基于BIM的高鐵站房機房裝配式施工技術研究

張軍

（中鐵六局集團建筑安裝工程有限公司，北京 102200）

1.研究背景

隨著國內高速鐵路基建項目的快速發(fā)展，交通越來越便利，高鐵公交化的概念已經在逐步實現，特別是滬寧城際周邊一小時經濟圈的形成，新線的增加和舊站的升級改造，使高鐵站房的數量逐步增加，要求也越來越高，特別是信息機房在鐵路客運服務管理中起著關鍵性的作用。由于分跨房建、信息、電力、暖通、消防多個專業(yè)實施，在工期、工序的協(xié)調上存在矛盾。

由于站房施工進度要求緊張，房建和信息專業(yè)往往同時在同一個空間作業(yè)，信息系統(tǒng)設備安裝的環(huán)境無法控制，對設備日后運行帶來隱患，很難滿足建設標準化信息機房要求。以往項目中，信息機房內配套設施由各專業(yè)獨立設計，雖然滿足各系統(tǒng)功能，但實施中往往發(fā)生交叉，互相影響且不能形成整體效果，機房內顯示零亂，很難滿足標準化機房建設的要求，基于以上現狀提出了基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設施工技術。

通過優(yōu)化施工方案建立BIM科研團隊，研發(fā)了基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設施工技術。使信息設備安裝工程與土建、暖通、電力、消防各專業(yè)接口進行了無縫銜接。確保機房的建設過程是系統(tǒng)、有序、可控的一體化工程，滿足站房工程工期目標及站房信息機房標準化建設的要求，經總結形成本工法。

2.工藝特點

（1）通用性：適用于各類工業(yè)與民用建筑信息機房、設備機房裝配式一體化施工。

（2）精確性：采用BIM模塊化理念，運用Revit繪制標準部位模型，模型按專業(yè)合理切塊劃分，分批集中定制加工，整體安裝集中連接，實現信息機房裝飾裝修、機電安裝工程精確裝配式施工。

（3）實用性：信息機房由于分跨房建、信息、電力、暖通、消防多個專業(yè)實施，在工期、工序的協(xié)調上存在矛盾。采用裝配式一體化設計后解決了這個矛盾，工藝原理易懂，施工方法簡單實用，可操作性強。

3.適用范圍

適用于各類工業(yè)與民用建筑設備機房。

4.工藝原理

采用BIM模塊化理念，運用Revit繪制標準部位模型，模型按專業(yè)合理切塊劃分，分批集中定制加工，整體安裝集中連接，實現信息機房裝飾裝修、機電安裝工程預制裝配式施工。利用綜合布線原理，信息機房強電線纜、弱電線纜、光纜集中排布編碼敷設，提升客服系統(tǒng)線纜管理質量，降低維修難度。

5.施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設工藝流程如圖1所示。

5.2 操作要點

5.2.1 建設前技術準備

采用BIM技術建模進行裝配式一體化機房方案設計，對接機房平面布局圖，提交建設單位組織相關單位及設計院進行建設方案評審，實施前進行平面布局方案評審（見圖 2）。

5.2.2 與房建專業(yè)交接

對接房建專業(yè)確定機房主體結構完成，墻體砌筑完工，門窗孔洞收口完工。地面墊層及屋面防水施工完畢。

5.2.3 機房裝配式裝修

機房裝修涵蓋機房平面布置與墻、頂、地裝修等，充分考慮機房抗電磁干擾因素，墻面及頂面均采用金屬材質飾面，確保良好屏蔽效果。

（1）平面布置。規(guī)劃原則：整潔整齊，遵守規(guī)范要求確保設備之間的維修空間同時兼顧設備維修更換，設備搬運通道大門不小于1.2m。設備區(qū)與電源區(qū)應有一定間隔距離，平面布置方案經過審查后實施。

（2）地面選材設計。機房區(qū)域鋪設無邊陶瓷面全鋼防靜電活動地板，高度為300mm；鋪設地板后機房區(qū)域與其他區(qū)域地面高度不一致，通過緩沖踏步區(qū)使其美觀而且人性化，方便人員出入；為保證地面的潔凈度，地坪做平整清潔處理后，鋪設陶瓷地磚；在地板下有電力電纜敷設爬架，路由處安裝透明防靜電地板以便今后維護檢修方便；地板接地網采用6mm2裸銅線十字型壓接施工方式，取一端點接至接地銅板，采取單一回路接地，接地電阻小于1歐姆。

（3）地板材料說明。陶瓷防靜電地板采用600mm×600mm×10mm防靜電瓷磚作為面層，具有高耐磨、防火、防水、高承載、壽命長、易清潔、美觀等特點，內襯優(yōu)于同類產品的復合全鋼裸板，四周用導電膠條封邊而成，整板的厚度為40mm或45mm，防火性能達到A級或B1級標準。

