陳博文

（中鐵十四局集團(tuán)電氣化工程有限公司，濟(jì)南250014）

1 引言

地鐵作為城市交通運(yùn)輸服務(wù)的重要形式，具有大運(yùn)量、低能耗、節(jié)省土地、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，能夠緩解城市地面的交通壓力。 地鐵機(jī)電工程安裝涉及通風(fēng)空調(diào)、給排水、照明與動(dòng)力供電等專業(yè)，施工內(nèi)容眾多，可分為機(jī)電管線布設(shè)與機(jī)電設(shè)備安裝兩大類。 其中，機(jī)電管線布設(shè)需對(duì)設(shè)備區(qū)、機(jī)房、走廊、站臺(tái)公共區(qū)的綜合管線進(jìn)行空間設(shè)計(jì)、橋架與管線布設(shè)；機(jī)電設(shè)備安裝需根據(jù)安裝圖紙對(duì)風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥、水泵、配電箱等設(shè)備進(jìn)行安裝與調(diào)試[1]。地鐵機(jī)電施工的專業(yè)性、精確性要求較高，可利用BIM 技術(shù)對(duì)地鐵機(jī)電工程施工圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)校驗(yàn)，對(duì)施工方案進(jìn)行模擬分析，有效指導(dǎo)風(fēng)管、泵房管道預(yù)制加工與綜合管線優(yōu)化，強(qiáng)化對(duì)機(jī)電工程施工進(jìn)度的管理力度，并依托地鐵機(jī)電施工的三維信息可視化模型實(shí)現(xiàn)技術(shù)交底與資源共享，提高地鐵機(jī)電工程施工精度與施工效率。

2 BI M技術(shù)

2.1 概述

BIM 技術(shù)是一種貫穿在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維過(guò)程中的三維信息管理模型， 其高度集成目標(biāo)工程的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、 屬性數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)、工序信息等，利用可視化技術(shù)對(duì)目標(biāo)工程進(jìn)行幾何圖形三維化建模與紋理貼附， 實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)工程的三維信息化表達(dá)，為項(xiàng)目施工管理、信息資源共享、項(xiàng)目協(xié)同推進(jìn)、施工情況模擬等提供數(shù)據(jù)模型[2]。

2.2 BI M技術(shù)特點(diǎn)

BIM 技術(shù)具有可視性、模擬性與協(xié)同性。 （1）在可視性方面：利用目標(biāo)工程的空間結(jié)構(gòu)信息、幾何物理信息、拓?fù)溥壿嬯P(guān)系等將現(xiàn)實(shí)目標(biāo)工程映射為數(shù)字化的三維模型， 完整且詳細(xì)地表達(dá)與刻畫(huà)目標(biāo)工程的空間布局與內(nèi)部細(xì)節(jié)。 工作人員可基于此三維模型查詢目標(biāo)工程的材料信息、成本信息、工序信息、結(jié)構(gòu)信息、性能信息等，作為項(xiàng)目實(shí)施的數(shù)據(jù)資源庫(kù)[3]。（2）在模擬性方面：在目標(biāo)工程三維信息模型的基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)可根據(jù)施工程序、施工設(shè)備、施工材料等進(jìn)行施工情況模擬，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，不僅可利用碰撞檢測(cè)與錯(cuò)誤分析、功能分析預(yù)判工程各構(gòu)件在空間上是否存在交錯(cuò)碰撞或結(jié)構(gòu)沖突問(wèn)題，優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，還可利用精準(zhǔn)的構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸與空間布局計(jì)算、分析目標(biāo)工程的抗震性與牢固性，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（3）在協(xié)同性方面：目標(biāo)三維信息模型作為共享式信息資源，不僅可為工程項(xiàng)目各分部分項(xiàng)提供建筑、設(shè)備、結(jié)構(gòu)信息，推進(jìn)不同環(huán)節(jié)同步施工、協(xié)同作業(yè)，還可作為設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主、施工等參建方交底與交流的工具， 便于參建方直觀了解工程項(xiàng)目的實(shí)施動(dòng)態(tài)。

