朱 宸 張艷菲

大連財經(jīng)學(xué)院 工商管理學(xué)院

1 BIM概述

建筑信息模型簡稱BIM，通過數(shù)字信息完成建筑模型的建立，以建筑工程項目的各類相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，仿真模擬建筑物所具有的真實信息。BIM技術(shù)打破了結(jié)構(gòu)構(gòu)件在傳統(tǒng)意義上的研究方法，全部的設(shè)計從獨立構(gòu)件延伸到整個系統(tǒng)，匯集在一個動態(tài)可視化的三維模型上，相關(guān)人員能夠多角度多視角地動態(tài)觀察BIM模型。目前，BIM技術(shù)在我國受到廣泛重視，這種技術(shù)使建筑工程管理過程更加簡潔和有效，并且廣泛應(yīng)用于工程項目全壽命周期管理。

2 地鐵車站機電管線施工過程中存在的問題

2.1 多專業(yè)多單位協(xié)調(diào)困難

由于地鐵車站機電安裝項目涉及通風(fēng)空調(diào)、消防、建筑電氣，通信、信號、綜合監(jiān)控、安全門、電扶梯等十幾個專業(yè)。專業(yè)多且各自為戰(zhàn)，不能達(dá)到很好的協(xié)同，一旦一方出現(xiàn)錯誤，會造成其他專業(yè)施工圖不能對應(yīng)，相互之間的管線沖突增加。并且當(dāng)有些問題不能及時溝通解決時，留到施工過程中去解決將會造成不必要的浪費。另外，多專業(yè)多單位共同作業(yè)，必然存在交叉施工的問題，這時施工計劃的制定、作業(yè)面的加大、工序的合理安排也存在一定的協(xié)調(diào)問題。

2.2 地鐵車站管線設(shè)計復(fù)雜

近年，土地資源的稀缺，使得地下車站的發(fā)展進入高潮，但是地下施工面臨的問題也是繁多的，比如：存在各種地質(zhì)問題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，同樣也使得項目造價偏高；由于需要各種功能性和專業(yè)性的設(shè)備，導(dǎo)致管線的布置錯綜復(fù)雜。由此產(chǎn)生的問題在施工過程中形成阻礙，易造成管線之間或管線與結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生碰撞和重疊布置，這將對房間以及走道凈高產(chǎn)生影響，造成成本控制之外的返工和浪費，甚至埋下了安全隱患的種子。由此可見，在設(shè)計階段就解決好管線間的布置問題的重要性，并能夠直觀地展示給施工人員，減少施工時的錯誤，以此來提高施工質(zhì)量，使成本控制在預(yù)算之內(nèi)，增加了施工的可控性。

2.3 二維圖紙的局限性

當(dāng)不同專業(yè)的管線發(fā)生碰撞時，二維管線綜合設(shè)計只是通過對各專業(yè)的管線進行一定程度上的疊加和斷線，再結(jié)合相關(guān)規(guī)則對管線的位置進行布置，確定出管線的原則標(biāo)高，最后再針對關(guān)鍵部位繪制詳圖或剖面圖。各專業(yè)間較差的協(xié)調(diào)性給實際施工帶來了困難，僅憑標(biāo)高處理管線的交叉問題是對管線進行局部處理，無法準(zhǔn)確考慮管線的連貫性帶來的問題。導(dǎo)致解決一個位置的碰撞后，又帶來其他位置的碰撞，不全面的分析和觀察給施工人員帶來挑戰(zhàn)，最后只會加大工程量。

3 BIM技術(shù)在機電管線綜合排布中的優(yōu)勢

3.1 BIM技術(shù)的可視化

就現(xiàn)階段的建筑設(shè)計環(huán)境而言，傳統(tǒng)的施工圖紙只是在圖紙上采用線條的形式將項目的各個構(gòu)件的信息表達(dá)出來，往往需要結(jié)合多張圖紙進行想象才能構(gòu)造出其真實信息。而BIM技術(shù)提供的可視化思路能夠?qū)㈨椖康慕Y(jié)構(gòu)造型及管線設(shè)計情況以三維的形式呈現(xiàn)，創(chuàng)建了一個“所見即所得”的建筑模型。BIM建筑信息模型可視化是指構(gòu)件之間形成的具有互動性和反饋性的可視，所以整個建筑項目的全壽命周期都是可視化的，使構(gòu)建信息不僅限于二維平面圖紙，而是通過三維立體實物圖形的形式展現(xiàn)，并且支持項目在可視化的狀態(tài)下進行設(shè)計、建造，支持運營維護過程中的討論、溝通和決策。

