BIM技術(shù)在地鐵車站機電綜合管線排布施工中的應(yīng)用

摘要：地鐵車站的機電安裝工程中，主要是涉及到通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等施工內(nèi)容。以某地鐵站建設(shè)項目作為研究案例，對綜合管線的布設(shè)問題進行優(yōu)化完善，保證預(yù)留孔部位設(shè)計的合理性。對車站內(nèi)的碰撞點進行統(tǒng)計，總結(jié)出不同機電系統(tǒng)管線安裝過程中產(chǎn)生碰撞點的影響因素。

關(guān)鍵詞：地鐵工程；機電安裝；BIM技術(shù)；綜合管線

0" "引言

城市化發(fā)展的腳步大幅度加快，有效的推動了城市交通事業(yè)的進一步發(fā)展，車站建設(shè)作為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵影響因素，對城市交通狀況造成的影響很大。地鐵建設(shè)過程中，必然會涉及到機電安裝工程，而機電安裝過程中不同機電系統(tǒng)同時布設(shè)，存在一定的難度。如何在有限的空間內(nèi)將復(fù)雜的機電系統(tǒng)有序排布，是施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

1" "工程概況

某地鐵線建設(shè)工程為東西走向，鐵路建設(shè)總長度為35.341km，地鐵沿線總計需要建設(shè)13座車站。因項目規(guī)模較為龐大，為了保證管線排布的合理性，現(xiàn)使用BIM技術(shù)對地鐵車站的機電綜合管線排布進行管理。應(yīng)用BIM技術(shù)可以有效提高施工效率，縮短施工工期，降低施工單位承擔(dān)的成本，提高施工質(zhì)量，確保整個項目順利竣工。

2" "模型建立

結(jié)合該項目的施工特點，有針對性的選擇建模軟件，并編制出科學(xué)完善的建模管理標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過全面的考慮以后，為了保證模型與實際情況相互匹配，本文選擇使用Revit軟件進行建模。在實際建模時，需保證研究模型的深度滿足設(shè)計、施工的需求，將各種施工技術(shù)參數(shù)錄入模型中。為體現(xiàn)出應(yīng)用技術(shù)的強大性，在施工起始階段就開始應(yīng)用BIM技術(shù)，委派專業(yè)的技術(shù)人員進行建模，對設(shè)計單位提供的設(shè)計圖紙進行掃描，從而完成“翻模”。

模型構(gòu)建完成以后，則應(yīng)該選擇模型內(nèi)的功能，模型功能選擇采用的是Navisworks軟件，該軟件可以將模型以NWC格式導(dǎo)出系統(tǒng)外部。該項目中的土建工程研究模型與機電工程研究模型，可以利用Navisworks軟件構(gòu)建出管理標(biāo)準(zhǔn)選擇樹。

3" "模型碰撞檢測

3.1" " 檢測流程

技術(shù)人員借助軟件內(nèi)置的clash detective功能，實現(xiàn)對模型碰撞點的檢測目標(biāo)。其檢測具體流程為：一是結(jié)合實際需求，合理的選擇不同的檢測專業(yè)。先檢測系統(tǒng)不對內(nèi)部的碰撞問題進行檢測，直接選取系統(tǒng)中兩個不同的文件進行檢測。檢測工作結(jié)束以后，系統(tǒng)會自動對各個文件的碰撞點進行檢測。二是選擇合適的碰撞檢測的類型。其可以細(xì)分為硬性碰撞、保守性碰撞、重復(fù)性碰撞、間隙式碰撞等不同類型。其中，硬性碰撞與間隙式碰撞屬于是經(jīng)常使用的碰撞類型。硬性碰撞是指模型構(gòu)件相互之間產(chǎn)生的直接性接觸。

當(dāng)硬性碰撞檢測完成以后，施工單位的管理人員應(yīng)該對模型作深入檢查，嚴(yán)格按照施工管理要求布設(shè)管線。布線時需注意：不得將通風(fēng)管的通風(fēng)口設(shè)置在電氣設(shè)備的上側(cè)；保溫層的厚度需滿足保溫隔熱管理要求，且風(fēng)管之間的間距必須滿足現(xiàn)行管理規(guī)范的基本要求。管道間隙碰撞檢測如圖1所示。

