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        地鐵車站機電設備安裝中的綜合管線施工技術(shù)探討

        2022-08-19 16:10:56趙華強
        中國設備工程 2022年15期
        關(guān)鍵詞:管段機電設備車站

        趙華強

        (中鐵二十二局集團電氣化工程有限公司,北京 102300)

        隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展速度的加快,地鐵成為發(fā)達城市緩解路上交通壓力的首選。因為,地鐵的載客量、運行能耗相對于公交車等交通方式更具有優(yōu)勢,且可以大大節(jié)省出行時間,所以地鐵建設也隨之普及。近些年來,國家大力提倡符合要求的城市通過修建地鐵來緩解日益擁堵的交通,但是地鐵的施工過程、施工技術(shù)與相關(guān)標準,還存在一定的差距。尤其是與地鐵車站機電設備安裝有關(guān)的綜合管線施工技術(shù),受限于施工空間狹小、周邊建筑物的安全等因素,如何營造足夠安全的施工環(huán)境、加強對管線施工的全程管理,是當前建筑建設領(lǐng)域研究的熱點話題之一。現(xiàn)如今,想要保證機電設備安裝的安全性、穩(wěn)定性,綜合管線施工既要嚴格遵循相關(guān)的施工標準,活用BIM 技術(shù)加強對施工全過程的管理,又要結(jié)合施工場地的實際條件,設計較為科學、合理的圖紙,以提升施工效率。

        1 工程概況

        西安地鐵5 號線一期工程全線21個車站及相鄰區(qū)間的設備安裝及裝修、系統(tǒng)設備安裝,車輛段、停車場的FAS、BAS、門禁(含控制中心)等及車輛基地設備監(jiān)理服務,西起和平村、東至紡織城火車站,線路貫穿灃東新城、蓮湖區(qū)、碑林區(qū)、雁塔區(qū)、曲江新區(qū)、灞橋區(qū)6個行政區(qū),全長25.366km,共設車站21 座(其中20 座地下站,1 座高架站),其中李家村站由4 號線建設,實際建設車站20 座(勞動南路站含6 號線車站)。設阿房宮車輛段、雁鳴湖停車場各1 處。

        設主變電站2 座,分別位于阿房宮車輛段內(nèi)和榮家寨站附近。本次開通范圍為五號線一期起點~馬騰空站,長度約21.725km,包含18 座車站。其中,馬騰空站就是本文所探討的地鐵車站,地處黃渠頭二路和長鳴路十字交叉路口,沿黃渠頭二路東西向路中布置,為地下3 層、局部4 層14m 雙島式站臺車站,是西安地鐵5 號線與8號線的換乘點。由于涉及到換乘,且所在區(qū)域有大量建筑物,所允許的施工空間相對有限,還有保留8 號線的換乘區(qū)域,因而加大了施工難度。為了保證施工順利進行,最終采取了BIM 技術(shù)進行建模為綜合管線施工提供指導,以避免管線碰撞問題。

        2 基于BIM 的地鐵車站機電設備安裝中的綜合管線施工

        2.1 分專業(yè)建模

        馬騰空站采取分專業(yè)建模的方式,包含了設備區(qū)走廊吊頂,涉及風、水、電、以及通信、綜合監(jiān)控等管線的交叉布局等,大體上可以劃分為4個專業(yè):結(jié)構(gòu)與監(jiān)控、暖通、給排水、電氣。以下是對各專業(yè)初步建模重點的分析:

        (1)結(jié)構(gòu)與監(jiān)控。結(jié)構(gòu)與監(jiān)控專業(yè),包含了車站主體中A、B、C、D 4個出入口以及2個風亭的圍護結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)和監(jiān)控點,模型以車站主體進行整體建模。

        (2)暖通。暖通大系統(tǒng)、空調(diào)小系統(tǒng)、通風小系統(tǒng)3個系統(tǒng),包含了空調(diào)冷媒管穿墻、隧道通風口開鑿,模型按照系統(tǒng)分文件進行建模(隧道通風系統(tǒng)未建模)。

        (3)給排水消防管線。馬騰空站的污廢水應通過室外污水管網(wǎng)自動流入化糞池進行處理后,在統(tǒng)一排入市政污水管網(wǎng),因此在管線布置時,要將地鐵車站的排水消防管網(wǎng)與現(xiàn)有的市政給排水管網(wǎng)聯(lián)系起來,還要盡可能地不移動周邊的排水管道。

