BIM技術(shù)在地鐵安裝工程中的應(yīng)用研究

靳來

蘇州市軌道交通集團有限公司 江蘇 蘇州 215004

正文：

引言：與其他工程相比，地鐵安裝工程具有較強的特殊性。在安裝空間較小的情況下，各類管線很容易出現(xiàn)交叉、碰撞等情況，使施工難度增加。對此，可將BIM技術(shù)引入其中，通過三維可視化技術(shù)減少管線設(shè)計與布局上的失誤，縮短工程施工周期，提高建筑行業(yè)的數(shù)字化管理水平。

1.BIM技術(shù)簡介

BIM技術(shù)起源于美國，近年來在全球建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用?！癇”為Building的縮寫，譯為“建筑”；“I”為Information的縮寫，譯為“信息”；“M”為Model的縮寫，譯為“模型”；BIM即建筑信息模型，以工程項目的各項參數(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建建筑模型，具有協(xié)調(diào)性、可視化、模擬性等特征。簡單來說，BIM能夠通過三維建模技術(shù)，將整個工程以三維數(shù)字模型的形式在計算機中展示出來，并將工程相關(guān)信息填入其中，建成一個工程信息數(shù)據(jù)庫。設(shè)計方可以通過BIM數(shù)據(jù)庫隨時變更信息，檢驗設(shè)計效果，避免出現(xiàn)設(shè)計不當(dāng)問題；施工方可借助該模型通過軟件統(tǒng)計工程量、檢驗管線碰撞等；建設(shè)方可利用數(shù)據(jù)庫信息進行投資預(yù)算、信息變更發(fā)布等。由于BIM模型具有較強的可視化功能，可將整體工程情況真實的反映出來，為工程相關(guān)方提供極大便利[1]。

2.BIM技術(shù)在地鐵安裝工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況

在某地鐵站建設(shè)中，該工程主要包括站臺與站廳兩個部分，總建筑面積約為2.5×104m2，設(shè)有4個出入口，其中兩個出口通過地下通道與地鐵站相連。由于工期較緊，土建、機電、裝修等多家參建單位一同施工。另外，施工場地的四周還臨近小學(xué)、商場、居民樓，場地范圍受到較大限制，出入只有一條道路，加上工期緊張，要求施工過程中不能出現(xiàn)過大的變更。為了提高施工與決策效率，業(yè)主決定從設(shè)計階段便引入BIM技術(shù)，通過構(gòu)建BIM模型，利用虛擬仿真、4D模擬技術(shù)等指導(dǎo)項目施工。

2.2 具體應(yīng)用

2.2.1 管線碰撞檢測

綜合管線排布的目的是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中存在管線交叉、碰撞等情況，以便提早糾正。BIM技術(shù)在管理碰撞檢測中的應(yīng)用如下：

（1）土建各構(gòu)件間的不合理布局。在地鐵工程施工中，建筑與結(jié)構(gòu)等專業(yè)構(gòu)件之間往往存在不合理排布現(xiàn)象，通過二維圖紙很難準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)層高、凈高方面等問題，但通過三維模型便很明顯的發(fā)現(xiàn)異常所在。例如，部分梁標(biāo)高過低，與門距離過近，沒有為過道預(yù)留充足的空間等等；

（2）管線與土建構(gòu)件間的不合理布局。例如，部分位置的風(fēng)管標(biāo)高過高，甚至超出了對應(yīng)層高，因此需要及時做出調(diào)整。在此類碰撞調(diào)整中，主要對象便是管線。對于土建不妥當(dāng)之處，也可對BIM模型進行調(diào)整；

（3）管線間的不合理布局。包括電氣、給排水、暖通等多類管線間存在的碰撞、交叉等問題，通過發(fā)揮BIM技術(shù)自身優(yōu)勢，便可自動對管線模型的合理性進行檢測。例如，當(dāng)檢測出風(fēng)管與消防水管發(fā)生碰撞時，BIM軟件還會自動在二維圖紙中標(biāo)出相應(yīng)位置，由專業(yè)工程師對此處進行核查，并形成書面報告，交由設(shè)計人員作出調(diào)整[2]。