3.2" " 設(shè)置碰撞條件并調(diào)整

碰撞選項中，額外設(shè)置間隙式碰撞類型，在研究模型中選擇，并確定出需要進行檢查的管道。一般在選擇項中選取“當(dāng)前選擇項”。不管是采用硬性碰撞檢測方法，還是選擇使用間隙時碰撞檢測方法，都應(yīng)該提前設(shè)置碰撞條件，確定公差值。公差值對于硬性碰撞與間隙式碰撞產(chǎn)生的作用存在一定的差異性。以硬性碰撞而言，公差是指不需要考慮碰撞點相互之間的距離。而對于間隙式碰撞而言，公差值主要是指兩個構(gòu)件之間的最小間距，假若兩個構(gòu)件的距離小于公差，就可以斷定出現(xiàn)了碰撞點。

在具體管道進行碰撞檢測時，設(shè)置公差值可以參照設(shè)計文件的要求進行設(shè)置，比如，管線通道的間距至少為25cm。可借助系統(tǒng)提供的審閱功能，對管道之間的距離進行檢測。系統(tǒng)檢測完成以后，檢測結(jié)果會顯示在屏幕中。利用檢查結(jié)果來分析管線通道的間距設(shè)置是否具備合理性，假若不具備合理性，則需要對模型內(nèi)管道的分布狀況進行優(yōu)化調(diào)整。模型調(diào)整如圖2所示。

4" "碰撞檢測報告編制

碰撞檢測完成后，技術(shù)人員需要編制碰撞報告，碰撞報告可以為設(shè)計變更提供依據(jù)。將碰撞報告發(fā)送給設(shè)計人員，由設(shè)計人員結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，對施工單位提出的設(shè)計變更內(nèi)容進行確認(rèn)。對施工單位提出的無法進行變更的內(nèi)容，進行優(yōu)化設(shè)計。

該項目的四方參建單位可以結(jié)合碰撞報告表格，確定出模型的設(shè)計變更內(nèi)容、優(yōu)化設(shè)計方案。碰撞報告表格可以細(xì)分為以下幾種類型：設(shè)計變更類型、優(yōu)化設(shè)計類型。其中，優(yōu)化設(shè)計類型的表格是施工單位提出的設(shè)計變更申請，由設(shè)計單位進行確認(rèn)，在確認(rèn)無誤的情況下，設(shè)計單位簽字認(rèn)定。

5" "碰撞點統(tǒng)計分析及孔洞預(yù)留

設(shè)計單位提供的綜合管線分布圖管線分布雜亂，在經(jīng)過仔細(xì)的梳理以后，發(fā)現(xiàn)共計設(shè)計4條通風(fēng)管、4條弱電管線、5根水管線、門禁線路、照明線路。先對平面圖中的管線進行優(yōu)化設(shè)計，不同的管線在經(jīng)過分段整理以后，可以將其細(xì)分為四層：第一層四條線槽，按照標(biāo)準(zhǔn)順序進行排列；第二層布設(shè)兩條通風(fēng)管；第三層布設(shè)兩條通風(fēng)管；第四層主要布設(shè)水管。通過對施工現(xiàn)場的標(biāo)高進行測量，可以將大部分的碰撞點消除。

經(jīng)過碰撞檢測以后繪制出的平面圖與管線分布圖，相較之優(yōu)化設(shè)計之前，其變動不大，但確實也發(fā)生了一定變化，這就是優(yōu)化設(shè)計的微妙之處。對管線的安裝路徑進行優(yōu)化，強化了管線安裝的細(xì)節(jié)處理，可以有效提高后續(xù)的施工效率。

結(jié)合設(shè)計變更報告與碰撞檢測報告，對管線碰撞點、墻體的預(yù)留孔洞進行研究分析。車站1碰撞點所屬專業(yè)系統(tǒng)分布如表1所示。車站2碰撞點所屬專業(yè)系統(tǒng)分布如表2所示。車站3碰撞點所屬專業(yè)系統(tǒng)分布如表3所示。

