覃 新

青島地鐵4號線福州路站機(jī)電專業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用

覃 新

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 成都 610031）

近年來，BIM技術(shù)在地鐵建設(shè)領(lǐng)域得到逐步發(fā)展應(yīng)用。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式相比，地鐵機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工采用BIM技術(shù)具有比較明顯的優(yōu)勢：一是通過應(yīng)用BIM技術(shù)，在方案設(shè)計(jì)階段對機(jī)房及設(shè)備房間進(jìn)行有效優(yōu)化，使得車站土建設(shè)計(jì)方案更為準(zhǔn)確、合理；二是BIM技術(shù)可大幅提高機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和精細(xì)度，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量；三是通過BIM精確設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制化生產(chǎn)和裝配式安裝施工，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場無切無焊，大幅度提高機(jī)電工程安裝的質(zhì)量，減少機(jī)電返工造成的浪費(fèi)，最終實(shí)現(xiàn)地鐵機(jī)電設(shè)備“無差錯(cuò)”安裝。青島地鐵4號線福州路站機(jī)電專業(yè)完全采用BIM技術(shù)進(jìn)行正向設(shè)計(jì)，為后續(xù)地鐵車站應(yīng)用BIM技術(shù)提供了有益的參考。

地鐵；BIM；機(jī)電

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)和城市的發(fā)展，我國地鐵建設(shè)目前正處于快速發(fā)展時(shí)期。但是，現(xiàn)階段地鐵機(jī)電專業(yè)的設(shè)計(jì)、施工仍然處在相對粗放的狀態(tài)，主要存在如下問題：

一是設(shè)計(jì)仍停留在各專業(yè)各自進(jìn)行二維設(shè)計(jì)的水平，設(shè)計(jì)精細(xì)度不夠，不同專業(yè)施工圖錯(cuò)、漏、碰、缺嚴(yán)重，需進(jìn)行大量的現(xiàn)場協(xié)調(diào)和修改；

二是受現(xiàn)有設(shè)計(jì)手段的制約，設(shè)計(jì)圖中各設(shè)備、材料布置難以精確表達(dá)，無法做到工廠預(yù)制化生產(chǎn)、現(xiàn)場組裝，造成大量的現(xiàn)場管道切割、焊接等操作，施工現(xiàn)場臟亂差，施工水平低、管理難度大。

當(dāng)前，部分地鐵車站開展的機(jī)電BIM設(shè)計(jì)采用的是由二維設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行“翻?！睒?gòu)建三維模型的方式，該種方式主要目的是進(jìn)行管線的碰撞檢查，無法完全體現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。青島地鐵4號線福州路站機(jī)電專業(yè)均采用BIM技術(shù)直接進(jìn)行三維正向設(shè)計(jì)，通過BIM技術(shù)正向設(shè)計(jì)的應(yīng)用提高機(jī)電專業(yè)設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)地鐵機(jī)電系統(tǒng)施工安裝“一體化設(shè)計(jì)”、“無錯(cuò)差”、“工廠化制造”、“現(xiàn)場無焊接、無切割”、“現(xiàn)場組裝”，最終從根本上解決地鐵機(jī)電系統(tǒng)施工安裝所存在的問題。

1 項(xiàng)目概述

福州路站是青島地鐵4號線的第10座車站，為地下二層島式暗挖車站，該站也是4號線機(jī)電專業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的樣板車站。福州路站在方案設(shè)計(jì)階段機(jī)電BIM設(shè)計(jì)即介入開展工作，利用BIM模型配合土建專業(yè)對機(jī)房、設(shè)備房等區(qū)域進(jìn)行合理設(shè)置，優(yōu)化車站布局。在機(jī)電施工圖設(shè)計(jì)階段，以土建專業(yè)提供的二維施工圖藍(lán)圖及采用Bently（本特利）軟件創(chuàng)建的土建模型為基礎(chǔ)，通過機(jī)電專業(yè)BIM軟件Rebro（萊輔絡(luò)）構(gòu)建機(jī)電BIM模型，在綜合了風(fēng)、水、電及強(qiáng)、弱電等各專業(yè)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行管線綜合、點(diǎn)位綜合各專業(yè)空間協(xié)調(diào)等工作，創(chuàng)建了精確的機(jī)電模型。

2 BIM應(yīng)用

（1）方案設(shè)計(jì)階段

在方案設(shè)計(jì)階段利用BIM技術(shù)對車站建筑方案進(jìn)行優(yōu)化，提升對車站建筑空間的有效利用，減小車站面積，使車站建筑方案更合理、更有效，是BIM技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)突出優(yōu)勢。方案設(shè)計(jì)階段，福州路站在車站現(xiàn)有建筑、結(jié)構(gòu)圖紙的基礎(chǔ)上，完成機(jī)電專業(yè)初步建模，包括必要的建筑結(jié)構(gòu)模型，即三維可視化與多專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)空調(diào)、給排水、動(dòng)力照明等）空間建模，借助BIM模型對車站機(jī)電方案進(jìn)行合理優(yōu)化。優(yōu)化內(nèi)容主要包括：①利用BIM模型探討機(jī)房合理位置；②利用BIM模型優(yōu)化機(jī)房的面積和層高；③利用BIM模型優(yōu)化設(shè)備區(qū)各機(jī)電房間的設(shè)置位置及面積。

