BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電設(shè)備裝配式施工的應(yīng)用

張煒

摘要：本文通過(guò)對(duì)地鐵機(jī)電工程管線(xiàn)設(shè)備的三維模型的建立，可以做到在空間上對(duì)機(jī)電設(shè)備綜合管線(xiàn)裝配式安裝進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)，進(jìn)而達(dá)到綜合管線(xiàn)的優(yōu)化目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式安裝;族庫(kù);可視化交底

1 引言

目前，在地鐵建設(shè)項(xiàng)目中對(duì)綠色施工的要求日益提高，然而機(jī)電設(shè)備綜合管線(xiàn)工作量大，工序復(fù)雜，組件較多，焊接量大的施工特點(diǎn)，在工期短、材料運(yùn)輸繁瑣、作業(yè)面狹窄等諸多因素制約的影響下，經(jīng)常出現(xiàn)地鐵機(jī)電設(shè)備綜合管線(xiàn)施工過(guò)程中存在搶工期現(xiàn)象。此外，管線(xiàn)連接中存在大量焊接作業(yè)，其質(zhì)量直接影響現(xiàn)場(chǎng)施工的安全、環(huán)境和質(zhì)量等管理工作。因此，在保證管道施工的安全和質(zhì)量的前提下，為了能加快施工進(jìn)度，確保綠色施工，采用BIM技術(shù)+工廠(chǎng)化預(yù)制+現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配式安裝是多年來(lái)地鐵機(jī)電設(shè)備安裝工程行業(yè)努力的方向。

裝配式建筑的典型特征是標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件或部品在工廠(chǎng)生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)裝配、組裝成整體。本文以冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的裝配式安裝過(guò)程為例，對(duì)BIM技術(shù)+工廠(chǎng)化預(yù)制+現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配式安裝的施工流程進(jìn)行闡述。

2 土建結(jié)構(gòu)模型的建立及復(fù)核

首先，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的車(chē)站建筑圖、結(jié)構(gòu)圖，完成土建結(jié)構(gòu)的原始建模工作;再利用3D激光掃描與BIM三維模型相結(jié)合，利用3D激光掃描技術(shù)配合傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，完成車(chē)站主體、出入口、風(fēng)亭及集中冷站土建完工結(jié)構(gòu)的測(cè)量工作，利用3D激光掃描生成3D點(diǎn)云模型與BIM模型合并對(duì)比，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)已建土建模型進(jìn)行修改與維護(hù)，從而獲得與現(xiàn)場(chǎng)一致性極高的BIM模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的各專(zhuān)業(yè)碰撞檢查、管綜優(yōu)化，對(duì)模型進(jìn)行維護(hù)，以此完成可用于指導(dǎo)施工的工程模型。

3 BIM機(jī)電模型的建立

3.1 Revit建模和合模過(guò)程

根據(jù)設(shè)備材料廠(chǎng)家提供的相關(guān)實(shí)物模型進(jìn)行收集，并建立機(jī)電專(zhuān)業(yè)的相關(guān)族庫(kù)，再根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的車(chē)站設(shè)備安裝及裝修工程施工藍(lán)圖和各專(zhuān)業(yè)相關(guān)深化圖紙，完成建模工作;修改后的土建模型跟車(chē)站的模型進(jìn)行合模，其中通信專(zhuān)業(yè)、供電專(zhuān)業(yè)、信號(hào)專(zhuān)業(yè)和公共區(qū)裝修專(zhuān)業(yè)等其他系統(tǒng)承包商根據(jù)施工藍(lán)圖完成的模型提交至我單位站主體、車(chē)站附屬結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的全專(zhuān)業(yè)模型合模。由機(jī)電專(zhuān)業(yè)承包商根據(jù)指導(dǎo)施工的土建模型來(lái)完成車(chē)站主體、車(chē)站附屬結(jié)構(gòu)全專(zhuān)業(yè)模型的合模。

3.2 基于BIM模型的管線(xiàn)碰撞

實(shí)際工作中，各類(lèi)管線(xiàn)往往由設(shè)計(jì)單位的多個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師分別設(shè)計(jì)，受制于施工圖的設(shè)計(jì)周期、專(zhuān)業(yè)分包深化設(shè)計(jì)水平、現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)等多種客觀因素，往往只進(jìn)行大體的空間分配，來(lái)不及對(duì)各種管線(xiàn)集中的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分。由于管線(xiàn)綜合布置任務(wù)分配不明確，機(jī)電安裝過(guò)程中屢屢發(fā)生個(gè)別專(zhuān)業(yè)搶先施工、使后續(xù)工種無(wú)法作業(yè)的被動(dòng)情況，以至于不得不進(jìn)行重復(fù)勞動(dòng)，裝上去拆下來(lái)，拆下來(lái)再裝上去。浪費(fèi)材料，拖延工期，影響質(zhì)量。

Navisworks碰撞檢測(cè)：利用Revit + Navisworks，項(xiàng)目進(jìn)行機(jī)電綜合管線(xiàn)模擬，通過(guò)軟件的碰撞檢測(cè)功能發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)的碰撞問(wèn)題，并導(dǎo)出碰撞報(bào)告，直觀地查看出碰撞點(diǎn)的對(duì)象和碰撞詳情。

3.3 基于BIM模型碰撞后的圖紙會(huì)審

碰撞報(bào)告利用BIM模型的直觀性，可以清楚的看到每個(gè)碰撞點(diǎn)的詳細(xì)情況，對(duì)碰撞節(jié)點(diǎn)進(jìn)行問(wèn)題記錄，再把記錄反饋到業(yè)主及設(shè)計(jì)單位。在圖紙會(huì)審時(shí)可以更有針對(duì)性的對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行討論，最終經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位同意，得出最優(yōu)方案。