3.2 BIM技術(shù)的模擬性

BIM完全可以為地鐵車站的建設(shè)進行模擬設(shè)計，更加準(zhǔn)確地對施工方案和施工技術(shù)進行選擇和效果確認(rèn)，在初期的設(shè)計階段就將施工時可能出現(xiàn)的問題進行模擬并找到解決辦法，做到事前控制。特別的是BIM技術(shù)能夠模擬真實世界中難以操作的事物，比如：乘客疏散模擬、節(jié)能模擬、防災(zāi)模擬等。另外，借助BIM技術(shù)還可以充分實現(xiàn)4D、5D模擬分析，更加方便快捷地對施工進度和工程成本進行控制及分析。

3.3 BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性

因為地鐵車站機電安裝項目本身存在一個多專業(yè)多單位協(xié)調(diào)困難的問題，由此產(chǎn)生的沖突通常都是在施工組織協(xié)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的，之后再討論解決方法往往會耽誤工期。BIM技術(shù)具有的協(xié)調(diào)性服務(wù)便可以解決此類問題，利用BIM技術(shù)在項目建造初期創(chuàng)建三維模型，將全部專業(yè)的管線集合在一個可視化的三維模型里，讓不同專業(yè)的不同人員，根據(jù)實際需求對專業(yè)管線碰撞和空間利用等問題進行分析，在模型中進行更改，實現(xiàn)信息的添加、刪除以及工作模型更新，動態(tài)統(tǒng)一程度高。便于后期快速進行碰撞檢測、動態(tài)模擬等協(xié)調(diào)控制工作。避免施工階段發(fā)生用地沖突、管線干涉問題等突發(fā)狀況。

3.4 BIM技術(shù)的優(yōu)化性

整個地鐵車站的設(shè)計與施工是一個不斷再優(yōu)化的過程，優(yōu)化過程受三個條件的制約，這三個制約條件分別是信息、復(fù)雜程度以及時間。利用BIM技術(shù)提供的地鐵車站的詳細(xì)信息，能夠?qū)Φ罔F車站的空間設(shè)計以及管線排布方案做出準(zhǔn)確無誤的優(yōu)化。例如，可在不改變相關(guān)管道截面積的前提下改變規(guī)格，以減少其對凈高的占用，減少后期對地鐵車站精裝修的影響。以此優(yōu)化設(shè)計質(zhì)量、縮短工期，提高施工效率。

3.5 BIM技術(shù)的可出圖性

現(xiàn)階段，建筑行業(yè)的設(shè)計圖紙以及構(gòu)件加工圖紙都大同小異，表達(dá)的內(nèi)容有一定的局限性，如果能在原有基礎(chǔ)上提供一些碰撞檢查分析報告與改進方案、綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口圖等。那么，這份圖紙所展示的內(nèi)容就不單是二維展示那么簡單了。而BIM技術(shù)通過自身特有的優(yōu)勢，如：可視化展示、不同專業(yè)之間的協(xié)調(diào)、方案可行性模擬、優(yōu)化原有設(shè)計方案等，完全可以滿足上述需求，對傳統(tǒng)圖紙的優(yōu)點進行強化，彌補二維圖紙的局限性。BIM模型可根據(jù)需要導(dǎo)出各種平面及剖面圖紙。剖面圖紙可直接根據(jù)模型自動生成，且可根據(jù)模型的改變而自動改變，極大地減輕了繪圖人員的工作強度，降低了出錯概率。

4 BIM技術(shù)在地鐵機電管線綜合排布中的應(yīng)用實例

上海市軌道交通17號線是一條貫穿于青浦區(qū)東西向的區(qū)域級軌道交通線，路線全長約為35.341km，沿線共設(shè)置車站13座。將BIM技術(shù)深度應(yīng)用于上海市軌道交通17號線項目的設(shè)計、施工和運行維護全過程，實現(xiàn)基于BIM技術(shù)的城市軌道交通全壽命周期的信息管理。達(dá)到設(shè)計方案及設(shè)計成果優(yōu)化；控制施工進度；減少投入成本；提高設(shè)計質(zhì)量和施工管理水平的目的，保障工程項目的順利完成。以BIM為核心，整合其他技術(shù)形成合力，突破行業(yè)發(fā)展瓶頸，實現(xiàn)上海軌道交通行業(yè)向工業(yè)化和信息化的轉(zhuǎn)型升級。下面就該項目中運用BIM技術(shù)在地鐵機電管線安裝工程中的應(yīng)用進行分析：

