BIM技術在地鐵車站給排水設計中運用分析

劉明環

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

經濟社會發展、城市化進程加快，城市交通規模逐步擴大，地鐵成為城市居民日常生活的主要出行方式。因此，在地鐵給排水建設過程中，為保證地鐵給排水施工質量需要重視BIM技術的引入，實現地鐵工程項目的全過程、全周期化管理，不斷提升地鐵工程施工建設水平。

1 地鐵車站給排水設計要點

1.1 給水系統要點

通常情況下，地鐵車站給水水源主要來自市政自來水，分別由市政給水管引出的水管作為生產給水以及地鐵車站給水。消防給水以兩路進水為主，在引入管中增加相應的水井表以及倒流防止器。在實際設計過程中，地鐵車站的引入管能夠從水表井進入，當到達地鐵車站后通過引入管進行分支，以樹狀形態均勻分布。除此之外，在管道設計過程中則需要重視雜散電流腐蝕對系統的影響，為防止發生上述問題，需要相關設計人員在主體外側2.5m處位置選擇塑料給水管。在站廳和站臺層公共位置需要引出沖洗栓，并及時將沖洗栓放在合理位置。綜合考量實際工程情況，可采用橡膠軟管與污水泵房中的沖洗龍頭進行連接。而對于消防系統設計來說，其主要來自市政自來水管網，但往往由于市政管網水壓較低，無法滿足地鐵給排水的實際需求。因此，在實際設計過程中應通過增加消防泵房以及穩壓設備的方式，提高利用效率。如果地鐵車站未設置相應地下商場時，則無需進行自動噴水滅火系統安裝。對于站廳來說，消防設計需要增加相應備用消火栓泵，一旦工作栓泵發生故障時，可及時采用備用消火栓，保證泵房能夠順利運行。一般情況下，消火栓泵以低頻自動巡檢系統為主，為保證用水安全，則需要適當增加一定的止回閥[1]。

1.2 排水系統要點

地鐵車站排水種類由事故水、糞便污水以及消防廢水組成。而主要排水則以雨污分流方式對污水和廢水進行排放。在雨水系統設計方面，需要將集水井和排水泵放置在地鐵車站的風亭與出入口位置，其原因在于上述位置相對開闊，有利于收集廢水與雨水。與此同時，為提高集水井利用效率，排污泵通常設置為兩臺，其中一臺作為備用使用，一旦發生暴雨等極端天氣或者發生結構性滲漏問題時，則可將兩臺排污泵同時啟用，保證雨水能夠及時排入到地面并統一進入到城市雨水管網中。在廢水系統設計方面，則需要將廢水泵房設置在坡度較低的路段，配備兩臺排污泵，消防系統采取同時開啟的方式，保證廢水集水池的容積小于最大排水泵的出水總量[2]。

2 BIM技術概念

BIM技術也稱建筑信息模型技術，主要能夠借助計算機技術實現建筑模型的構建。通常BIM技術能夠通過輸入建筑基本信息的方式，建立三維可視化建筑模型輸出方式，能夠將數據信息及時轉為可視化模型，從而為相關人員提供更為直觀的視覺圖形以及更為精確的數據信息內容，提高建筑設計水平的同時，達到預期視覺效果，展示出動態、立體的模式。現階段，BIM技術在各行各業中的應用較為廣泛，對于地鐵給排水設計工程來說，有效應用BIM技術能夠有效提升給排水建設質量和水平。在地鐵站給排水工程施工過程中，BIM技術能夠將整個施工過程進行動態化模擬，模擬完成后通過建立模型數據庫的方式為施工人員提供監管支持。除此之外，由于BIM具有強大的建模功能，因而能夠通過建立模型數據庫的方式將大量數據進行有效存儲，相關工作人員只需進行數據庫信息查詢即可實現地鐵給排水工程的精細化管理，進一步提升給排水工程質量和水平。因此，在地鐵給排水工程項目中，BIM技術的有效應用為提升工程項目水平起到積極促進意義，對地鐵給排水工程設計、施工以及后期管理等都具有良好應用效果。在各個部門的聯動與協調配合方面都具有顯著意義[3]。

3 地鐵站給排水專業特點

對于地鐵車站給排水設計來說，其特點主要包括以下幾個方面：其一，系統較多。地鐵車站給排水設計包括消防栓系統、生活給水系統、生活污水系統以及廢水系統。不同給水系統之間差異性較大且具有一定獨立性，加之給排水系統管線一般處于多個平面中，因而在進行管線調整時需要對多個平面圖進行調整。其二，孔洞多。在完成地鐵站給排水管線穿越隔墻與中板時，需要在前期向土建專家進行咨詢，并提出相應要求，從而保證土建設計人員在進行設計過程中預留合適的空洞位置。為保證施工效果，需要給排水設計人員具備良好設計經驗，通過總結經驗的方式提升施工效率，防止出現孔洞尺寸誤差以及位置不合理等問題的發生。其三，閥門管道配件多。對于地鐵車站給排水設計來說，由于不同管道系統都安裝了較多閥門和配件，因而需要設計人員對管道安裝閥門配件進行統一性管理，確保配件尺寸合理。

