BIM技术在地铁机电安装工程施工中的应用研究

秦浩 闫鹏

摘  要：当前，我国建筑业面临转型升级，BIM技术得到了迅速发展。本文以XXX地铁X号线XXX车站为例，通过BIM技术在图纸审查、深化、三临布置、综合管线优化，可视化技术交底等10个方面在机电安装工程中的具体应用，体现了BIM技术在提高施工效率、节约成本等方面的优势。，为BIM技术在该类工程中的应用提供了借鉴。

关键词：BIM 技术;机电安装工程;施工效率

中图分类号：U231   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）03-0000-00

1地铁车站机电安装工程现状

哈尔滨市轨道交通X号线XXX车站全长约270米，地铁机电安装涉及通风空调专业、给排水及消防专业、动力照明专业等十多个专业交叉施工并且每个专业施工内容和施工区域遍布车站的每个部位，因此在具体施工中将面临施工接口众多、管线设备复杂、交叉施工等问题，另外地铁项目也是当地政府重点关注的对象，交接时间不可顺延，从而使得地铁施工时间紧、任务重。因此需要施工单位在施工中对施工质量、进度、成本、工期等进行严格把控及周密部署。

2 BIM技术在地铁机电安装工程中的应用

针对地铁机电安装工程现状，在哈尔滨市轨道交通X号线XXX车站施工中引进BIM技术，现就其应用情况进行如下阐述。

2.1土建主体结构预留预埋核查

地铁机电安装工程施工是建立在土建主体结构之上的，因此机电施工进场前需与土建施工单位进行场地交接，其中最终的环节就是对现场孔洞预留及预埋的核查。

孔洞核查是基于Revit软件建立的土建模型，将其导入ipad中，并在revit软件中生成孔洞预留预埋信息表。在现场参照模型和表格进行核对。与传统的CAD图纸相比，此方式更加直观且对核查人员的技术要求更低，而且核查准确率更高，所占时间更少。

2.2三临布置

地铁车站三临施工为地铁机电安装工程施工提供了施工条件，并且地铁施工处在城市中心，经常面临政府单位的检查，因此现场的三临布置既要满足现场的施工需求，还要达到参观的美观效果。

单位在三临施工前期，利用Revit软件搭建车站BIM模型，将车站临水、临边、临电及场地布置的方案用建模的方式体现在模型中，模型可以体现整个车站的布置效果，通过模型检查布置方案的优缺点及三临的布置是否合理，及時更正及优化。最终利用模型布置达到最优质方案，同时进行工程量的统计，对成本进行严格把控，最终实现低成本，设计合理，美观的效果。

在搭建好模型之后，通过审核模型，确保模型中的临边防护尺寸、型号及规格准确、无误，达到预制化加工的标准;然后通过Revit软件的统计功能，正确统计出整个车站的临边防护栏杆及盖板数量、型号及规格，且区分出各临边防护的使用区域;在整理数据之后提供给生产厂家，厂家经过加工，将车站的各种型号临边栏杆运至施工现场;最后现场根据模型布置，安装各个孔洞的孔洞防护栏杆及盖板。

通过BIM技术的应用，使三临施工的整个过程变得有条不紊，施工工艺规范，标准，达到了预想的质量要求;进货量与安装量对应，主料与辅料无浪费;按照三临模型布置，现场达到了模型中的视觉效果，施工现场整齐、美观，见图1。

2.3设备运输路线规划

地铁机电安装工程专业多，设备仪器更是成百上千，其中不乏规格型号较大的设备。环控专业的大型风机、空调机组，消防给排水专业的稳压罐等，因其进场时间晚于砌筑、装修等专业，因此需提前制定方案、规划路线，且需与其他专业提前沟通做好预留工作，避免因设备运输问题而造成返工、误工、甚至安全隐患等问题，从而给公司和项目造成进度延误和经济损失。

本工程采用BIM软件Revit2016对工程的结构、建筑等专业进行建模，根据模型及现场情况制定设备运输施工方案，按照方案制作动画进行模拟施工，以此发现问题，及时修订方案，直至指导现场实际施工，见图2。

实现BIM技术在设备运输路线规划上的成功应用，需提前对设备运输进行模拟，针对运输过程中出现的安全问题，提前制定解决方案，有效规避安全事故的发生;利用模型与砌筑专业紧密配合，提前预留运输路线上的墙体，避免因设备运输造成的墙体返工，因此节约了成本，缩短了施工时间，见图3。