4.1 綜合管線碰撞檢測

在地鐵車站建設(shè)中，大部分管線的設(shè)計都是由各專業(yè)設(shè)計人員獨立完成的，結(jié)果因為與其他專業(yè)設(shè)計人員溝通不充分，導(dǎo)致設(shè)計成果不符合現(xiàn)場施工所要求的深度，錯漏碰撞數(shù)量突出。傳統(tǒng)上，技術(shù)人員是采用疊圖法來檢查有無重疊、碰撞的現(xiàn)象。這種方法易造成疏漏，導(dǎo)致返工和工期延誤。利用BIM技術(shù)將二維圖紙信息合成BIM三維模型圖后，能夠看到具體的干涉位置，繼而由三維圖紙返回到預(yù)先導(dǎo)入的二維圖紙，通過具體碰撞點位置的確定，由各專業(yè)協(xié)同分析解決問題，達(dá)到優(yōu)化圖紙設(shè)計的目的，施工中能夠避開碰撞，減少返工現(xiàn)象。

4.2 提前設(shè)定預(yù)留孔洞

由于土建單位和機電單位缺少有效地溝通。在建筑施工中，土建單位往往不夠重視預(yù)留孔洞的作業(yè)，而施工完成后機電單位再發(fā)現(xiàn)問題為時已晚。為提高孔洞預(yù)留的準(zhǔn)確性和合理性，在設(shè)計施工階段引入BIM技術(shù)。在BIM的三維模型中，每個預(yù)留孔洞的信息都可以表達(dá)出來，根據(jù)對設(shè)備區(qū)完成優(yōu)化后的管線走向、砌筑墻體的預(yù)留孔洞和預(yù)埋件的布置進行設(shè)計，輸出預(yù)留孔洞和預(yù)埋件布置圖紙，并提取預(yù)留孔洞和預(yù)埋件的形狀、位置、大小等信息，對預(yù)留孔洞套管的數(shù)量進行統(tǒng)計，方便現(xiàn)場施工下料，實現(xiàn)對預(yù)留孔洞和預(yù)埋件的提前檢查，規(guī)避工期延誤風(fēng)險和質(zhì)量安全隱患，使工作效率、開孔的準(zhǔn)確性得到有效地提高。

4.3 大型設(shè)備運輸路徑檢查

地鐵站內(nèi)的大型設(shè)備通常是在施工過程中陸續(xù)進場，過程中往往會產(chǎn)生碰撞，所以一條科學(xué)合理的大型設(shè)備運輸路徑，直接關(guān)系到工程成本及進度控制，還會影響項目的安全管理以及外部協(xié)調(diào)等?；贐IM模型，通過結(jié)合設(shè)計方案的二維運輸路徑平面圖，動態(tài)可視化模擬其安裝、檢修路徑，發(fā)現(xiàn)路徑中可能存在的碰撞沖突問題提前優(yōu)化運輸路徑設(shè)計方案。在設(shè)備進場前，暫緩設(shè)計方案中路徑上的相關(guān)施工安排，預(yù)防管線設(shè)備拆除和二次安裝的情況發(fā)生，為后續(xù)設(shè)備的運輸、安裝工作提供保障。

4.4 提高經(jīng)濟、社會效益

從總體來看使用BIM技術(shù)對于項目產(chǎn)出以及團隊合作都有所幫助，就上海市軌道交通17號線這個項目而言，采用BIM技術(shù)為各車站三維管線綜合設(shè)計共解決碰撞問題約4000個，導(dǎo)出管線綜合圖紙、二次結(jié)構(gòu)預(yù)留孔洞圖紙約1300張，解決機電設(shè)計深化問題2735個，在提高設(shè)計質(zhì)量的前提下還節(jié)約成本約761萬元。在工程建設(shè)經(jīng)濟效益最大化的同時，也大大縮短了工期，使項目盡快投入運營，為工程的順利進行起到了順?biāo)浦鄣淖饔茫矠檎w工程的成本控制打下了基礎(chǔ)，為設(shè)計、業(yè)主、監(jiān)理、運營單位提供了一體化的解決方案。

5 結(jié)語

地鐵車站的機電安裝工程是一項復(fù)雜且涉及很多專業(yè)的工程，為了更好地滿足人們的需求，進一步推動我國地鐵工程建設(shè)的良好發(fā)展，對BIM技術(shù)的良好運用就顯得尤為重要。目前多個城市的城市軌道交通建設(shè)機電安裝工程已開始推廣此項施工方法，通過實際應(yīng)用證實，BIM技術(shù)可以被應(yīng)用于招投標(biāo)、設(shè)計、施工、驗收、維護各階段，在控制預(yù)算、合理規(guī)劃、節(jié)省工期、節(jié)約施工材料、便于維修維護等方面都可起到重要作用，可取得較好的經(jīng)濟效益，具有較高的推廣價值。