BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝施工管理中的應(yīng)用研究

鄧福平

（中交機(jī)電工程局有限公司，北京100088）

1 工程概況

成都軌道交通17 號線線路全長25.8km，平均間距3.18km，共設(shè)地下站7 座，地上站2 座，五桐廟停車場1 處，永義車輛段1 處。工程內(nèi)容主要有全線臨水、臨電，供電、通信、綜合監(jiān)控、風(fēng)、水、電、場段工藝設(shè)備采購、安裝調(diào)試，砌筑裝修。工程管線復(fù)雜，排布困難，在PPP 總承包模式下，工程量大，工期緊，全線標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，對工程質(zhì)量要求嚴(yán)格。

2 BIM軟件的選擇

作為機(jī)電施工企業(yè)，選擇一款適合自己的軟件至關(guān)重要，對市場上的主流機(jī)電建模軟件Revit、Rebro 進(jìn)行了對比分析，具體見表1【1】。

對比分析后選擇了Revit 軟件，這款軟件在細(xì)節(jié)處理上還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）風(fēng)管尺寸、長度可以根據(jù)需求自主設(shè)定，同時(shí)具有添加保溫、防火板等功能【2】；

2）相對于其他軟件，該軟件兼容性強(qiáng)，不同格式轉(zhuǎn)換過程中數(shù)據(jù)丟失少；

3）可以安裝各種插件，如自動(dòng)編號、風(fēng)管排版、自動(dòng)開洞等插件，可提高工作效率；

4）族庫豐富，模型更逼真；

5）該軟件可以在數(shù)字化設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈無縫對接，提高了加工效率。

此外，Revit 用戶較多，人力成本較低，建模、生產(chǎn)加工效率是其他軟件的數(shù)倍。因此，該軟件更加適用于施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)BIM 模型對工廠化加工的指導(dǎo)。

表1 主流機(jī)電建模軟件對比分析表

3 BIM指導(dǎo)設(shè)計(jì)深化

在設(shè)計(jì)階段主要工作流程如下。

1）二維圖紙優(yōu)化：設(shè)計(jì)院的管綜平面圖由于是二維圖紙，容易遺漏很多細(xì)節(jié)問題，而這些細(xì)節(jié)如果交底不到位往往導(dǎo)致施工現(xiàn)場大面積返工，同時(shí)設(shè)計(jì)院沒有考慮風(fēng)管保溫、支吊架安裝等因素，因此設(shè)計(jì)院的管綜圖紙往往不能作為施工的依據(jù)，在BIM 建模過程中該圖紙只能起到對管線路徑走向、標(biāo)高輔助參考作用【3】。

2）三維模型建立：建模前先制定建模標(biāo)準(zhǔn)，如文件命名規(guī)則、模型顆粒度劃分原則、材質(zhì)表達(dá)形式、精度要求、配色標(biāo)準(zhǔn)、管線布置及優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)等要求，各專業(yè)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模，達(dá)到全線統(tǒng)一。

3）三維模型深化：各專業(yè)模型合并后，對管線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化過程中要充分考慮管線標(biāo)高、垂直、水平距離、檢修空間，以及天花、風(fēng)口、燈具、多聯(lián)機(jī)、墻面、地板的排布位置，實(shí)現(xiàn)天地墻布置整齊劃一，整體效果美觀、整潔、和諧。

4）模型精調(diào)：精調(diào)的過程主要是對水管、橋架長度化零為整，保證模型數(shù)據(jù)滿足加工、安裝的要求，同時(shí)檢查閥門、傳感器、流量計(jì)等構(gòu)件是否有遺漏，保證系統(tǒng)的完整性。

5）套管及孔洞確定：模型定稿后利用開洞小插件設(shè)置開洞規(guī)則，一鍵自動(dòng)開洞，并生成二維孔洞圖、剖面圖、套管清單，方便現(xiàn)場施工。

6）管段編號尺寸輸出：將模型數(shù)據(jù)生成加工數(shù)據(jù)，根據(jù)編碼規(guī)則對每一節(jié)管件進(jìn)行編號、標(biāo)注，并生成二維碼。

通過運(yùn)用BIM 技術(shù)對所有設(shè)備及零部件進(jìn)行1∶1 建模，使管件精度誤差控制在2mm 以內(nèi)，二維碼技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、預(yù)制加工、運(yùn)輸?shù)窖b配施工的全過程信息跟蹤管理，提高了機(jī)電設(shè)備信息的可追溯性和管理效率。