結(jié)合以上3個表格中的數(shù)據(jù)來看，通風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)中的管線發(fā)生碰撞的可能性比較大，在優(yōu)化設(shè)計過程中需對此予以重視。此外，車站的走廊過道以及機房的空間狹窄，比較容易出現(xiàn)碰撞點。結(jié)合研究分析獲取的數(shù)據(jù)信息來看，橋架在車站中產(chǎn)生碰撞點的位置展現(xiàn)出較大的差異性，可將這種差異性作為依據(jù)對車站的橋架布設(shè)進行優(yōu)化設(shè)計。

管線分布設(shè)計應(yīng)該結(jié)合碰撞檢測報告作優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計以后的管線安裝方向，提前設(shè)置好預(yù)留孔洞，保證預(yù)留孔洞部位的合理性。基于BIM模型，對于需要穿墻的管線，應(yīng)該設(shè)置套管，對管線作保護處理。利用BIM模型獲取預(yù)留孔洞數(shù)據(jù)，計算出套管的使用量，保證下料的精準(zhǔn)性。采用這種施工方式不僅可以避免孔洞開孔錯誤現(xiàn)象，還可以提高開孔作業(yè)的效率與精準(zhǔn)性。

6" "應(yīng)用效果

在對綜合管線進行檢查時，技術(shù)人員利用三維視圖完成對不同管線之間產(chǎn)生的幾何關(guān)系觀察，保證所有的管線輪廓直觀且具體形象。當(dāng)管線碰撞檢測工作完成以后，設(shè)計人員應(yīng)該使用應(yīng)用軟件對碰撞結(jié)果進行科學(xué)化管理，并根據(jù)檢查結(jié)果的不同對碰撞點進行合理分類，使用比較顯眼的顏色標(biāo)記出碰撞點。當(dāng)碰撞點分組完成以后，將分組后的碰撞點均勻分配給相應(yīng)設(shè)計人員，由設(shè)計人員對碰撞點重新進行設(shè)計。

結(jié)合整體效果來看，將BIM技術(shù)應(yīng)用在車站綜合管線布設(shè)活動中，對于施工單位、設(shè)計單位有巨大的幫助。以該項目而言，使用BIM總計解決碰撞點的數(shù)量大概為4000個，管線綜合布設(shè)圖、預(yù)留孔洞分布圖高達(dá)1300張，先后優(yōu)化機電設(shè)計問題共計2735個，在保證設(shè)計質(zhì)量前提下，節(jié)省761萬元成本。

7" "BIM技術(shù)應(yīng)用的不足

從目前的實際應(yīng)用狀況來看，將BIM應(yīng)用技術(shù)使用在綜合管線碰撞檢測還存在一些不足之處。這主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

一是項目管理人員的個人管理水平欠缺。在檢測綜合管線碰撞點時，設(shè)計人員對應(yīng)用軟件的功能了解不夠透徹，未能夠在最大程度上發(fā)揮出應(yīng)用軟件的實際效能，如碰撞點管理、碰撞點分配等功能。由于建模人員缺少豐富的施工經(jīng)驗，導(dǎo)致模型無法保證精準(zhǔn)性與可靠性。

二是項目的施工工藝、施工工序未及時得到更新。施工單位排查碰撞點以后，在發(fā)布碰撞報告的過程中，缺少統(tǒng)一的碰撞報告格式。設(shè)計單位對于碰撞報告的認(rèn)可度非常低，且模型碰撞修改功能無法達(dá)到圖紙會審的效果。設(shè)計單位對于碰撞點修改方案，僅僅只是加蓋項目章，不會直接加蓋出圖印章。

8" "結(jié)語

綜上所述，車站建設(shè)工程中的機電安裝工程管理是一項具備較強的專業(yè)性、復(fù)雜性的工程，可以取得良好的經(jīng)濟效益，值得在大范圍內(nèi)進行宣傳推廣。為保證車站建成后能夠完全滿足運營需求，相關(guān)人員應(yīng)該對BIM技術(shù)予以重視。BIM技術(shù)可以應(yīng)用在工程招投標(biāo)階段、工程項目設(shè)計階段、施工階段、質(zhì)量驗收階段、后期維護運營階段、成本管控階段等階段。BIM技術(shù)的應(yīng)用保證了建設(shè)單位實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，同時還可以有效縮短施工單位的施工工期，提高施工效率，為整個項目的順利竣工發(fā)揮出了巨大的貢獻，同時也為四方參建主體提供了一套完善的處理方案。

參考文獻

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