基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法研究

李瑞華

摘要：在簡述地鐵機電工程數字化建造現狀的基礎上，詳細闡述了在建造地鐵機電工程BIM數字化模型、生成地鐵機電工程可視數字化建造中心等方面的地鐵機電工程BIM數字化建造方法，選取某地鐵機電工程開展了數字化建造準備、完成了機電工程三維數字化建造模型、進行了地鐵機電工程數字化建造實例分析，經過數字化建造實例成本與預設成本對比，顯示各類機電設備的數字化建造成本均低于預設成本，證明本文設計的基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法效果良好，具有可靠性和應用價值。

關鍵詞：地鐵機電工程；BIM技術；數字化建造；方法研究

0? ?引言

在經濟與交通并行發展時代，我國城市化建設速度越來越快，城市內部的交通壓力越來越大，難以滿足人們日常出行要求[1]。建設地鐵可以降低城市交通壓力，推動城市現代化發展。研究表明，在地鐵施工過程中，受到較多復雜因素的影響[2]。地鐵工程不僅需要大量的資金、人力和物力支持，還需要優化目前的施工建設管理模式[3]，以保證地鐵工程質量。

地鐵機電工程是地鐵建設的重點與難點，其施工工藝比較復雜，需要根據地鐵二維設計圖進行綜合建設[4]。但二維設計圖的展示能力有限，容易造成異常事故。為了解決這些問題，需要對地鐵機電工程施工進行有效的數字化建造。

1? ?地鐵機電工程數字化建造現狀

地鐵機電工程數字化建造的難度較高，涉及的機電設備種類較多，包括通風空調設備、照明設備、檢票設備、供配電設備等[5]。不同地鐵機電設備工程的難度不同，施工的差異性較高。數字化技術可以創設有效、可視化的地鐵機電工程數字化建造模型，通過觀察該模型的施工狀態，制定可靠的施工方案[6]。

我國的數字化技術起步比較晚，目前尚未形成完整的機電工程數字化建造格局，也缺乏相關的數字化建造技術。常規的地鐵機電工程數字化建造技術主要使用三維動態平衡Rebro技術獲取數字化建造參數，易受預留孔洞碰撞作用影響，導致數字化建造成本過高[7]，不符合目前的施工建造要求。為此，本文基于BIM技術，設計了一種全新的地鐵機電工程數字化建造方法。

2? ?地鐵機電工程BIM數字化建造設計

2.1? ?建造地鐵機電工程BIM數字化模型

BIM（Building Information Modeling）即“建筑信息模型”，BIM技術是一種新型的工程項目進度整合技術，可以將不同的構件及材料信息進行有機整合。通過一體化設計可以降低地鐵機電工程數字化建造成本，優化工程進度，提高數字化建造維度的豐富性和數字化建造效果。本文基于BIM技術構建了地鐵機電工程數字化模型，根據數字化建造要求計算數字化動態建造指數[8]。如下（1）所示。

（1）

式（1）中：△P代表動態的數字化建造指數，P0代表數字化建造成本參量，A代表數字化建造調整權重，B1、B2…Bn代表可變數字化建造差值，F0代表數字化建造價格指數，F1、F2…Fn代表數字化間隔成本權重[9]，此時根據數字化建造指數的動態變化關系，可生成數字化建造目標函數L，其表達式如下：

（2）

式（2）中：L代表數字化建造目標函數，Li代表第i種數字化建造價格指數，L0代表基礎建設對照價格。結合上述機電工程數字化動態建設指數，可以根據BIM技術生成數字化建造流程。地鐵機電工程BIM數字化建造流程如圖1所示。

由圖1可知，根據該流程可以有效進行數字化信息傳遞與處理，生成三維可視化機電工程BIM數字化模型。三維可視化機電工程BIM數字化模型如圖2所示。由圖2可知，使用上述BIM數字化模型可以有效進行成本分析，從而設計符合建造要求的數字化建造方案。

2.2? ?生成地鐵機電工程可視數字化建造中心

為了降低地鐵機電工程數字化建造成本，提高數字化建造的可靠性，本文生成了地鐵機電工程可視數字化建造中心，該數字化建造中心架構如圖3所示。

由圖3可知，上述數字化建造中心中包含精確的成本數據庫，可以有效地記錄各種各樣機電設備的集成成本數據，統一進行管理訪問。為了實現多功能模塊實時交互，該數字化建造中心設置了結構模型，進行了二次建模。

在地鐵機電工程BIM數字化建造過程中，需要預先提取建造信息，生成有效的建造管理體系，再通過力學荷載分析計算完成整體設計。上述信息需要實時傳輸到成本數據庫進行統一存儲。數字化建造信息模型需要統一執行數字化調配指令，獲取材料定額，對地鐵機電工程進行實時監控。

為了滿足地鐵機電工程數字化安裝需要，本文設計的數字化建造方法利用BIM軟件調整了數字化建造參數，進行了建造碰撞檢查，實現了材料限額、竣工管理等綜合控制，避免了施工項目產生經濟糾紛的風險，大幅度降低了地鐵機電工程的建設管理成本。

