地鐵車站機電安裝施工中BIM技術的應用研究

袁光月

摘要：為了有效解決碰撞問題，提升管線綜合布設效果，通過使用BIM技術對項目進行輔助管理。在各個部分模型設定后，運用軸網文件將模型在平面布置上進行整合，并對模型的信息進行核對。碰撞檢查后優化布局，修改部分設計，并將設計同步到模型之中。運用Fuzor 軟件，將BIM技術與4D施工模擬技術進行深入結合，通過可視化將不合理的線路進行修改，完成對管道線路的設計優化。

關鍵詞：地鐵車站；施工；BIM技術；機電安裝

0? ?引言

地鐵工程能夠有效緩解當前城市發展中的交通壓力，為大眾的出行提供便利。在地鐵車站機電安裝施工過程中，通過了解地鐵工程的地理環境，設計合理的施工方案，并嚴格按照施工方案執行，可以有效提高施工效率，減少工程工期，降低施工單位需要承擔的風險[1]。

地鐵車站機電安裝過程中，如果不能針對施工過程中的具體需求與施工規范進行相應的優化處理，就會導致施工時間加長、施工成本提升等一系列問題[2]，不僅會造成施工精度下降，引發安全問題，還會導致施工過程中浪費大量的人力物力，施工效果難以符合預期。

根據觀測得到的不同專業管線之間的距離，來修正地鐵機電安裝施工過程中的方案，做到優化線路布控，有利于消除安裝不合理情況，提升機電安裝質量，保證施工項目能夠順利完成。

本文以某地鐵車站機電安裝施工為研究對象，運用BIM技術，結合實際情況進行詳細的研究與分析，以期望有效解決碰撞問題，提升了管線綜合布設效果。

1? ?BIM技術應用安裝施工要點

1.1? ?建立BIM可視化模型

1.1.1? ?建模要求

需先建立不同系統的單項模型，使其形成一個基本的機電綜合模型。通過使用BIM技術進行項目輔助管理時，需設定建筑墻體、梁、板、剪力墻等建筑結構模型[3]。

在建模時需要仔細研究位置，確保工程架構位置和構建能夠嚴格控制大小。在建模工程中，如果存在與設計圖紙不相匹配的情況，需要與設計單位進行交流，以保證建筑結構建模合理且精準度較高。

1.1.2? ?排水管道建模

地鐵站機電安裝施工中的給水系統比較復雜，繪制管道排水模型時，需要將規定和設置進行詳細標注，并且提供相應的文字說明。管道標高設定為貼梁布置時，要遵循具體問題具體定義的原則。

在有坡度的管道繪制時，要注意管道的管徑長度，同時要注意消火栓的型號和連接方式。放置噴頭時，要注意噴頭的類型和標高。具體的排水管道系統BIM模型如圖1所示。

1.1.3? ?連接件排布

在管線建模過程中，需要對管路構件的連接進行安排。管道上安裝的設備和閥門，需要有合適的標注。對構件進行合理選擇后，對于放置的問題也要仔細設定。在建模過程中，需建立一個針對設備放置的族庫，并要對不同機組管路構件進行連接。

在建模時，對機組與管路構件連接，要規定好進出口的接口位置，并在建模時根據設備到場的具體情況，重新校對管路構件的不同連接點，以保證與實際安裝的工程規劃相匹配[4]。

1.1.4? ?計算點與點之間的向量乘積

分集水器為進出水管的連接處，其管道密集程度高，在進行管線排布過程中，需先將管道標高進行設定，再根據鉆孔點的地層分界面編號，確定位于三棱柱上表面的3個點。計算點與點之間的向量乘積的公式為：

式中：v向量的方向垂直于BC與AC決定的平面，向量v的指向由右手法則來確定。當v的方向與三棱柱上表面的法向量一致時，點的順序符合右手法則。

1.1.5? ?模型整合

在建模時保證設定的完整性，不能左右移動位置。在各個部分的模型進行設定后，將不同模型進行整合。通過對系統管線的碰撞檢查，來實現模型的完整性。在模型整合過程中，運用一個軸網文件使模型在平面布置上實現統一。