福州路站原車站設(shè)計(jì)總長度為203m，借助機(jī)電BIM模型對車站機(jī)房及設(shè)備區(qū)房間的優(yōu)化、調(diào)整后，車站總長度縮減為200m，車站長度減少3m，縮減站內(nèi)建筑面積125.4m2，節(jié)約土建投資約188萬元。車站方案優(yōu)化調(diào)整如圖1所示。

圖1 福州路站車站方案優(yōu)化調(diào)整示意圖

（2）施工圖設(shè)計(jì)階段

本階段，首先根據(jù)土建二維施工藍(lán)圖采用Bently（本特利）軟件創(chuàng)建車站土建BIM模型。通過IFC將Bently（本特利）BIM模型轉(zhuǎn)換為機(jī)電專業(yè)Rebro（萊輔絡(luò)）BIM模型。

圖2 福州路站車站土建模型

結(jié)合車站土建方案及各專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行車站機(jī)電專業(yè)系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)。利用二維系統(tǒng)原理圖及土建BIM模型，各機(jī)電專業(yè)開展BIM正向設(shè)計(jì)工作，通過機(jī)電專業(yè)BIM軟件Rebro（萊輔絡(luò)）進(jìn)行車站機(jī)電BIM模型的構(gòu)建工作。福州路站機(jī)電專業(yè)BIM初始模型如圖3、4、5所示。

圖3 福州路站車站通風(fēng)空調(diào)模型

圖4 福州路站車站給排水模型

圖5 福州路站車站動(dòng)力照明模型

以各專業(yè)建立的BIM模型為基礎(chǔ)，建立車站管線綜合BIM模型。通過Rebro（萊輔絡(luò)）BIM軟件對管線綜合模型進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)碰撞檢查結(jié)果對管線進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并將優(yōu)化調(diào)整方案反映到各專業(yè)BIM模型中，得到各專業(yè)最終施工圖BIM模型。將BIM模型導(dǎo)出生成二維圖紙，進(jìn)行必要的尺寸標(biāo)注及說明后，即得到二維施工圖圖紙。施工單位根據(jù)機(jī)電施工圖BIM模型開展模型的施工深化工作，生成機(jī)電產(chǎn)品裝配圖及訂單圖，開展機(jī)電設(shè)備、材料的工廠預(yù)制化加工生產(chǎn)，加工生產(chǎn)的成品運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行裝配式安裝施工，做到施工現(xiàn)場的無切割、無焊接及高效安裝。

圖6 福州路站管線綜合初始模型

圖7 福州路站管線綜合調(diào)整模型

3 應(yīng)用總結(jié)

青島地鐵4號線福州路站機(jī)電BIM設(shè)計(jì)工作是地鐵車站機(jī)電專業(yè)采用三維正向設(shè)計(jì)方式的一次有益嘗試和探索，對于后續(xù)地鐵車站開展機(jī)電專業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用提供了一定的參考。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，對BIM技術(shù)在工程建設(shè)中所起重要作用的認(rèn)識不斷加深，對BIM技術(shù)應(yīng)用我們總結(jié)以下經(jīng)驗(yàn)：

（1）BIM技術(shù)應(yīng)用的最終目標(biāo)是為工程服務(wù)，BIM技術(shù)對于提高設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程降本增效具有重要作用。

（2）BIM介入時(shí)機(jī)最好是從方案設(shè)計(jì)階段就開始介入。通過BIM技術(shù)應(yīng)用，達(dá)到地鐵車站空間的合理布置及使用，從而控制工程規(guī)模的目的。

（3）BIM模型應(yīng)該在不同參與方中及時(shí)共享，模型重復(fù)利用次數(shù)越多模型發(fā)揮的價(jià)值業(yè)績越大。

（4）BIM模型要精細(xì)化。精細(xì)化的模型才能出精細(xì)化的圖紙，也才能使工廠預(yù)制化生產(chǎn)、裝配式安裝施工成為可能。

[1] GB 50157-2013,地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[2] GB 50490-2009,城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通工程BIM應(yīng)用指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2018.

Application of BIM Technology in Mechanical and Electrical Specialty of Fuzhou Road Station of Qingdao Metro Line 4

Qin Xin

( China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd, Chengdu, 610031 )

In recent years, BIM Technology has been gradually developed and applied in the field of subway construction. Compared with the traditional two-dimensional design, BIM Technology has obvious advantages in the design and construction of Metro electromechanical system. Firstly, through the application of BIM Technology, the computer room and equipment room are effectively optimized in the scheme design stage, which makes the station civil design scheme more accurate and reasonable. Secondly, BIM Technology can greatly improve the accuracy and precision of mechanical and electrical professional design, and improve the design quality. Thirdly, through the accurate design of BIM, we can realize the factory prefabrication production and assembly installation construction, realize the construction site without cutting and welding, greatly improve the quality of mechanical and electrical engineering installation, and reduce the waste caused by mechanical and electrical rework. Finally, "error free" installation of Metro electromechanical equipment could be realized. The mechanical and electrical specialty of Fuzhou Road Station of Qingdao Metro Line 4 fully adopts BIM Technology for forward design, which provides a useful reference for the application of BIM Technology in subsequent subway stations.

Metro; BIM; electromechanical

1671-6612（2020）06-711-05

TM617

A

覃 新（1981.9-），男，高級工程師，E-mail：13953939@qq.com

2020-10-15