        (4)照明與通信。馬騰空站中的照明與通信系統(tǒng),包含了電源線以上部分的管線布置,既要規(guī)劃好車站內(nèi)照明設備的安裝位置以及對應的管線,還要將電源引導到控制箱所占區(qū)域,集合監(jiān)控電路、暖通電路以及通信電路,并為8 號線的換乘點做好電源預埋施工。

        2.2 BIM 模型整合與應用

        由于上述4個專業(yè)所涉及的管線比較復雜,對應的施工技術(shù)也存在一定的差異性,為避免車站模型與圖紙、實際施工情況出入過大,各施工單位需要共同參與建模,共享施工文件及圖紙信息,做好溝通工作。再者,為了保證模型的精準度,本次項目采用了無人機傾斜攝影建模技術(shù)、實景模型與Navisworks 模型疊加對比、三維激光掃描點云數(shù)據(jù)3 種逆向建模技術(shù),同時獲得同個位置不同角度的三維模型,并與原始模型進行對比,得到新的分析模型,以分析管線碰撞的根本原因,便于為決策者提供優(yōu)化方案,使得最終的施工模型與現(xiàn)場相匹配。具體方法如下:

        (1)利用Navisworks 軟件,展開真實的建模工作。Navisworks 軟件是一款可以進行施工模擬及碰撞檢查的軟件,能與Revit 模型互相轉(zhuǎn)換,以nwc 格式導出,以便于利用Navisworks 軟件可以順利將模型文件打開,之后就可以通過軟件運行,以自動化的方式得到模型,并對4個專業(yè)的管線進行有機整合、開展碰撞檢查,找出所有的碰撞點以及可能的碰撞點,并進行標記,各方共同討論,該如何規(guī)避碰撞,持續(xù)修訂管線分布圖。

        (2)利用BIM 動態(tài)辨析現(xiàn)場安全隱患。地鐵車站機電設備安全的綜合管線施工,本質(zhì)上還是具有復雜及不可預知性,特別是在管線鋪設中,很容易與地下現(xiàn)有管線交織在一起,有些工序是需要同步實施的。鑒于此,現(xiàn)場的協(xié)同管理非常重要,BIM 模型涵蓋了車站施工項目的整體信息,可以便于施工人員在模擬現(xiàn)場時,發(fā)覺隱患所在,可有效地消除隱患,避免意外事故發(fā)生。尤其是大部分安全隱患在傳統(tǒng)靜態(tài)模型下是很難體現(xiàn)的,如電路鋪設時地下水管破裂很容易導致漏電事故,在動態(tài)模型運行后,可以顯著發(fā)現(xiàn)電路與水管在某個位置時容易發(fā)生碰撞,從而盡早發(fā)現(xiàn)安全隱患,并制定相對應的安全措施,保證現(xiàn)場施工順利進行。

        (3)基于BIM 模型,進行機電安裝模擬。由于馬騰空站機電設備安裝的管線比較復雜,且施工空間較為狹窄、施工周期較短,為了提高密集空間內(nèi)機電設備安裝中綜合管線施工的合理性、安全性及高效性,在得到車站綜合BIM 模型后,還可以利用Revit 持續(xù)優(yōu)化4個專業(yè)的機電管線分布情況,結(jié)合BIM 技術(shù)虛擬建造與漫游進行模擬施工,預測施工中可能出現(xiàn)的問題、所需的方案,與設計人員合作制定出管線綜合深化圖,并將模型上傳到云端直觀地呈現(xiàn)地鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)與布置情況,運用Lumion 軟件進行凈高、間距等漫游,從而又好又快地完成機電設備安裝的綜合管線施工。圖1 是所得到的BIM車站綜合模型。

        圖1 馬騰空車站BIM 綜合模型

        3 地鐵車站管線BIM 模型的有效應用

        通過計算機得到地鐵車站BIM 模型后,可結(jié)合實際施工情況利用BIM 模型,通過建筑模型實現(xiàn)信息監(jiān)控、管理整個施工過程,來優(yōu)化地鐵車站機電設備安裝中的綜合管線施工,從而最大限度地提升施工效率與質(zhì)量。例如,在馬騰空站冷凍水供水系統(tǒng)預加工管段施工中,利用BIM 模型進行優(yōu)化,主要可以劃分為以下幾個步驟:

        (1)利用BIM 技術(shù)進行管線參數(shù)核算與調(diào)整。冷凍水供水管線模型繪制完成后,就可以對整體模型進行二字優(yōu)化布置,主要優(yōu)化內(nèi)容有3 點。

