人員短缺的問題。

10 結語

隨著軌道交通行業的不斷發展，BIM技術在軌道交通工程的應用過程中大放光彩。相關項目從業者深切的感受BIM技術發展所帶來便利的同時，也在對BIM技術的應用領域及實踐落地不斷的進行探索，在不斷探索積累經驗解決問題的同時也為BIM技術更規范更廣泛的應用奠定了基礎。

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