產品特點：

1）防靜電：該活動地板系統(tǒng)電阻穩(wěn)定、持久，系統(tǒng)電阻106Ω～1010Ω。

2）耐污染：該瓷質磚面通過改善產品原材料配方，減少毛孔及減少小毛孔口徑并在磚的表面涂上一層特殊涂料，使污汁難以滲入內部，從而解決了“吸臟”的難題。

3）無放射：該瓷質磚經國家建材測試中心檢測，不含放射元素，安全可靠，保證健康，是天然石材的理想替代材料。

4）抗老化：質量優(yōu)良，莫氏硬度達到7，使用壽命60年以上。

5）承載能力強：均布載荷大于1600kg/m2。

（4）機柜設備與底座間尺寸關系。機房內各網絡機柜、電源、精密空調等設備，制作的底座四邊，每條邊應比設備尺寸內縮1.5cm，聯排設備底座應保持同一水平高度，誤差不大于5mm。內縮后的底座安裝時前面與靜電地板對齊，設備安裝時中心點與底座中心點對齊，確保機柜設備安裝后，底座四邊隱藏于設備四周內。靜電地板安裝時，切割后要插入機柜設備下與底座拼接對齊，完成后保證機柜底座不外露。

（5）墻面選材設計?？紤]到美觀和抗電磁干擾的要求，裝飾區(qū)域內的墻面主要采用機房專用金屬防靜電墻板，該板在防火、防靜電、防塵、屏蔽、美觀、耐久等方面的性能適合用于計算機機房的裝飾。墻面輕鋼龍骨與地面金屬龍骨做好電氣連接。

（6）頂部選材設計。天花吊頂采用600mm×600mm高檔鋁合金微孔方板，此材料最適宜機房裝修，能達到回風、吸音和防靜電的效果。吊頂內結構面層刷三遍環(huán)氧樹脂油漆作防塵處理。頂部輕鋼龍骨與墻面、地面金屬龍骨做好電氣連接，如圖3所示。

5.2.4 機房裝配式電氣

（1）電源電纜敷設要求。本次機房電力橋架采用梯式橋架自吊頂內引至地面，由防靜電地板下敷設安裝至各個設備處；地板下梯式橋架上敷設電源線纜、接地電纜。其他纜線不得使用；電力專業(yè)入戶電纜應按照本設計要求敷設至本專業(yè)提供的配電柜內，如圖4所示。

（2）一體化機柜。本施工技術采用一體化配電柜、一體化電池柜、一體化UPS柜，如圖5所示。

（3）機房照明。機房的照明設計要達到照度、均勻度、眩光限制標準的要求，平均照度按300Lx取值，選用600×600LED照明，為滿足操作需要，平均設置在機柜前后方走道正上方，如圖6所示。

（4）機房接地系統(tǒng)規(guī)劃。

1）地線的具體指標要求：交流配電系統(tǒng)安全地、設備工作地和總配線架防雷地應采用聯合接地，接地電阻不大于1Ω。

2）終端設備接地要求：給計算機終端提供交流電源只需火線與零線，計算機終端保護地線不得使用交流配電系統(tǒng)的保護地線，需與交換機GND相連。

3）總配線架防雷地線要求：能泄放異常情況引起的過剩電荷，滿足國標對配線架的接地的要求，外線電纜屏蔽層在總配線架處應與防雷地相連。

4）接地處理：從接地排到設備上接地螺杠的連接電纜應采用銅芯，盡可能縮短長度。所有的接地連接件應加防腐保護。接地螺杠必須用機械方法加以緊固。

5.2.5 機房綜合布線

（1）機房綜合布線系統(tǒng)信息線纜敷設規(guī)劃：弱電纜線均由機柜上方橋架敷設；帶有低壓電氣特性的廣播線纜，應在設置的第二層橋架上單獨布放，不與其他弱電線纜共層；機柜內設備跳線采用上進上出方式。光跳線和RJ45跳線嚴格分開路由，分別敷設在各自橋架中，如圖7所示。

（2）綜合布線系統(tǒng)：光路、電路分開敷設，如圖8所示；隔50cm距離需要用扎帶捆綁固定，走線美觀且利于整理；轉角走線要有一定的弧度，且貼近內側走線。

（3）綜合布線柜理線規(guī)劃[1]：線纜端接理線中，要求理線標簽清晰、整潔，能讓管理人員一目了然。理線時注意輕拉輕放，切忌生拉硬拽。通過多種工具捆扎處理，在能使用理線工具的情況下，盡量不用手操作，保證線纜不破皮、不打結、不扭絞，理線后“橫平豎直不交叉”；在條件允許的情況下，能用線卡就不使用扎帶。扎帶比較一次性，后期拆檢需要剪斷，容易劃傷線纜。黑膠扎帶和魔術貼扎帶等相對而言比尼龍扎帶要更實用，扎帶捆扎既不能過緊也不能太松。理線完成后進行測試和檢驗，保證線纜鏈路的通暢。即使逆向理線已經先行測試過，連線完成后仍要再測試，以確保日常運行無礙，如圖9所示。