3? ?實例分析

3.1? ?工程概況

根據地鐵機電工程數字化建造要求，本文選取X地鐵機電工程進行了實例分析。X地鐵機電工程屬于東西骨干地下線，全長為38.56km，設置了若干車站及換乘站。該地鐵機電工程車站中心的里程為K12+645.000，頂板覆土3.65m，屬于地下雙層地鐵車站。

該地鐵機電工程采用局部明挖法施工，標準段底板埋深為17.04m，盾構井段底板埋深為18.25m。X地鐵機電工程屬于同步施工工程，施工環境復雜，施工工期相對較短，施工完畢需進行施工驗證，必須滿足機電工程按期測試要求。

X地鐵機電工程的材料運輸量較大，機電工程建造難度較大，對配電柜、機組等質量要求較高且需進行多次搬運。根據該地鐵機電工程的上述實際情況，需要對其施行數字化建造，為此專業人員進行了數字化建造分析。

3.2? ?數字化建造準備工作

該工程使用機電設備專用的Revit MEP軟件進行LOD500即竣工階段建模，對不同的機電設備進行分類，完成機電工程三維數字化建造模型。機電工程三維數字化建造模型如圖4所示。

由圖4可知，機電工程三維數字化建造模型合理性較高，符合實例分析細節要求。在數字化建模之前，需要對建筑圖紙進行審查。因此利用Navisworks（三維模型審查軟件）進行碰撞檢查，保證建筑模型無軟硬碰撞、間隙碰撞，以及重復項碰撞。

為了保證實例分析的準確性，還需根據二維圖紙對三維管線的排布狀況進行調整，利用BIM優化電、暖、風排布，在三維立體化環境下進行數字化連接，再導入到Autodesk Navisworks（查看瀏覽建模和數據的軟件）中進行調整。待上述步驟完畢后，即可進行數字化建造及施工模擬，利用PM造價軟件計算準確的數字化建造成本。

3.3? ?應用效果分析

根據工程概況，在完成了數字化建造準備工作后，進行地鐵機電工程數字化建造實例分析。使用本文設計的基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法，完成數字化建造過程，記錄不同機電設備的數字化建造成本，并將其與預設成本進行對比。數字化建造實例成本與預設成本對比，如表1所示。

由表1可知，本文設計的基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法，各類機電設備的數字化建造成本均低于預設成本，證明本文設計的基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法的建造效果較好，具有可靠性，有一定的經濟價值。

4? ?結束語

綜上所述，在信息化技術發展背景下，我國各個領域正在進行數字化升級，各行各業的數字化技術應運而生。地鐵是我國交通的重要組成部分，其機電設備結構復雜、施工難度較高、成本損耗很大，需要研究一種有效的地鐵機電工程數字化建造方法。本文設計的一種全新的、基于BIM技術的地鐵機電工程數字化建造方法，經過實例分析，表明其數字化建造方法效果較好，成本較低，可靠性較強，具有應用價值，為地鐵機電工程施工做出了一定貢獻。

參考文獻

[1] 王龍飛，郭峰，張先鋒，等.BIM技術在地鐵機電工程深化

設計中的應用：以鄭州地鐵6號線一期工程為例[J].工程技

術研究，2023，8（7）：173-175.

[2] 張清坤，商浩.臨近水庫、泄洪渠與住宅區的地鐵深基坑工

程專項水文勘測研究及地下水處理技術分析[J].科技創新與

應用，2023，13（24）：113-116.

[3] 徐成永，李天石，張小偉.市區線與郊區線貫通運營實踐與

思考：以北京地鐵1號線與八通線為例[J].都市快軌交通，

2023，36（4）：136-145.

[4] 周強，高潔，鄭剛，等.軟土地區超深基坑引發鄰近重要建

筑沉降的傾斜注漿主動控制方案：以天津地鐵7號線某地下

四層站工程為例[J].科學技術與工程，2023，23（23）：10049-

10058.

[5] 樊一凡，陳之毅.基于優化選點的土層剪切波速隨機性對地

鐵車站結構抗震性能的影響研究[J].土木工程學報，2023，

56（8）：174-183.

[6] 倪振杰，于傳坤.基于TOD視角的地鐵明挖區間開發分析

研究：以濟南市黃勝區間為例[J].交通科技與管理，2023，

4（15）：42-44.

[7] 錢曉華，秦文茜，張坤.地鐵振動荷載下小半徑曲線段隧道

周邊土體孔隙水壓力響應及沉降研究[J].安全與環境工程，

2023，30（4）：86-99.

[8] 楊博，潘東峰，王婷，等.地鐵隧道盾構連續下（側）穿不

同基礎形式建（構）筑物變形影響分析及應對措施建議[J].

測繪與空間地理信息，2023，46（7）：194-196+200.

[9] 盧源，王岳頤，張仁達，等.城市軌道交通車輛基地綜合利

用一級開發階段的一體化設計創新與實施回顧：以北京地鐵

16號線北安河車輛段為例[J].世界建筑，2023（7）：94-99.