2.4综合管线的优化

对于工程中管线碰撞等问题，只靠传统的二维CAD施工技术不能全面反映各管线标高、相对位置，只是在施工过程中才发现问题，因此导致返工现象，造成了人工和材料的浪费。项目部在引进BIM技术以后，以设计院提供的最新机电平面图纸为建模依据，建立三维信息模型，利用Navisworks Manage 2016软件的碰撞检测功能进行管线碰撞检测，直观反映出碰撞问题，解决专业内部、专业之间的管线碰撞问题。哈尔滨市轨道交通X号线XXX车站解决碰撞问题1895个。避免施工过程中因为管线碰撞而产生的返工问题，保证了施工进度、避免不必要的索赔。初步估算每减少一个碰撞点将节省材料、人工、工期等综合造价500元左右，总计节省94.75万元;同时还可以增大建筑净空、提高使用舒适度，见图4。

利用BIM技术进行综合管线优化，首先建立建筑、结构模型，然后进行各专业机电管线的建模，通过系统材质设置给通风、给水管、排水管、消防等专业管线，并以不同颜色予以区分，各个专业桥架通过设置不同颜色的过滤器进行区分。建模完成后，再根据各专业技术要求、检修空间要求、施工工作面要求等对建筑、结构、机电三个专业的模型用Navisworks进行不同专业的碰撞检测，预先发现项目图纸的碰撞及问题，合理优化后，然后进行汇总出图，见图5。

3 施工指导

利用BIM模型输出管线综合平面图、剖面图、专业图，使现场施工人员明确掌握图纸设计意图和管线安装层次规则，避免图纸误读造成的返工现象。

3.1风管预制化

在地铁机电安装施工中，由于风管安装工程量大，所占施工空间大，对风管的安装位置及风管质量要求高且工期紧，因此，风管的安装质量及安装进度尤为重要， BIM技术的应用在很大程度上解决了该方面的问题。

3.1.1风管分段预制化

风管的预制化是基于车站的综合管线模型开展的，通过对综合管线的排布优化使各专业管线实现零碰撞之后，单独对环控系统进行预制化分段。在风管分段过程中，按照一定的风管分段原则进行，包括两部分内容;第一部分是风管管段，风管管段又分为标准件（长度1240mm）及非标准件（长度不等于1240mm）;第二部分是风管管件，包括弯头、变径、乙字弯、三通等管件。由于Revit软件的分段功能精度到毫米级，考虑施工现场安装误差，在直管段分段过程中，按照一定距离设置误差段，误差段由现场测量误差数据再进行预制化生产;基于此，施工步骤变成先施工标准件、非标准件及管件，再施工误差段，这样在很大程度上避免了施工产生的误差，使预制化风管安装更加精确，见图6。

3.1.2风管编号

地铁施工中，风管工程量大，为了防止现场收货及安装时出现混乱等情况，需要对风管进行编号，通过Revit软件对每一段风管及管件进行编号，不同尺寸的标准件及每个非标准件的编号是唯一的，因此不仅方便现场风管到货统计，也使得现场按图施工更加准确，见图7。

3.1.3标注出图

由于地铁环控图纸中系统较多，各系统的风管规格型号也有所区分，在传统图纸中会出现多个风管系统重叠现象，这严重影响了图纸的准确性。通过Revit软件进行风管系统分类，将已进行分段编号的风管系统进行区分，并单独出图，使得每个系统图纸表达更加准确、方便，见图8。3.1.4明细表

风管分段标注完成后，通过Revit明细表功能进行风管统计，此功能可以生成每段风管及管件的分段编号、材质、厚度、系统、尺寸、长度、数量及面积等属性信息;且明细表可以从软件导出，生成表格，方便工程量统计，见图9。

3.1.5二维码

在Revit软件导出明细表的基础上，通过二维码平台，进行二维码的制作，二维码制作完成后会按照每一段风管及管件对应的编号进行布置，使得风管加工及运输的全过程更加方便统计及追踪。从信息化角度考虑，二维码的加入为物料追踪系统提供了基础，见图10。

3.1.6预制化生产

前期的风管预制化数据可通过Revit的功能全部實现，数据收集后提交给预制化厂家既可。预制化加工厂家所使用的预制化加工技术是通过输入数据到设备来实现风管的预制加工，数据的转换使用PM2000进行输出，见图11。

对比传统的人工制作风管技术，预制化生产技术更加标准、精确及易操作。风管预制化生产使得原材料的利用率大幅度提高，而且加工出的风管更加美观。

3.2施工模拟及可视化技术交底

单项工程的施工图通常包括土建和安装（给水排水及消防工程、动力照明工程、环控工程等）两大部分。传统二维CAD图中各专业协作设计缺少一个统一的技术平台，使得图纸审查和细节检查复杂抽象。由于项目的集成化、规模化以及复杂化，即使有经验的项目管理者也不太可能完全解决施工图中的错、漏、碰、缺等问题。基于BIM技术的集成设计系统，打破了传统施工管理模式中的专业协调壁垒，实现了建筑、结构、机电等专业的信息共享，以BIM模型为载体，实现进度、成本、采购、合同、质量、安全等业务信息关联。此外运用BIM技术提前模拟施工全过程，对可预见的施工难点进行数据化模拟，编写合理的施工专项方案，此外在施工过程中运用BIM技术能够达到监控进度，控制成本，优化资源配置，协调专业冲突，提高施工管理效率等优点。