4 BIM技術地鐵車站給排水設計應用實例

4.1 工程概況

以某市地鐵1號線施工為例。該地鐵站地下共兩層，是一個雙柱島式站臺。該地鐵車站總長度為190.2m，站臺寬度為15m，車站標準寬度為21.8m，總建筑面積為12 968m2。該車站共有1號和2號兩組風亭和一組冷卻塔組成。其中1號風亭與二號風亭全部為敞口風亭。地鐵車站共設為四組出入口，全部為非敞口式。由于該地鐵站在實際設計過程中需要較多專業協調、配合，因此需要重視各項工作之間的銜接工作。在該地鐵站建設過程中，給排水環節共包括五個內容，主要為生產生活給水、生產廢水系統、生活污水系統、消火栓系統以及滅火器布置。因此，需要在此過程中注重環境控制、動力照明、水管橋架搭設以及給排水施工等環節施工技術的有效應用。通過引入BIM技術的方式，使得該地鐵站在實際設計過程中能夠有效應用三維模型對管線布置以及碰撞檢測進行綜合考量，從而極大提升工程施工進度，改善管線在施工過程中存在的復雜問題[4]。

4.2 BIM技術應用

BIM技術能夠實現建筑項目中較為單一的構件作為基礎信息，能夠將相關數據信息、施工要求以及價格進行有機融合，從而以構建數據化建筑模型的方式，形成能夠容納海量信息的建筑工程信息數據庫。當前，我國在BIM技術應用方面有著較為成熟的經驗，包括建筑設計在內的眾多領域，BIM技術應用也更加廣泛，其中，在地鐵站給排水設計中有效應用BIM技術能夠解決管線布置問題，為整體施工提供良好解決方案和解決措施[5]。

因此，可積極利用Revit軟件實現地鐵站建模工作，加強各專業協同性和配合性，使其能夠有效參與到給排水設計中，有利于實現設計的同步性，避免信息出現較大誤差。對于BIM技術來說，其構建主要由信息組成，從而有利于工作的協同性，確保技術能夠有效應用于實際工程項目中，增強信息技術的可行性。由此可以得出，BIM技術能夠從建筑整體性出發，實現設計、施工以及運營維護等全過程監督和管理，為工程質量提升奠定基礎。而Revit軟件則能夠實現兩種協同工作模式，即鏈接式與工作集模式。一方面，在鏈接模式中，給排水工程建模的主要內容是通過將建筑與結構模型作為外部鏈接，并將其及時插入到系統和項目中，由于外部鏈接無法進行有效編輯，因此對管線的綜合布設以及調整具有一定影響。另一方面，在工作集模式中，所有建模專業均可在同一中心文件中有效作業，因此在進行權限與釋放時，容易達到良好的實現效果，所以該地鐵車站主要采用的是工作集協同工作模式[6]。

4.3 給排水系統模型創建

在進行參數設置過程中，BIM在參數化設計時首先需要在模型建立前進行各參數系統的設置，因此在地鐵站給排水系統創建時，應針對模型建立過程中的管道實際需求進行管材、管徑以及顏色的設定。其次，應進行閥門和儀表設備的加載工作，從而得出相關特性參數信息。在此過程中，作為建模的重要環節，需要將上述提及的數據信息進行科學設置，確保在后期統計與材料自動生成過程中占據有利優勢地位。在進行設備選型和系統建立時，需要做好管道系統的設置與閥門配件族的加載工作，使得排水系統模型能夠得到有效建立。需要注意的是，在實際建模過程中，不僅可以進行手動創建，也可以利用CAD進行輔助建模，通過導入信息、類別的方式實現CAD可見性的設置。除此之外，對于立管的繪制，則以視圖中剖面命令的方式進行剖面手動創建，采取平面或者剖面方式進行同步建模，可以保證立管位置更加清晰、明了，有利于連接的直觀性表達。地鐵站內站廳層公共區局部消火栓與給水管道模型，如圖1所示。

圖1 站廳層公共區局部消火栓與給水管道模型

4.4 碰撞檢查

當地鐵站給排水設計工程師完成專業管道模型設置后，需要進行后續環控專業、動照專業，進而確保風管與架橋的同步性繪制，提高工程有效性。但同時，地鐵站內的吊頂空間較為有限，因此，不同專業在實際建模過程中需要對彼此的建模狀態以及施工進度進行動態化了解，能夠有效避免建模初期發生碰撞，即使各專業建模發生碰撞，也能夠對碰撞位置進行及時截圖并記錄，為問題解決提供依據，當模型完成后即可進行集中式調整和優化。后續可采用Revit軟件中的碰撞檢查功能進行沖突報告的生成，對未記錄到的碰撞問題予以修復和優化。從而有效改善因直接借助碰撞檢查功能導致碰撞點數量較多，修復和優化過程較為復雜等問題。地鐵環控系統的風管給排水系統消火栓在發生碰撞時，可采取將消火栓局部位置進行抬起的方式，能夠保證消火栓和風管沖突部位進行有效分離，有效改善消火栓與風管的沖突問題，其工作過程，如圖2所示。當發生較大優化和調整問題時，應從模型構建實際內容出發，以共同協商方式實現多個專業的綜合性作業，從而保證解決方案的合理性和科學性[7]。

圖2 消火栓與風管沖突問題的解決

5 結 語

總而言之，作為現代化建筑工程施工中的新型化技術，BIM技術的有效應用能夠有效通過三維建模方式，使得空間模型更加清晰、直觀，有利于保證模型構建具有較強的可讀性，信息也更加精準。因此，在實現工程項目全過程管理和數據共享等方面都具有積極意義。