基于BIM技术的轨交项目机电安装方案优化应用

符 鹏

（上海城建信息科技有限公司，上海 200126）

研究以上海轨道交通18号线一期工程某地下车站为例，介绍BIM技术在该工程项目机电安装方案优化方面的应用。传统机电安装设计施工拥有信息化技术助力，对提高地铁建设质量、节省施工成本具有重要的意义[1-2]。

1 案例背景资料

以上海轨道交通18号线一期工程某地下车站为研究对象，车站主体为地下两层一岛一侧式车站，采用双柱三跨现浇钢筋混凝土箱型结构，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。站台层线路为直线段，端头有部分缓和曲线。车站主体建筑面积为22 498 m2，优化总长约482 m，设置6个出地面出入口和三组出地面风亭组，分别布置于道路两侧规划绿化带内。

2 管线综合设计应用——关键区域净高控制

车站上方既有市政管线较多，控制性管线可能对车站管线布置产生较大影响。受车站上方市政管廊的影响，车站土建结构顶板进行多处结构降板，降板幅度最大区域的结构净空高度仅为2.68 m，加大机电管线的设计难度，使设备区走廊管线密集区域的净空高度控制变得困难重重。

根据设计要求，站厅层设备区两条黄色区域的设备走廊均需要设置挡烟垂壁，项目公司要求设备区走廊最低净空高度为2.5 m，挡烟垂壁高度为0.3 m，其上方的各专业风水电管线距走廊装饰完成面超过2.8 m，且必须保证自身功能正常实现，为管线优化设计人员带来挑战。

市政管廊导致的结构降板如图1所示。

图1 市政管廊导致的结构降板

站厅层设备区走廊平面布置如图2所示。

图2 站厅层设备区走廊平面布置

BIM技术在本项目机电施工中的应用，为诸多问题的解决带来优势。BIM建筑信息化技术带来的1∶1精确土建及管线三维模型，使管线优化人员能够更方便直观地核查各专业管线的路由，管线构件自身携带各类信息例如像标高、风管尺寸、水管直径、强弱电桥架及线槽尺寸、灯槽尺寸、系统类型等设计信息，为优化工作带来极大便利，能够帮助设计人员研究可行性方案。

设备走廊1-1剖面优化前后对比如图3所示。

图3 设备走廊1-1剖面优化前后对比

设计人员通过核查三维模型发现，1-1剖面所在走廊情况相对较好，将小系统K3的原本存在于走廊的800 mm×400 mm的回排风管移至走廊右侧的管理用房，其下方的气灭管道及强弱电桥架可以在空间上进行整体上移，理论上可以实现2.8 m的净高控制。将方案在三维模型上模拟，存在可实施性。

2-2剖面所在走廊的情况并不乐观，走廊具有小系统K4、T7送风管，T5回风管，动力照明及弱电桥架3排，具有冷冻管、喷淋管、市政给水管、通气管、消火栓管等若干水管穿行通过，设计人员通过模拟模型发现，在不改变现有建筑设计的条件下，无法实现2.8 m的净空要求，走廊不满足风管借道的条件，唯一可能的办法是修改二次结构墙体的位置，将走廊拓宽。走廊宽度增加导致设备区若干房间面积减少，动力照明、环控等多个专业均需要调整，变更内容多，范围大，增加优化工作的难度和工作量。但设计人员借助精确的土建及机电信息模型，可以方便地浏览相关区域内的各路管线，缩短方案研究花费的时间，提高工作效率。设计师在信息模型上对土建部分的二次结构砌块墙位置进行移动，实现走廊拓宽，对该走廊内风水电管线进行优化，研究解决方案并验证方案的可实施性。

设计人员根据模型推演结果，确定了将走廊扩宽400 mm的方案，通过将走廊拓宽并调整风管、桥架和水管位置的方式，实现2.8 m的净空要求。但本方案会影响弱电综合电源室、通信工区两个专业房间以及通信值班室、更衣室、区域站长室、会议交接班室等管理人员用房，使房间的面积减小；走道宽度增加会使排烟风机风量增加，风机参数将产生较大变动，房间面积的缩小使房间内机柜布置需要调整，机柜上方的桥架、照明线槽、风管的风口位置均需要修改，涉及环控、动力照明、支吊架等多个专业。项目公司组织各参建方召开专题会，通过多方讨论及技术验证，最终通过方案，解决问题。

设备走廊2-2剖面优化前后对比如图4所示。

图4 设备走廊2-2剖面优化前后对比

3 机电安装综合应用——支吊架深化

支吊架对地铁机电管线的安装具有举足轻重的意义。支吊架需要承受管线自重，控制各路管线的方向与位移，保证管道和与接连设备的安全运行。其中，抗震支架肩负抵抗地震、保证机电设备抗震稳定性的任务，先于管线施工。支吊架的施工质量对整个机电安装作业具有重要影响，而信息化技术的引入将为支吊架的安装施工保驾护航。

将本项目涉及的各类支吊架族文件添加至车站主体信息模型中，考虑支吊架本身高度以及风管、水管的保温层厚度、风管防火板厚度、管线施工检修空间等设计人员在设计阶段可能考虑得不够充分的因素后，对机电管线基础方案进行进一步的优化与调整，最终使方案真正具备可实施性，对于现场施工具有重要的指导意义，结合三维模型导出的二维图纸进行支吊架以及管线施工，有效避免机电施工中的大量碰撞问题，降低原材料的浪费，显著提高施工效率与质量。

支吊架深化后的管线优化如图5所示。

图5 支吊架深化后的管线优化

4 系统专业箱柜整合应用——点位优化

动力照明专业包含大量落地式机柜以及壁装各类配电箱、配电柜、动力箱、手操箱等设备，设计人员在专业设计时常将关注的重点放在系统功能的实现上，对箱柜的实际尺寸考虑不够充分，导致现场箱柜安装施工时，如果严格按照图纸施工，部分箱柜不具备安装空间，如车站照明配电间、环控机房这类墙面箱柜密集的房间，施工人员只能临时对箱柜点位进行调整，箱柜位置的变更会导致相关线槽的调整，对施工造成诸多影响。环控电控室内，各类落地式机柜的位置直接影响其上方的动力照明桥架、照明线槽以及支吊架的施工，对其上空两侧风口的位置造成影响，点位出现偏差将影响多个专业的施工作业。

本项目应用BIM技术，在机电箱柜安装施工前将等比例尺寸的各类箱柜族文件载入车站主体模型，通过模型模拟现场箱柜整合，对安装空间不足的区域提前进行优化，调整箱柜和线槽点位。各箱柜的族文件均由设备供应商族库提供，能够确保族的尺寸及外观与实物保持一致。运用信息化模型完全能够模拟现场真实的安装情况，在模型确认无问题以后开始现场安装，可以有效提高施工效率，节约成本。

箱柜安装开始前的点位优化如图6所示。

图6 箱柜安装开始前的点位优化

5 结语

上海轨道交通18号线一期地下车站工程在实施过程中，借力建筑信息化技术在方案优化过程中带来的强大优势，提升机电管线综合中的关键区域净高控制、支吊架深化及箱柜整合的工作效率，有效提高施工质量，缩短工期，为建筑信息化技术在轨交项目的应用提供参考。