施工模拟操作：首先对模型进行细致区分，同时在revit中对不同部位模型的位置进行调整。一般情况下，在使用同一套轴网和标高的前提下进行模型搭建，在分离演示时必须将选出的不同部位的模型进行位置偏移，具体偏移的大小根据项目大小来确定。

然后，将模型分批导出为.nwc文件，且不同部位的模型分开导出，同时，同一部位的模型要按照进度计划的划分来分别导出。

将模型导出Revit后，再将模型导入Navisworks中，由于从Revit中导出时，就已经分割好了模型，因此在Navisworks中建立选择集的工作就比较轻松。将和施工进度中任务相对应的模型建立选择集，并且按照施工进度中的任务名进行命名。然后对建立完选择集的模型设置材质。

在Navisworks中将Project任务进度导入，重建任务层次，然后使用规则自动附着模型将模型附着在任务上。设置任务开始外观和结束外观来确定动画的表现形式。最后通过模拟按钮来测试制作好的动画。

3.2.2 BIM模型在施工技术交底中的应用

传统的项目管理技术交底通常以文字描述为主，施工管理人员以口头讲授的方式对工人进行交底。这样的交底方式存在较大弊端，不同的管理人员对同一道工序有着不同的理解，口头传授的方式也五花八门，因此工人在理解时存在较大困难，尤其对于一些抽象的技术术语，工人在交流过程中容易出现理解错误等情况。工人一旦理解错误，就存在较大风险的质量和安全隐患，对工程极为不利。应用BIM技术在关键部位及复杂工艺工序等进行建模，然后对模型进行反复模拟，找出最优方案，最后利用三维可视化实时模拟，实现对工人的技术交底。

例如在机电工程安装中，消防泵房的安装较为复杂，空间狭小，管路、设备复杂，如何在有限的空间内，完成管路与设备的布置，是体现BIM价值的时刻。在项目施工准备前期可对消防泵房的施工进行安装模拟。提前发现施工过程中存在的问题，优化施工方案，充分利用空间。依照最终的安装方案做成技术交底视频。组织各施工站长和现场施工人员召开交底会议，通过可视化模拟演示来对工人进行技术交底并在现场临时办公区设立电子屏，反复播放复杂节点的技术交底视频。通过这样的方式交底，工人会更容易理解，交底的内容也会进行的更彻底。这样既保证了工程质量，又避免了施工过程中容易出现的问题，见图12。

4結语

本文进行了简单的BIM技术应用，通过实践，了解到BIM技术的可视化、模拟化、数据化、精确化、动态化、共享化、智能化等优势特点，相比传统施工管理而言，其能够大大提高施工效率。相信随着BIM技术应用的逐步标准与规范，建筑行业的建造难题将越来越少。

参考文献

[1]陆泽荣，严巍.BIM应用案例分析[M].第二版.中国建筑工业出版社，2018.

[2]陆泽荣，叶雄.BIM建模应用技术[M].第二版.中国建筑工业出版社，2018.

[3]陆泽荣，刘占省.BIM技术概论[M].第二版.中国建筑工业出版社，2018.

[4]陆泽荣，刘占省.BIM应用与项目管理[M].第二版.中国建筑工业出版社，2018.

收稿日期：2019-06-06

作者简介：闫鹏（1992—），男，甘肃静宁人，本科，研究方向：可视化交底;                                                 秦浩（1990—），男，陕西富平人，本科，研究方向：地铁风水电工程技术、bim技术施工模拟和可视化交底。

The Application of BIM Technology in the Construction of Metro Mechanical and Electrical Installation Engineering

QIN Hao，YAN Peng

（CCCC second Public Bureau Electric Engineering Co Ltd， Xi'an Shaanxi  710000）

Abstract：At present， China's construction industry is facing transformation and upgrading， BIM technology is also developing rapidly. This paper takes Harbin Line X XXX station as an example， through the application of BIM technology in 10 aspects of mechanical and electrical installation engineering， such as drawings review and deepening， three-pronged layout， integrated pipeline optimization， visualization technology， etc.， to reflect the role of BIM technology in improving construction efficiency and saving costs.

Key words：BIM;electromechanical installation project; Construction efficiency