        一是調(diào)換設備的安裝位置,二是調(diào)整管道的走向,三是管附件安裝位置。在優(yōu)化過程中,主要是借助BIM 技術(shù)對各項管道的各項參數(shù)進行優(yōu)化、核算,比對調(diào)整安裝位置、管道走向后的整體管線模型,以及與其他專業(yè)管線的碰撞情況,通過不斷地調(diào)整參數(shù)來滿足組裝、設備檢修、運營維護的要求,并更新模型信息,在可視化建模技術(shù)幫助下,高效完成預加工管段施工工序的籌劃。然后,在優(yōu)化的BIM 模型基礎上,進行支吊架系統(tǒng)布置,裝配上采用可拆卸的裝配式吊架,得到預期施工圖如圖2。

        圖2 初步優(yōu)化的冷凍水供水管段施工圖

        (2)綜合各項施工因素,完善工程信息,劃分施工管段?;谲囌灸P鸵约翱梢暬<夹g(shù),可根據(jù)工程信息來調(diào)整綜合管線施工工序,優(yōu)化處理施工方案,達到簡化工序、提高效率的作用。具體步驟如下。

        首先,檢索項目中冷凍水供水管實例與主體結(jié)構(gòu)實例,分別在整體模型中定義冷凍水供水管以及主體結(jié)構(gòu)檢索合集,將其余不相關(guān)的構(gòu)建隱藏。其次,在Clash Detective 將選擇A 選定為冷凍水供水管,將選擇B 選定為主體結(jié)構(gòu),在運行Navisworks 軟件進行碰撞測算,根據(jù)碰撞結(jié)果導出碰撞報告。

        其次,依次完成冷凍水供水管與暖通、冷凍水供水管與照明與通信的碰撞檢查,圈出所有的碰撞點,若是碰撞點較多,可以添加注釋,幫助完成碰撞點檢查與任務分配。例如,圍繞地鐵車站的MEP 水管集合與主體結(jié)構(gòu)之間的碰撞進行測試后,再可以獲取地漏排水管以及與主體結(jié)構(gòu)有關(guān)的各類實例信息,并借助ClashDetective對地漏排水管以及主體結(jié)構(gòu)進行設置、處理以及運算,并生成相應的碰撞報告,以檢查工序是否有遺漏,進一步調(diào)整施工方案。

        最后,根據(jù)碰撞檢查報告以及優(yōu)化后的施工模型,對專業(yè)回路進行劃分,并給不同專業(yè)的系統(tǒng)回路預制管段進行編號,然后將管段信息發(fā)送給預加工工廠,得到完成管段預加工后,再按照編號進行現(xiàn)場組裝,具體操作與要點如下:

        ①由于劃分管段是整個冷凍水供水管段施工的第一步,在劃分管段時,要綜合性考慮管段與加工的可能性、運輸包裝、現(xiàn)場組裝的便捷性,在預加工管段劃分中,合理考慮管段預加工的可行性、運輸包裝的便利性與現(xiàn)場組裝的快速性,完成編號后,再利用繪制完成的BIM三維模型導出二維施工詳圖,方便預加工工廠對各個管道進行加工。

        ②等到預加工工廠完成管段加工后,基于BIM 模型中的工程信息,現(xiàn)場清點、驗收。先依照模型和圖紙編號,對各管段的尺寸、大小等進行檢查,對焊接預制完成且尺寸偏差滿足要求的管段進行防腐。之后,再對各管段按照模型編號內(nèi)容,一一粘貼編號標識,在正式安裝設備進行管線施工前,還要對管段內(nèi)壁進行檢查、清理焊渣等雜物后封閉管口、對各管段進行包裹保護。

        ③等到管段運輸?shù)秸竞?,根?jù)依照清單計劃找到對應的管道,按照管段編號進行快速組裝,裝配過程中應先開展支吊架的安裝工作,等到拼裝完成后再進行下一步的管道系統(tǒng)水壓試驗、沖洗等工作。

        4 結(jié)語

        城鎮(zhèn)化背景下,地鐵是人們安全出行的首選,這就對地鐵項目建設以及地鐵車站建設施工提出了更高的要求。由于機電設備安裝中的綜合管線施工是整個地鐵項目施工的核心內(nèi)容之一,在具體施工過程中,必須要綜合考慮管線施工技術(shù)對周邊建筑物的影響、加強對整個施工過程的管控,以克服地下施工空間相對狹小、管線錯綜復雜等問題,提高整個地鐵項目的施工安全水平,為地鐵后期有序運營奠定基礎。

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