（4）綜合布線系統(tǒng)分色規(guī)劃：站房客票系統(tǒng)使用灰白色六類網線，其他系統(tǒng)在進入信息機房前均為藍色六類網線。信息機房和配線間跳線分色規(guī)劃：機房內跳線客票系統(tǒng)為灰白色網絡跳線?？头到y(tǒng)將以不同系統(tǒng)進行分色跳線，分為旅服平臺、引導顯示、廣播、視頻監(jiān)控、自動檢票系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)，如圖10所示。

5.2.6 機房暖通

采用機房專用風冷精密空調，機房內部溫度控制在18℃～25℃，具有恒溫恒濕功能；具備來電自啟動功能；具備空氣過濾功能；具備遠程監(jiān)控及通信功能；空調排水應在房建階段預留出水口。

5.2.7 機房消防

根據機房面積空間設置滅火氣體鋼瓶；如機房不與站房外墻相連，需要設置獨立的強排煙管道至機房外；機房吊頂內和吊頂下及靜電地板下均設置點式煙感器和點式溫感器；應急照明系統(tǒng)需采用應急照明電源。當市電正常供電時，市電經過雙電源自動互投給照明負載供電，同時充電器給應急備用電池進行智能充電。當市電斷電，或超過正常電壓的25%時，啟動逆變電源供電；機房內外均設置聲光報警器，發(fā)生報警應解除門禁；消防設施控制模塊應與車站消控中心聯網，具備遠程通信功能。

5.2.8 與相關專業(yè)接口要求

與土建專業(yè)接口：要求結構主體完成，墻體砌筑完成，入戶門洞收口完成，屋面防水完成。

與暖通、電力專業(yè)接口：提供室內機尺寸、荷載及室外機管道進入機房入口位置。電力專業(yè)橋架進入機房入口施工完畢。按要求完成電力電纜至電力配電柜的敷設。

與消防專業(yè)接口：提供室內鋼瓶設備的底座尺寸，墻面控制箱的纜線數量和控制箱的尺寸。

6.材料與設備

6.1 材料與要求

主要用材料：無邊陶瓷面全鋼防靜電活動地板、陶瓷地磚、專用金屬防靜電墻板、高檔鋁合金微孔方板、一體化配電柜、一體化電池柜、一體化UPS柜、精密空調、LED方燈、煙感器、點式溫感器、聲光報警器、門禁系統(tǒng)、裸銅線、各類網線、光纖、環(huán)氧樹脂油漆、輕鋼龍骨、線卡、扎帶等。

6.2 機具設備

本工法采用的主要機具設備如表1所示。

表1 機具設備

7.質量控制

（1）所有量具必須經過嚴格檢定后方能使用。

（2）施工材料質量的控制是工程質量的的重要保證，施工現場材料質量的控制重點是對進場材料的品種、規(guī)格、出廠報告等進行驗收，對進場的施工材料按要求進行保管和存儲，嚴格控制施工材料的領用。

（3）施工機械設備的質量控制，嚴格按方案要求進行機械設備的選型，對機械設備的主要性能參數進行核查，嚴格培訓機械設備的正確操作，對機械設備進行規(guī)范維護和維修。

（4）嚴格按照機房整體施工流程的工序進行施工，避免返工。

（5）組裝作業(yè)時，必須對裝配偏差進行嚴密卡控，嚴格按規(guī)范文件執(zhí)行。

（6）設備吊裝作業(yè)時，必須對所吊裝零件、構件輕拿輕放，嚴禁摔、扔。

（7）施工前必須進行技術交底。

（8）施工時特種工上崗人員必須有相關上崗證書。

（9）施工中堅持三檢（自檢、互檢、專檢）制度，嚴格工序質量檢驗。

8.安全措施

（1）施工現場設安全員進行現場安全措施的落實與管理，對現場施工人員、現場機械設備及現場用電進行統(tǒng)一管理。要求參加施工的特種作業(yè)人員必須是經過培訓，持證上崗。施工前對所有施工人員進行安全技術交底。進入施工現場的人員必須戴安全帽、穿防滑鞋，電工、電氣焊工應穿絕緣鞋，高空作業(yè)必須系好安全帶。

