馮騰

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟和科學技術飛速發(fā)展，我國已進入城市軌道交通快速發(fā)展期［1］。城際鐵路工程系統(tǒng)是集線站、土建、設備、機電等多種系統(tǒng)為一體的大型復雜工程［2］。

BIM作為建筑業(yè)的全新技術逐漸成熟應用于軌道交通工程中［3］。在機電設計階段，可進行管線改遷、管線綜合與碰撞檢查、工程量統(tǒng)計、機電裝修效果模擬等：在施工階段，可用于工程形象進度、施工方案模擬、施工安全監(jiān)控、預制構(gòu)件加工安裝、材料精確下單、竣工信息整理、變更簽證管理；在運維階段，可基于機電運維平臺，融合模型信息，實現(xiàn)機電設備精細化管理。

杭州—海寧城際鐵路（簡稱杭海城際鐵路）全線12個車站，其中8個高架站、4個地下站，工程機電設計包括暖通、給排水、FAS&BAS、動力照明、通信、信號、民用通信等多個專業(yè)。由于多專業(yè)交叉，傳統(tǒng)的機電設計綜合方式容易造成返工和變更，因此亟需BIM技術協(xié)調(diào)優(yōu)化。同時，BIM技術效益的最大化在于對建筑信息進行管理，在施工和運維階段，利用BIM可實現(xiàn)建筑信息管理的智能化［4］。

1 機電設計

1.1 協(xié)同設計

基于Revit軟件平臺的專業(yè)協(xié)同主要有2種方法：工作集模式和鏈接模式［5］。杭海城際鐵路工程采用工作集模式，在平臺中心文件中通過工作集模式賦予不同工作人員設計權限，參與項目的各專業(yè)設計師可以在本地文件中對各自負責部分進行設計，不受其他部分干擾，也可以借用權限進行交叉設計，將設計成果階段性更新至中心文件中，基于中心文件的專業(yè)協(xié)同設計方式見圖1。工作集具有靈活的劃分方式，根據(jù)企業(yè)設計習慣，可以按樓層劃分，也可以按系統(tǒng)劃分。

圖1 基于中心文件的專業(yè)協(xié)同設計方式

1.2 管線布置

1.2.1 總體規(guī)劃

地鐵車站內(nèi)系統(tǒng)相對固定，管線數(shù)量、規(guī)格變化較少，根據(jù)系統(tǒng)特點，可大致將地鐵車站的管線空間布置進行合理劃分［6］，管線總體規(guī)劃布置見圖2。

（1）頂層管線。有大系統(tǒng)送風管、大系統(tǒng)排風/排煙管、小系統(tǒng)排煙管、站臺層變電所房間內(nèi)的管線，此類管線按功能一般貼頂部布置。

（2）下層管線。為各類水管，應防止漏水或結(jié)露對其他管線的影響，此類管線在最下層。

（3）次下層管線。包括冷媒管、氣滅管線，此類管線一般布置在水管上方的次下層。

（4）次頂層管線。包括強、弱電橋架，此類管線檢修頻繁。

圖2 管線總體規(guī)劃布置

1.2.2 機房

管線相對位置固定后，對空調(diào)機房進行管線布置。新版《建筑設計防火規(guī)范》頒布后，對防煙、排煙機房提出了嚴格要求，機房管線布置需更加緊湊，增加了管線布置難度。對于單柱車站，下站臺立管應盡量布置在柱子兩側(cè)，避免回風管對進入排風道的其他管線造成影響；同時保證管線直接接入站臺公共區(qū)，避免管道下站臺后穿越站臺層設備區(qū)。空調(diào)器的位置分2種：一是位于單柱的下側(cè)，空調(diào)器靠近風井（見圖3（a））；二是位于單柱的上側(cè)，空調(diào)器遠離風井（見圖3（b））。按圖3（b）布置，下方走道的排煙管需繞行至上方，氣流路徑貫穿整個排風道，排煙路徑長；按圖3（a）布置，氣流路徑短，煙氣排除較為順暢。因此，機房布置采用圖3（a）的方式，即空調(diào)器靠近風井側(cè)布置。

