BIM技术在地铁机电设备装配式施工的应用

张炜

摘要：本文通过对地铁机电工程管线设备的三维模型的建立，可以做到在空间上对机电设备综合管线装配式安装进行可视化的呈现，进而达到综合管线的优化目的。

关键词：BIM技术;装配式安装;族库;可视化交底

1 引言

目前，在地铁建设项目中对绿色施工的要求日益提高，然而机电设备综合管线工作量大，工序复杂，组件较多，焊接量大的施工特点，在工期短、材料运输繁琐、作业面狭窄等诸多因素制约的影响下，经常出现地铁机电设备综合管线施工过程中存在抢工期现象。此外，管线连接中存在大量焊接作业，其质量直接影响现场施工的安全、环境和质量等管理工作。因此，在保证管道施工的安全和质量的前提下，为了能加快施工进度，确保绿色施工，采用BIM技术+工厂化预制+现场进行装配式安装是多年来地铁机电设备安装工程行业努力的方向。

装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产，然后运输到施工现场装配、组装成整体。本文以冷却水系统设备的装配式安装过程为例，对BIM技术+工厂化预制+现场进行装配式安装的施工流程进行阐述。

2 土建结构模型的建立及复核

首先，根据设计单位提供的车站建筑图、结构图，完成土建结构的原始建模工作;再利用3D激光扫描与BIM三维模型相结合，利用3D激光扫描技术配合传统测量技术，完成车站主体、出入口、风亭及集中冷站土建完工结构的测量工作，利用3D激光扫描生成3D点云模型与BIM模型合并对比，根据数据对已建土建模型进行修改与维护，从而获得与现场一致性极高的BIM模型，在此基础上进行后续的各专业碰撞检查、管综优化，对模型进行维护，以此完成可用于指导施工的工程模型。

3 BIM机电模型的建立

3.1 Revit建模和合模过程

根据设备材料厂家提供的相关实物模型进行收集，并建立机电专业的相关族库，再根据设计单位提供的车站设备安装及装修工程施工蓝图和各专业相关深化图纸，完成建模工作;修改后的土建模型跟车站的模型进行合模，其中通信专业、供电专业、信号专业和公共区装修专业等其他系统承包商根据施工蓝图完成的模型提交至我单位站主体、车站附属结构范围内的全专业模型合模。由机电专业承包商根据指导施工的土建模型来完成车站主体、车站附属结构全专业模型的合模。

3.2 基于BIM模型的管线碰撞

实际工作中，各类管线往往由设计单位的多个专业设计师分别设计，受制于施工图的设计周期、专业分包深化设计水平、现场协调等多种客观因素，往往只进行大体的空间分配，来不及对各种管线集中的区域进行详细划分。由于管线综合布置任务分配不明确，机电安装过程中屡屡发生个别专业抢先施工、使后续工种无法作业的被动情况，以至于不得不进行重复劳动，装上去拆下来，拆下来再装上去。浪费材料，拖延工期，影响质量。

Navisworks碰撞检测：利用Revit + Navisworks，项目进行机电综合管线模拟，通过软件的碰撞检测功能发现各专业管线的碰撞问题，并导出碰撞报告，直观地查看出碰撞点的对象和碰撞详情。

3.3 基于BIM模型碰撞后的图纸会审

碰撞报告利用BIM模型的直观性，可以清楚的看到每个碰撞点的详细情况，对碰撞节点进行问题记录，再把记录反馈到业主及设计单位。在图纸会审时可以更有针对性的对重点部位进行讨论，最终经过设计单位同意，得出最优方案。

根据碰撞情况进行优化调整工作，并利用三维模型开展图纸会审。

根据图纸会审的结果进行模型修改并经设计确认，完成模型与图纸的一致性自审工作，出具自审报告报监理审查，最终形成可指导施工的工程模型。

4 冷却水系统设备的装配式过程

4.1 模型导出

根据车站最终的可指导施工的工程模型导出水管的三维模型。再根据机房内的管道综合布置情况，主要考虑预制加工成品管组运输、就位、安装等条件限制，结合管道材质、连接方式等，对优化后的机房综合管线进行合理的分段及预制模块的分组。

4.2 管道分段原则

（1）在预制加工条件允许的情况下，应尽量减少分段，避免由于分段过多造成漏水隐患点的增加。

（2）在确定分段方案之前，应充分考虑预制成品运输条件、安装空间条件等，进行合理分段，避免由于分段不合理造成运输及现场装配困难，降低机房装配效率。

（3）在管段分段时，应提前考虑管道支吊架布置方案，原则上每个分段点前后1m内应加设支吊架进行固定。

（4）每段管道分段完成后，应按照分段情况，对每段管道进行标示，且标示在BIM模型、工厂预制、现场装配时保持统一。

4.3 工厂预制加工

在管道分段方案确定后，根据每段管道的实际尺寸、安装位置、支吊架设置情况，直接利用BIM模型进行施工综合布置图、分段预制管组、预制模块及预制支吊架的加工详图的绘制导出。

预制构件在工厂车间采用自动化设备进行加工生产。同时，对预制厂家技术负责人及预制工人进行预制交底，确保管段预制尺寸准确度。

4.4 运输配送

利用BIM技术，进行预制构件的装车运输模拟分析，充分利用运输车的空间，最大限度提升运输效率。运输至施工现场后，提前根据各预制管段的装配顺序进行合理的预制构件堆放平面规划，确保施工环节“随装随取”，实现物料的高效转运。

4.5 利用BIM模型实现三维可视化交底

利用BIM制作冷水机房的管路装配式施工的安装动画或者视频（如图4-6所示），并将施工安装动画或视频链接URL导入BIM模型中。当施工班组在进行相关工序施工前，除进行书面安全和技术交底外，再由施工员和班组长利用手持式工作平台对班组进行现场安全和技术交底工作，并将交底的现场图片及相关记录录入到BIM模型中。

4.6 现场装配

现场装配阶段，编制《BIM+工厂预制化冷却水系统设备施工方案》，合理安排施工顺序。首先，利用BIM制作设备安装工程及装修装饰工程中的重要施工的安装动画或者视频，并将施工安装动画或视频链接URL导入BIM模型中。其次，当施工班组在进行相关工序施工前，除进行书面安全和技术交底外，再由施工员和班组长利用手持式工作平台对班组进行现场安全和技术交底工作，重点讲解在装配式施工过程中可能遇到的困难及解决措施。最后，将交底的现场图片及相关记录录入到BIM模型中。

5 BIM+预制装配式施工技术的经济性分析

据国外专业部门统计，预制加工可以减少60%的现场操作工人，减少90%的危险作业点，完成工厂化加工70%，通过预制加工既可以减少劳动力成本，又能够提高现场安装的工作效率。

6 结语

随着BIM技术的发展，机电专业也从碰撞检查、管线综合向預制加工深入发展，装配式概念不止是存在于钢结构、PC结构、工厂预制现场拼装，同样能为地铁机电设备安装行业带来效益，是机电精细化管理的最优途径。

参考文献：

[1] 彭冲.BIM+装配式在广州地铁六号线二期机电设备安装中的应用[J].通讯世界，2018，25（12）：214-216.

[2] 党晓鹏.装配式管线支吊架在地铁机电设备安装中的应用[J].住宅与房地产，2017（32）：112-113.

（作者单位：铁科院（北京）工程咨询有限公司）