根據(jù)碰撞情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整工作，并利用三維模型開(kāi)展圖紙會(huì)審。

根據(jù)圖紙會(huì)審的結(jié)果進(jìn)行模型修改并經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)，完成模型與圖紙的一致性自審工作，出具自審報(bào)告報(bào)監(jiān)理審查，最終形成可指導(dǎo)施工的工程模型。

4 冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的裝配式過(guò)程

4.1 模型導(dǎo)出

根據(jù)車(chē)站最終的可指導(dǎo)施工的工程模型導(dǎo)出水管的三維模型。再根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的管道綜合布置情況，主要考慮預(yù)制加工成品管組運(yùn)輸、就位、安裝等條件限制，結(jié)合管道材質(zhì)、連接方式等，對(duì)優(yōu)化后的機(jī)房綜合管線(xiàn)進(jìn)行合理的分段及預(yù)制模塊的分組。

4.2 管道分段原則

（1）在預(yù)制加工條件允許的情況下，應(yīng)盡量減少分段，避免由于分段過(guò)多造成漏水隱患點(diǎn)的增加。

（2）在確定分段方案之前，應(yīng)充分考慮預(yù)制成品運(yùn)輸條件、安裝空間條件等，進(jìn)行合理分段，避免由于分段不合理造成運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)裝配困難，降低機(jī)房裝配效率。

（3）在管段分段時(shí)，應(yīng)提前考慮管道支吊架布置方案，原則上每個(gè)分段點(diǎn)前后1m內(nèi)應(yīng)加設(shè)支吊架進(jìn)行固定。

（4）每段管道分段完成后，應(yīng)按照分段情況，對(duì)每段管道進(jìn)行標(biāo)示，且標(biāo)示在BIM模型、工廠(chǎng)預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)保持統(tǒng)一。

4.3 工廠(chǎng)預(yù)制加工

在管道分段方案確定后，根據(jù)每段管道的實(shí)際尺寸、安裝位置、支吊架設(shè)置情況，直接利用BIM模型進(jìn)行施工綜合布置圖、分段預(yù)制管組、預(yù)制模塊及預(yù)制支吊架的加工詳圖的繪制導(dǎo)出。

預(yù)制構(gòu)件在工廠(chǎng)車(chē)間采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行加工生產(chǎn)。同時(shí)，對(duì)預(yù)制廠(chǎng)家技術(shù)負(fù)責(zé)人及預(yù)制工人進(jìn)行預(yù)制交底，確保管段預(yù)制尺寸準(zhǔn)確度。

4.4 運(yùn)輸配送

利用BIM技術(shù)，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的裝車(chē)運(yùn)輸模擬分析，充分利用運(yùn)輸車(chē)的空間，最大限度提升運(yùn)輸效率。運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，提前根據(jù)各預(yù)制管段的裝配順序進(jìn)行合理的預(yù)制構(gòu)件堆放平面規(guī)劃，確保施工環(huán)節(jié)“隨裝隨取”，實(shí)現(xiàn)物料的高效轉(zhuǎn)運(yùn)。

4.5 利用BIM模型實(shí)現(xiàn)三維可視化交底

利用BIM制作冷水機(jī)房的管路裝配式施工的安裝動(dòng)畫(huà)或者視頻（如圖4-6所示），并將施工安裝動(dòng)畫(huà)或視頻鏈接URL導(dǎo)入BIM模型中。當(dāng)施工班組在進(jìn)行相關(guān)工序施工前，除進(jìn)行書(shū)面安全和技術(shù)交底外，再由施工員和班組長(zhǎng)利用手持式工作平臺(tái)對(duì)班組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全和技術(shù)交底工作，并將交底的現(xiàn)場(chǎng)圖片及相關(guān)記錄錄入到BIM模型中。

4.6 現(xiàn)場(chǎng)裝配

現(xiàn)場(chǎng)裝配階段，編制《BIM+工廠(chǎng)預(yù)制化冷卻水系統(tǒng)設(shè)備施工方案》，合理安排施工順序。首先，利用BIM制作設(shè)備安裝工程及裝修裝飾工程中的重要施工的安裝動(dòng)畫(huà)或者視頻，并將施工安裝動(dòng)畫(huà)或視頻鏈接URL導(dǎo)入BIM模型中。其次，當(dāng)施工班組在進(jìn)行相關(guān)工序施工前，除進(jìn)行書(shū)面安全和技術(shù)交底外，再由施工員和班組長(zhǎng)利用手持式工作平臺(tái)對(duì)班組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全和技術(shù)交底工作，重點(diǎn)講解在裝配式施工過(guò)程中可能遇到的困難及解決措施。最后，將交底的現(xiàn)場(chǎng)圖片及相關(guān)記錄錄入到BIM模型中。

5 BIM+預(yù)制裝配式施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

據(jù)國(guó)外專(zhuān)業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，預(yù)制加工可以減少60%的現(xiàn)場(chǎng)操作工人，減少90%的危險(xiǎn)作業(yè)點(diǎn)，完成工廠(chǎng)化加工70%，通過(guò)預(yù)制加工既可以減少勞動(dòng)力成本，又能夠提高現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作效率。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電專(zhuān)業(yè)也從碰撞檢查、管線(xiàn)綜合向預(yù)制加工深入發(fā)展，裝配式概念不止是存在于鋼結(jié)構(gòu)、PC結(jié)構(gòu)、工廠(chǎng)預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)拼裝，同樣能為地鐵機(jī)電設(shè)備安裝行業(yè)帶來(lái)效益，是機(jī)電精細(xì)化管理的最優(yōu)途徑。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：鐵科院（北京）工程咨詢(xún)有限公司）