2.2.2 施工模擬

目前，BIM技術(shù)在施工模擬中的應(yīng)用主要借助Navisworks等軟件來實現(xiàn)，此類進度模擬軟件可根據(jù)工程項目制作出模擬動畫。在地鐵安裝4D模擬視頻制作中，首先需要工程師充分理解施工方案，然后明確工程進度、質(zhì)量節(jié)點以及完整的安裝計劃，在此基礎(chǔ)上通過軟件進行施工模擬，形成視頻格式的文件，最后對視頻的效果進行優(yōu)化，作為指導(dǎo)性文件應(yīng)用到地鐵安裝工程之中。在本文研究的某地鐵工程中，由于機房中設(shè)備、管線較為復(fù)雜，因此在正式安裝之前先用BIM技術(shù)對機房管線安裝工序進行模擬，以此來提高安裝效率與準(zhǔn)確性。

2.2.3 分解安裝系統(tǒng)管線

當(dāng)機房管線安裝方案確定后，根據(jù)現(xiàn)場預(yù)留運輸通道與實際情況，將BIM模型中的管線進行科學(xué)分段，盡可能的在設(shè)備終端或鏈接處分解，防止出現(xiàn)焊縫，為后續(xù)組裝提供便利。當(dāng)場外加工完畢后，在符合機房施工條件的情況下，將各類管段大量運輸至施工現(xiàn)場，以工序模擬為依據(jù)進行組裝，施工現(xiàn)場秩序根據(jù)二維碼與管段編號識別位置，與設(shè)計圖紙相結(jié)合進行機械化組裝。

2.2.4 機電系統(tǒng)安裝信息查詢

在地鐵安裝工程中，在對機電系統(tǒng)進行安裝時，采用360°全景掃描技術(shù)，為安裝信息查詢提供極大便利，同時也使安裝工程更具可追溯性。在工程竣工驗收之前，通過360°全景掃描技術(shù)獲取施工現(xiàn)場的真實情況，再將設(shè)備、施工信息掛接到全景圖片的對應(yīng)處，構(gòu)建出完備的全景共享信息系統(tǒng)，為工程相關(guān)單位了解施工重要信息、關(guān)鍵設(shè)備等提供極大幫助。同時，還可對壓力表等部件的安裝信息、廠家信息等進行查詢，在一定程度上為工程質(zhì)量提供了保障。

2.3 BIM技術(shù)應(yīng)用效果

首先，該工程建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、管線設(shè)備眾多，將BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵安裝工程中，共計檢測出875處碰撞點，由經(jīng)驗豐富的施工組班長進行檢查后，對其中297處影響較大的位置進行調(diào)整，有效避免了因設(shè)計失誤對安裝工程帶來的不良影響，防止了過大或者較大工程變更的發(fā)生。

其次，將4D施工模擬技術(shù)應(yīng)用到地鐵安裝工程中，使以往安裝模式發(fā)生改變，通過模擬技術(shù)計算出地鐵工程所需的材料數(shù)量，避免了大量材料堆放為工程施工帶來的不便。在實際施工中，施工現(xiàn)場只預(yù)留出兩天的用料量，有效克服了施工場地狹窄、運輸?shù)缆凡槐銌栴}。通過工程安裝模擬視頻資料的制作，針對地鐵站中復(fù)雜位置的施工進行重點標(biāo)注，為施工人員提供了詳細的技術(shù)指導(dǎo)，在保障工程質(zhì)量的同時提高了安裝效率。

在該地鐵工程竣工后，最終統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，與常規(guī)設(shè)計相比，BIM技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)計變更量減少到86%，工期縮短了34天，這一數(shù)據(jù)充分說明了BIM技術(shù)在地鐵安裝工程中的應(yīng)用效果[3]。

結(jié)論：綜上所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用到地鐵安裝工程中，能夠使各類管線在狹窄的空間中合理分布，避免發(fā)生碰撞沖突，并通過4D施工模擬技術(shù)，使整體建筑工程直觀的展現(xiàn)出來，避免了安裝工程中出現(xiàn)的誤工、返工等問題，有效減少材料與管理成本的投入，縮短工程施工周期，推動了地鐵安裝工程的順利高效完成。