由于地鐵站機電安裝圖紙與結構圖紙不在同一部分，所以在模型建立過程需要對調高進行有針對性的選擇。在整合時，要將結構模型與機電安裝模型調高進行統一設定，通常情況下以圖紙的標高作為具體標準進行。

1.1.6? ?模型信息核對

機電安裝過程中的管線較多，構件的材料較為復雜，在整合過程中可能存在剩余的現象。這樣需要在整合完成后再對模型的信息進行重新核對，減少遺漏的存在，使得整合模型趨于完整。利用BIM及時將模型進行整合并檢查準確后，才能將模型進行詳細設計。

1.2? ?機電安裝施工深化設計

在建模完成后，需對模型內部的碰撞進行檢查，以便對管線進行綜合優化管理。在設計過程中，需要對管線進行合理布置，將管線安裝與調整的空間進行預留。同時需要調整材料 用量和造價。

1.2.1? ?深化軟件選取

在地鐵站設計過程中，僅通過局部三維模式很難有效解決模型中存在管線布局不合理情況，為了解決這一問題，一般運用Fuzor 軟件，將BIM技術與4D施工模擬技術進行深入結合。

1.2.2? ?深化設計要點

BIM模型將生成的數據轉化成VR場景，通過主視覺模型，完成場景中的不同活動。運用Fuzor進行漫游時，需對管道的設計位置與存在碰撞的區域進行標注，再通過可視化管理將不合理的線路進行修改。通過建立不合理區域的ID，對其進行查看與修改，即可完成對管道線路的設計優化[5]。

如果管道不存在碰撞情況，但管道內部走位程度繁雜、彎道過多，則會導致施工材料浪費，觀感效果不佳。在項目設計過程中，可運用VR場景能夠進行自主體驗，并通過意見標注來完善設計。

1.2.3? ?根據碰撞檢查預留洞口

運用碰撞檢查結果，對洞口進行科學預留。如果在檢查中收到沖突消息，可運用Revit進行開洞。可選擇對象主體進行繪制，使其形成一個矩形洞口。洞口預留如圖2所示。

預先在模型中確定好洞口的位置、數量和尺寸，使得其能夠符合設計標準[6]。運用BIM模型按照施工圖紙進行洞口預留，并完成管路構件的預埋工作。這樣不僅有利于減少開鑿的次數，還能夠提升施工速度。

將Revit進行渲染，并提供清晰的視頻交付。運用BIM進行出圖，對施工中不同復雜的區域，根據管線綜合平面圖進行詳細的標注，以利于施工。

通過模型提供精確的位置信息，利用漫游動畫進行演示。通過準確定位管道位置和施工規劃，提升施工的效率，減少施工中存在的不同誤差，不僅能夠提升材料的利用率，還能夠降低工程造價。

2? ?實例應用分析

2.1? ?工程概況

某地鐵車站施工項目占地面積約為50122m2。建設車站的走向為東西，建設總長為12km。地鐵沿線計劃建設5座車站。整體工程項目規模較大，為了降低施工過程中的安全風險，需對管線排布問題進行深入規劃與合理安排。

2.2? ?BIM技術應用分析

2.2.1? ?建立BIM模型

在地鐵站機電安裝施工過程中，專業管路線路復雜，為有效預防布控管理過程中，施工位置發生相互交叉碰撞的情況，將地鐵站內的空間信息和不同專業管路建立BIM模型。小組1運用本文方法對管路之間的交叉碰撞情況進行檢查，小組2、3運用傳統方法進行檢查。

運用Recit軟件進行建模前，需要保證施工滿足整體要求，將施工參入完成錄入模型匯總。應用BIM技術將建模后的圖紙進行掃描，工作人員運用軟件內置的clash detective功能，對模型中的碰撞點進行檢測。