4 BIM指導(dǎo)制冷機(jī)房一體化施工

傳統(tǒng)的地鐵站制冷機(jī)房施工均由人工按照圖紙一段一段拼裝完成，高污染、高耗能、低效率。成都軌道交通17 號線機(jī)電項(xiàng)目通過BIM 模型分段、場外預(yù)制加工、現(xiàn)場組裝的方式，將所需要的3 500 多個(gè)構(gòu)配件，全部在數(shù)字化預(yù)配基地進(jìn)行分解、預(yù)制，在現(xiàn)場根據(jù)分解圖進(jìn)行組裝，用工業(yè)化批量生產(chǎn)方式徹底替代傳統(tǒng)手工模式。

該項(xiàng)目以溫泉大道站為樣板，針對設(shè)備機(jī)房中機(jī)電設(shè)備及管線安裝的施工工藝開展研究，制冷機(jī)房一體化裝配流程具體如下：

1）BIM 建模：建模精度控制在2mm 以內(nèi)，構(gòu)件齊全，滿足生產(chǎn)預(yù)制要求的精度。

2）復(fù)核：對現(xiàn)場土建實(shí)物進(jìn)行復(fù)核，消除誤差，保證現(xiàn)場與模型的吻合度。

3）模型分解：對機(jī)房管道、支吊架系統(tǒng)按模塊進(jìn)行分解、分段，方便生產(chǎn)和運(yùn)輸。

4）定位安裝：依據(jù)機(jī)房預(yù)制圖、裝配圖、定位圖進(jìn)行設(shè)備及管線組裝。

分解后的每一段管件都對應(yīng)唯一編號和二維碼，現(xiàn)場根據(jù)編號和組裝圖紙進(jìn)行安裝，通過掃描二維碼可以實(shí)時(shí)查看技術(shù)交底資料，以及安裝部位、屬性等詳細(xì)信息。一體化施工技術(shù)徹底改變了傳統(tǒng)制冷機(jī)房量一段、做一段的施工模型，將引領(lǐng)軌道交通領(lǐng)域制冷機(jī)房未來的發(fā)展趨勢。

5 優(yōu)勢

隨著BIM 技術(shù)在機(jī)電行業(yè)的深入應(yīng)用，工廠化預(yù)制、裝配化安裝得以實(shí)現(xiàn)，并正逐步顛覆著傳統(tǒng)的施工技術(shù)，基于此，項(xiàng)目部針對將BIM 技術(shù)與數(shù)字化預(yù)配基地、裝配式安裝相結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用研究，從而解決傳統(tǒng)施工中存在的一系列問題。其優(yōu)勢體現(xiàn)在以下4 方面：（1）數(shù)字化預(yù)配基地將BIM 技術(shù)與數(shù)字化加工設(shè)備相結(jié)合，通過提取和集成深化設(shè)計(jì)的BIM 模型數(shù)據(jù)，形成預(yù)制加工全過程的數(shù)據(jù)庫，整個(gè)系統(tǒng)納入BIM 施工管理平臺綜合管理，實(shí)現(xiàn)深化設(shè)計(jì)、預(yù)制加工、材料管理、現(xiàn)場施工等各工作環(huán)節(jié)的有效銜接。（2）數(shù)字化預(yù)配基地實(shí)現(xiàn)了預(yù)制加工無紙化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、全自動(dòng)化的創(chuàng)新，在精度、質(zhì)量方面得到了極大提升，滿足緊迫的地鐵建設(shè)進(jìn)度需求。（3）實(shí)現(xiàn)了風(fēng)管、水管、支架、套管、臨邊設(shè)施、冷水機(jī)房、消防泵房、空調(diào)機(jī)房的預(yù)制預(yù)配。（4）實(shí)現(xiàn)了安全環(huán)保的目的，制冷機(jī)房一般比較封閉、面積狹小，傳統(tǒng)施工作業(yè)環(huán)境十分惡劣。而一體化施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了零煙塵、零噪聲的目標(biāo)。管道拼裝工序在地面完成，機(jī)房管道分段機(jī)械化抬升，克服了高空作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。所有管道安裝位置精確至毫米，排布整齊劃一，精準(zhǔn)美觀。

6 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術(shù)指導(dǎo)的施工組織，在土建施工階段即可切入，結(jié)合土建完成尺寸優(yōu)化模型、精調(diào)、編碼、工廠加工、模塊化安裝，將傳統(tǒng)由工人的技能水平?jīng)Q定工程質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的高質(zhì)量安裝。但最終技術(shù)的革新要向管理的革新轉(zhuǎn)變，還需要投入更多的努力進(jìn)行探索，這樣，才能形成可復(fù)制的、具有普遍意義的施工組織模式。