BIM技術在地鐵車站冷水機房管道預制施工中的運用研究

江蘇省常州市軌道交通發(fā)展有限公司 江蘇 常州 213000

1 引言

隨著城市交通的不斷發(fā)展，地鐵在城市中的地位更加重要。地鐵車站建設是一個較為復雜的系統(tǒng)工程，地鐵施工過程中，牽涉到的專業(yè)較多，不同功能和用途的管線也存在相互的交叉，為了避免因管線設計和安裝不合適導致返工，給施工建設進度帶來影響，施工方紛紛采取了BIM技術。BIM技術(建筑信息模型)通過數(shù)字信息技術將施工中的建筑進行仿真模擬，是一種廣泛應用于設計、安裝和管理的數(shù)字化方法，通過此種信息化的管理方法，可以有效保證施工的效率和質(zhì)量。本文主要結合地鐵車站的冷水機房管道預制施工過程對BIM技術的應用進行說明。

2 工程概況

勤業(yè)站車站有效站臺中心里程為SK3+500.153，全長280.85m。車站有效站臺寬度為度為13m，車站中心里程處覆土厚度為2.70m。該車站的冷水機房位于車站西側的站臺內(nèi)部，提供車站的空調(diào)用冷源。機房內(nèi)部設置有冷水機組2組，冷凍水泵2臺，冷卻水泵2臺。由于空間的限制，機房內(nèi)部除空調(diào)水系統(tǒng)外，還存在通風設備、管線及給排水和消防管線，管線和輔助配件相對較多，因此在進行設計安裝之前需要對其進行布局優(yōu)化，避免出現(xiàn)因管線設計不合理導致出現(xiàn)返工，影響整個項目的施工進度。

針對此工程的實際特點，可以看出此工程中機房管道系統(tǒng)的安裝存在以下幾個重難點：

(1)由于涉及的管線相對較多，設計人員如果僅通過二維的平面設計圖進行空調(diào)水系統(tǒng)管道進行設計，很容易出現(xiàn)差錯。另外，管線的管件數(shù)量較多，容易出現(xiàn)統(tǒng)計錯誤。

(2)管線的層數(shù)較多，包括暖通風管、照明橋架、空調(diào)水管和制冷設備管線等，管道的排布設計除了能夠保證不同功能管線相互不干擾，還需要考慮安裝和后期運維的便利性。如果不進行三維管線設計，可能出現(xiàn)在實際施工中邊施工邊修改設計，易造成工期的延誤。

因此，可以通過BIM技術對管道和設備進行3D模擬，通過三維設計管線的布置，進行管線的模擬預安裝，可以提前發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化設計方案，保證施工的進度。

3 在冷水機房管道安裝中的應用流程

(1)BIM模型建立。在運用BIM技術對建筑模型進行設計的過程當中，建筑物當中的每一個元素都會使用一個合理的具體參數(shù)來代替。在具體模型還沒有完成之前要對冷水機房整體系統(tǒng)進行一個科學、有效的評估工作，然后依據(jù)系統(tǒng)實際情況進行相應材料及其數(shù)量的合理采購，以此來有效提高此安裝工程項目的整體質(zhì)量和效率，進而提升其施工中各項相關數(shù)據(jù)的精準程度。此工程項目中是一個包含多個子模型的集成BIM三維模型。

(2)用于碰撞檢測和布局設計。BIM技術用于機電項目施工中可以進行管線設計的碰撞試驗，從而檢測管線設計的合理性。要先由專業(yè)技術工作人員依據(jù)主管線比較差的部分進行專業(yè)標高角度的確定，繼而利用專業(yè)計算機軟件繪制出相應的精準的剖面圖。然后再利用BIM技術對施工整個流程進行合理的優(yōu)化，最終實現(xiàn)智能化模型的精準構建。最后安排專業(yè)的施工人員依據(jù)具體建設元素參數(shù)進行施工圖的設計與繪制，由此就完成了碰撞檢測工作。

(3)優(yōu)化設計。根據(jù)碰撞后的結果對于管線的設計進行再次優(yōu)化，一般需要進行多次碰撞試驗和多次的管線設計優(yōu)化才能得到最終的設計圖。

4 在冷水機房管道預制施工中的應用

按照上述介紹的施工流程完成建筑結構模型和風水電模型的建立，主體建筑和結構模型建模過程中，要根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況進行設計，建模過程中要結合施工中所作的變更進行及時的修正。建筑結構和風電水模型建立完成之后，需要對管道支架進行深度優(yōu)化。由于冷水機組的各系統(tǒng)管線錯綜復雜，一張完整的管線3D效果圖難以對施工過程起到明確的指導作用，因此將機房內(nèi)的各系統(tǒng)進行拆分，以空調(diào)水系統(tǒng)為例，可以將空調(diào)水系統(tǒng)進一步拆分為冷凍供水、冷凍回水、冷卻供水和冷卻回水四個方面。通過現(xiàn)場對尺寸進行復核后，對固化后的管線進行編號，如圖1所示。然后統(tǒng)計各系統(tǒng)的管道直徑、長度和標高參數(shù)，進而對管道進行提前的預制，預制完畢的管道運到現(xiàn)場后根據(jù)3D效果圖進行組裝焊接。此方法相對于現(xiàn)場配管邊測量邊放樣的方法可以有效節(jié)約配管的時間，縮短工期。

圖1 冷水機房管線3D效果圖

另外，BIM技術最大的優(yōu)勢就是通過可視化的方式解決一些抽象的問題，隨著建筑物的規(guī)模和復雜程度不斷增加，設計師難以僅通過想象進行深度分析和交流，BIM技術的出現(xiàn)為實現(xiàn)可視化操作開辟了廣闊的前景，其附帶的構件信息為可視化操作提供了有力的支持，不但使諸如應力等一些較抽象的信息用可視化方式表達出來，還可以將設施建設過程及各種相互關系動態(tài)的表現(xiàn)出來。

5 結語

BIM技術可以有效解決復雜機電安裝過程中的管線設計問題，能通過可視化的3D模型對安裝中可能出現(xiàn)的問題進行預演，有效保證施工的質(zhì)量和效率。同時BIM模型除了可以描述設施的3D幾何信息和拓撲關系，還能夠描述完整的工程信息。能夠?qū)崿F(xiàn)信息的協(xié)調(diào)性管理：一方面可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間一致性、實時性的關聯(lián)的創(chuàng)建；另一方面可以在各種實體關聯(lián)之間實現(xiàn)智能互動。正是BIM技術的這四個特點大大改變了傳統(tǒng)建筑業(yè)的生產(chǎn)模式，利用BIM模型，使建筑項目的信息在其生命周期中實現(xiàn)開放式共享，高效率傳遞，為建設項目各個階段中的所有決策及生產(chǎn)管理提供可靠的信息基礎。