2.2.2? ?碰撞檢測流程

先檢測系統中的碰撞問題，并對模型進行深入檢查，根據施工規范完成對管線的布置與檢測。在布線過程中，要將通風口設定在電氣設備的臨側，通風管之間的距離要保證滿足預留目標。

在檢測之前設定碰撞過程中的公差值。如果兩個構件之間的公差值大于實際距離，就表示存在碰撞點。公差值的選擇范圍要參考設計文件，管線之間的距離要小于30m。同時，對于檢測傳感器的設計要符合標準。準備大量的閥門和流量測試裝置，保證在施工中的完整性。

在構建完成模型后，運用開洞插件及相應規則實施模型對孔洞進行開鑿，及時生成對應的孔洞信息，記錄相應的套管清單以及剖面圖。同時對施工中的安全問題進行實時跟蹤。結合碰撞檢測報告，對管線碰撞點、墻體的預留孔洞進行檢測與分析。

2.2? ?檢測結果分析

檢測不同項目中車站碰撞點分布情況，對線路中存在碰撞點的數量進行統計。安裝施工后，不同項目中碰撞點具體分布結果如表1所示。

由實驗結果可知，運用BIM模型進行檢查后線路中的碰撞點數量為0個。由此說明，運用本文方法能夠有效解決碰撞問題，碰撞點數量大幅度減少。可以通過提升管線綜合布設水平，提高預留孔洞分布圖的數量，對機電設計安裝問題進行優化。

對照組的碰撞點較多，說明系統中存在管線發生碰撞的情況。需要在優化設計中，對于管線碰撞問題提高重視程度。車站的機房空間較為狹小，從綜合位置信息來看，橋架的位置存在碰撞的可能性較大，需要對地鐵車站的橋架點進行更為優化的實際。

綜上所示，通過運用施工圖紙對應信息建立BIM技術應用模型，將地鐵車站機電安裝項目進行合理規劃，對工程結構進行優化設計，有利于及時發現、修正施工方案中存在的問題。在BIM模擬中對不同工程漏洞和設計缺陷進行排查，生成準確的碰撞檢測報告數據，有利于完善施工方案，提升視覺呈現度，加快工程效率。

3? ?結束語

為了有效解決碰撞問題，提升了管線綜合布設效果，本文通過使用BIM技術對項目進行輔助管理。在BIM模擬中，對不同工程漏洞和設計缺陷進行排查，生成準確的碰撞檢測報告數據，有利于完善施工方案，提升視覺呈現度，加快工程效率。

通過對機電安裝施工中BIM技術的改進和創新，提高了工程施工精準度，加快了地鐵車站的施工速度，實現了對于地鐵車站機電安裝的安全施工。但該設計還存在不足之處，如存在工期分配不合理、成本相對較大的問題等。今后在研究中，應在保證技術應用安全基礎上著力提升安裝實用性，并規范施工材料使用，以便減少施工誤差，全面提升地鐵車站機電安裝施工的技術水平。

參考文獻

[1] 徐劍，王立莊，楊榮偉.BIM技術在地鐵車輛段施工全過程中的應用[J].現代隧道技術，2021，58（S2）：185-191.

[2] 陳秋竹，柴海峰.去模型化BIM技術在施工數據管理中的應用研究[J].公路，2022，67（11）：271-275.

[3] 夏存景，李傳海.建筑工程施工中BIM技術深度應用及智慧建筑理念研究[J].工業建筑，2022，52（05）：229.

[4] 王文斌，趙傳博，趙云.BIM技術在發電站建筑工程中的研究與應用[J].武漢大學學報（工學版），2021，54（S1）：194-197.

[5] 石碩.GIS+BIM技術在軌道交通工程建造管理中的應用研究[J].鐵道標準設計，2022，66（11）：29-35+42.

[6] 何利輝，李朝軍，張文治. BIM技術在煤礦巷道設計中的應用研究[N]. 中國信息化周報，2021-09-13（023.