1.2.3 走道

走道管線寬度不超過630 mm，且靠走道兩邊布置，中間至少留500 mm的檢修空間。走道底層有水管、預留中部橋架空間、頂層布置排煙管及衛(wèi)生間排風管。

1.2.4 公共區(qū)

對于公共區(qū)空調(diào)大系統(tǒng)，平時客流集中在兩邊，將送風管道布置在兩側(cè)。如遇火災，補風從出入口補入，考慮到公共區(qū)兩側(cè)的人員疏散，將排煙口布置在中部，將煙氣向人員疏散的反方向排除，有利于人員疏散。最后，考慮站廳中部下翻梁的阻隔以及送風均勻性，在站廳層應采用2送2排，排風口位于中部。

圖3 空調(diào)器位置

1.3 審查關鍵點

1.3.1 管線復雜節(jié)點

地鐵車站管線繁多、錯綜復雜，有時需連續(xù)變高轉(zhuǎn)彎才能使管線走通。特別是在設備區(qū)走道交叉處，管線多達十幾根，需橫縱穿越，如所有管線采用高度錯位布置，則會導致走道高度不足，因此需要合理擺放管線，可采用“固定管線標高，預留橫穿空間”節(jié)點策略，使管線排布井然有序，同時極大地減少了管線變高。走道交叉處管線排布見圖4。

圖4 走道交叉處管線排布

1.3.2 管線分界節(jié)點

地下車站內(nèi)不同建筑分區(qū)對管線的安裝和使用需求不同，不可避免地存在管線分界節(jié)點。地鐵車站管線分界節(jié)點主要有公共區(qū)與設備區(qū)分界處、公共區(qū)與出入口分界處、走道與強弱電交界處。在交界處應充分利用空間變化特點，公共區(qū)與設備區(qū)分界處管線應從垂直空間布置延展為平面布置（見圖5）。

圖5 公共區(qū)與設備區(qū)分界處管線分界節(jié)點

1.3.3 空間預留

在進行管線整體排布時充分考慮安裝和檢修空間。安裝空間主要指人員攀爬、支吊架設備空間，檢修空間主要指橋架、風管閥件、水管閥件等易損設備檢修操作空間。在空間預留方面充分利用BIM的三維、模擬特性，保證人員操作便捷、安全。最終避免施工與設計不一致，設備區(qū)走道從平面到三維再到最后實際施工，均需保持一致性［7］（見圖6）。

圖6 設備區(qū)走道

1.4 設計交底及展示方案

利用Revit軟件平臺自帶功能可實現(xiàn)渲染、漫游、動畫效果并且導出，但由于Revit軟件平臺不能實現(xiàn)輕量化，所以可采用渲染插件對模型進行視圖調(diào)整美化，展示效果更加立體真實，在設計交底中更清晰地展示模型，機電三維模型見圖7。

圖7 機電三維模型

2 施工管理

利用BIM的可模擬性，對復雜施工節(jié)點進行4D施工模擬［8］。以BIM為核心技術，結(jié)合移動互聯(lián)與大數(shù)據(jù)分析，搭建杭海城際鐵路一體化智慧建造信息平臺。

2.1 施工模擬

通過機房4D施工模擬的可視化展示，精準定位風機及吊架，解決吊架生根難、碰撞多、檢修空間小等問題，同時分析施工順序合理性，向施工人員交底安裝工序及關鍵節(jié)點要求，提高機房安裝效率（見圖8）。

圖8 機房4D施工模擬的可視化展示

2.2 施工管理

（1）進度管理模塊。可在BIM視圖的進度功能欄中查看近期工程進度，進行實際進度與計劃進度對比，實現(xiàn)項目建設過程中的每一環(huán)都可追溯，同時有效保證工程進度［9］。