（2）作業(yè)面應有可靠的架臺、護身，經檢查無誤，進行操作。吊點處應有防滑措施，高處作業(yè)使用的工具、材料應放在安全的地方，禁止隨便放置。

（3）機柜提升或下降要平穩(wěn)，避免緊急制動或沖擊。專人指揮，信號清楚、響亮、明確，嚴禁違章操作。

（4）施工現場的機電設備、閘箱、電焊機應有可靠的防潮措施。電器操作必須由專業(yè)人員進行，嚴禁非專業(yè)人員操作。電焊機使用嚴格安全操作規(guī)程。

（5）安全措施有專人按規(guī)定統(tǒng)一設置，其他人不得隨意拆動。因工作需要拆動時，要經過有關人員允許，事后要及時回復，安全員要認真檢查。

（6）做好安全用電，所有用電設備的拆除及現場照明均由專業(yè)電工擔任，使用電動工具時必須安裝漏電保護器。

（7）重點把好高空作業(yè)關，工作期間嚴禁喝酒及打鬧，手持工具應系好安全掛繩，避免直線垂直交叉作業(yè)。

9.環(huán)保措施

（1）機柜、配電柜、UPS、空調室內機安裝時，同時配備墻面保護防護人員；信息系統(tǒng)光纖及纜線入戶端接入階段為無塵化施工。配備專職保潔人員。同時配備鞋套、吸塵器、垃圾周轉箱等保潔設施。

（2）施工現場垃圾分類集中收集、處理。

（3）加強機械設備的維修保養(yǎng)和達標活動，減少機械廢氣、排煙對空氣環(huán)境的污染。

（4）盡量選用低噪聲或備有消聲降噪設備的施工機械。產生強噪聲的切割、下料，應盡量放在工廠、車間完成。施工現場的強噪聲機械要設置封閉和機械棚，以減少強噪聲的擴散。

10.效益分析

10.1 經濟效益

新建連云港至鎮(zhèn)江鐵路大港南站、丹徒站站房工程，站房設計形式分別為線正下式與線側上式鐵路客運站房，站房機房主體結構為框架結構，屋面為鋼筋混凝土屋面，信息機房分別設置在一層與架空層，連鎮(zhèn)項目部與信息施工單位通過優(yōu)化施工方案建立BIM科研團隊，共同研發(fā)了基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設施工技術[2]。站房信息機房分跨房建、信息、電力、暖通、消防多個專業(yè)實施，在工期、工序的協(xié)調上存在矛盾。應用此方法確保了機房的建設過程是系統(tǒng)、有序、可控的一體化工程，滿足站房工程工期目標及站房信息機房標準化建設的要求。徹底改變站房工程中信息系統(tǒng)工程被動、無序、標準低，提高了安裝質量，縮短了工期，同時降低了交叉施工帶來的勞務成本，總共降低成本23萬元，其中臨時措施10萬元，人工費13萬元。

10.2 社會效益

新建連云港至鎮(zhèn)江鐵路大港南站、丹徒站站房工程，站房設計形式分別為線正下式與線側上式鐵路客運站房，由于站房施工進度要求緊張，房建和信息專業(yè)往往同時在同一個空間作業(yè)，信息系統(tǒng)設備安裝的環(huán)境無法控制，對設備日后運行帶來隱患，很難滿足建設標準化信息機房要求。以往項目中，信息機房內配套設施由各專業(yè)獨立設計，雖然滿足各系統(tǒng)功能，但實施中往往發(fā)生交叉，互相影響且不能形成整體效果，機房內顯示零亂，很難滿足標準化機房建設的要求，應用基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設施工技術。有效地解決了機房裝修施工與安裝施工的矛盾，對最終保質保量完成該項工程起到至關重要的作用，為類似機房裝配式一體化施工積累了豐富的經驗，值得推廣借鑒，得到了甲方、監(jiān)理及設計單位的好評，具有良好的社會效益。

11.應用實例

新建連云港至鎮(zhèn)江鐵路大港南站、丹徒站站房工程，站房設計形式分別為線正下式與線側上式鐵路客運站房，站房信息機房主體結構為框架結構，屋面為鋼筋混凝土屋面，信息機房分別設置在一層與架空層，中鐵六局連鎮(zhèn)項目部通過優(yōu)化施工方案，建立BIM科研團隊，研發(fā)了基于BIM的高鐵站房機房裝配式建設施工技術（如圖11和圖12所示），使信息設備安裝工程與土建、暖通、電力、消防各專業(yè)接口進行了無縫銜接。確保機房的建設過程是系統(tǒng)、有序、可控的一體化工程，滿足站房工程工期目標及站房信息機房標準化建設的要求，徹底改變站房工程中信息機房工程被動、無序、標準低、存在質量隱患的局面，探索從源頭開始裝配式一體化設計，開辟信息機房建設新途徑和新標準。該施工技術可操作性強，工藝相對簡單，成本投入小，具有較好的社會經濟效益，為類似工業(yè)與民工建筑設備機房裝配式建設提供了技術支持，積累了豐富的經驗，具有很好的推廣應用價值[3]。