（2）質(zhì)量管理模塊。將質(zhì)量問題與模型關聯(lián)，結(jié)合機電質(zhì)量管理流程，實現(xiàn)現(xiàn)場施工質(zhì)量精細化、痕跡化管理。

（3）成本管理模塊?？刹榭碆IM模型中各構(gòu)件的工程量，將BIM機電工程量與設計、招標代理工程量進行比較核查，對缺漏項、多項等問題進行逐一排查（見圖9）。

圖9 成本管理模塊

2.3 監(jiān)測管理

在監(jiān)測管理模塊，可實時查看各監(jiān)測點位的數(shù)據(jù)情況并匯總統(tǒng)計，通過大數(shù)據(jù)信息整理與分析，預判事件節(jié)點、評估工程成果，真正實現(xiàn)智能化、信息化（見圖10）。

圖10 監(jiān)測管理模塊

2.4 智慧平臺

通過開發(fā)“PIP平臺”——創(chuàng)新型的全過程工程數(shù)據(jù)管理平臺，集成項目信息管理、設計管理、投資管理、進度管理、質(zhì)量管理、安全管理、協(xié)同平臺數(shù)據(jù)交換等功能模塊，使建設、總體咨詢、設計、監(jiān)理、施工、專業(yè)承包單位等各參建單位在統(tǒng)一的平臺上利用模型協(xié)同工作，實現(xiàn)真正基于BIM的機電項目管理工作?！癙IP平臺”現(xiàn)場見圖11。

圖11 “PIP平臺”現(xiàn)場圖

3 運維管理

將BIM數(shù)據(jù)導入至運維管理平臺，形成設備資產(chǎn)臺賬，結(jié)合BIM模型，精準定位設備空間信息。利用運維管理平臺的數(shù)據(jù)歸納、分析功能，實現(xiàn)地鐵設備監(jiān)控、巡檢、維護等功能。

3.1 設備監(jiān)控

通過網(wǎng)絡、通信技術，將分散在不同地點的地鐵通風空調(diào)設備進行遠程監(jiān)控，并將采集到的數(shù)據(jù)接入至運營維護平臺，對設備運行參數(shù)、易損部件磨損程度及電氣控制系統(tǒng)等進行檢查和校驗，便于判斷設備的實時運行狀況。運維數(shù)據(jù)連接方式見圖12。

圖12 運維數(shù)據(jù)連接方式

3.2 遠程診斷

運營維護平臺的操作員根據(jù)設備運行相關數(shù)據(jù)、報警、事件信息，結(jié)合設備特性和專家經(jīng)驗，可對其進行遠程自動診斷和故障預警，及時消除設備隱患。運維平臺可實時監(jiān)測設備運行參數(shù)，設備監(jiān)控界面見圖13。

圖13 設備監(jiān)控界面

3.3 移動辦公

運營維護平臺可提供多種操作方式，工作人員在任何可連接互聯(lián)網(wǎng)的地方通過網(wǎng)頁瀏覽器查看運營維護平臺的畫面或功能，方便工作人員隨時隨地通過運營維護平臺了解任意一臺設備的運行情況［10］。同時智能運維平臺軟件在工單、在崗、巡檢等多項運維管理流程上展現(xiàn)出強大的功能，真正實現(xiàn)運營管理智能、簡單、高效。

4 結(jié)論

杭海城際鐵路工程項目利用BIM機電技術完成了設計、施工到運營、維護全生命周期精細化設計和管理。

（1）設計階段：實現(xiàn)了標準化BIM設計、審查、移交流程，達到精細設計的目的。

（2）施工階段：采用4D施工模擬，合理安排工序，同時利用BIM模型結(jié)合智慧施工管理平臺，達到質(zhì)量、進度、成本的控制管理。

（3）運維階段：上傳模型信息至運維管理平臺，實現(xiàn)從設計、施工到運維的無縫鏈接。

綜上所述，該項目真正實現(xiàn)了全生命周期的BIM機電技術應用，為后續(xù)工程項目BIM機電技術應用提供有價值的參考。