2.3 BI M技術(shù)在地鐵機(jī)電施工中的重要性

地鐵機(jī)電施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以建立地鐵機(jī)電工程三維信息模型，全面涵蓋地鐵的結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能與機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況， 以便各參建方在地鐵機(jī)電工程施工過(guò)程中獲取施工工序、施工進(jìn)度、施工安全、工程性能等關(guān)鍵信息、地鐵設(shè)計(jì)文件、機(jī)電設(shè)備安裝信息。 BIM 技術(shù)的模擬性可根據(jù)施工進(jìn)度高精度擬合與更新地鐵機(jī)電工程的施工動(dòng)態(tài)，通過(guò)施工過(guò)程模擬與預(yù)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)施工方案中的不合理之處并及時(shí)調(diào)整優(yōu)化， 有效提高地鐵機(jī)電工程施工效率。 同時(shí)，地鐵機(jī)電設(shè)備安裝過(guò)程中，利用BIM 技術(shù)高度關(guān)聯(lián)二維安裝圖紙與三維信息模型， 可確保二維安裝圖紙調(diào)整后三維信息模型的聯(lián)動(dòng)修改的準(zhǔn)確性， 為設(shè)備安裝提供更精準(zhǔn)的指導(dǎo)，有效減少設(shè)備安裝中的錯(cuò)誤或疏漏。

3 BI M技術(shù)在地鐵機(jī)電施工中的應(yīng)用

3.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)校驗(yàn)

地鐵機(jī)電施工涉及管線布設(shè)與機(jī)電設(shè)備安裝， 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的質(zhì)量直接關(guān)系到管線布設(shè)的合理性與科學(xué)性以及機(jī)電設(shè)備安裝的正確性與實(shí)用性。 在地鐵機(jī)電工程設(shè)計(jì)階段，利用測(cè)繪測(cè)量技術(shù)可以精準(zhǔn)采集地鐵工程的空間信息以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)類型信息等， 結(jié)合地鐵機(jī)電工程的施工內(nèi)容構(gòu)建地鐵機(jī)電三維信息模型，直觀可視化地表達(dá)地鐵工程情況與設(shè)備安裝狀況。在地鐵機(jī)電三維信息模型構(gòu)建時(shí)， 需要集成地鐵機(jī)電施工工程的建筑模型與結(jié)構(gòu)模型，在地鐵站三維模型的基礎(chǔ)上，綜合管線設(shè)計(jì)人員與機(jī)電設(shè)備安裝設(shè)計(jì)人員可協(xié)同開(kāi)展布線與設(shè)備安裝設(shè)計(jì)工作， 將二維布線圖與設(shè)備安裝圖轉(zhuǎn)換為三維信息，客觀刻畫(huà)出綜合布線方案與機(jī)電設(shè)備安裝方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地鐵土建工程與機(jī)電工程設(shè)計(jì)中存在的結(jié)構(gòu)沖突等不合理現(xiàn)象，并予以調(diào)整優(yōu)化，提高圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的合理性。 精細(xì)化、可視化表達(dá)的地鐵內(nèi)在結(jié)構(gòu)、管線空間分布、設(shè)備安裝信息等均可利用三維信息建模功能進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)。 校驗(yàn)內(nèi)容包括地鐵土建工程中的建筑圖紙與結(jié)構(gòu)圖紙內(nèi)容是否吻合； 相關(guān)預(yù)埋預(yù)設(shè)點(diǎn)位或管道在空間上是否一致； 孔洞標(biāo)記與圖紙標(biāo)注是否保持一致等。 及時(shí)發(fā)現(xiàn)二維CAD 圖紙中通常難以發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如給排水管道與電氣管線在空間上交叉、 設(shè)備安裝部位無(wú)預(yù)埋管線等問(wèn)題，提高圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的合理性。

3.2 方案模擬交底

地鐵機(jī)電施工作業(yè)面狹窄， 大量不同類別的管線布設(shè)與設(shè)備的安裝需在有限的空間內(nèi)實(shí)施， 大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法投入使用，各分部分項(xiàng)參建方需協(xié)同推進(jìn)各項(xiàng)施工工序。 技術(shù)交底是地鐵機(jī)電工程實(shí)施的重要環(huán)節(jié)， 是分部分項(xiàng)協(xié)同推進(jìn)的重要基礎(chǔ)。 BIM 技術(shù)支持下的地鐵機(jī)電三維信息建模與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)校驗(yàn)可為技術(shù)交底與施工方案模擬提供精準(zhǔn)依據(jù)。 利用BIM 技術(shù)的模擬特性，結(jié)合前期集成的地鐵施工程序、施工設(shè)備、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、管線布設(shè)、設(shè)備安裝文件等數(shù)據(jù)，對(duì)施工方案進(jìn)行全過(guò)程模擬， 以便管線布設(shè)施工人員與機(jī)電設(shè)備安裝人員全面掌握施工過(guò)程、 施工工藝以及相關(guān)注意事項(xiàng)。 例如，在地鐵消防泵站施工前，對(duì)消防泵站的消防栓、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消防吸水管與出水管等施工方案進(jìn)行模擬，分析預(yù)測(cè)此施工方案下的施工安全隱患與質(zhì)量問(wèn)題， 以便施工人員在實(shí)際施工過(guò)程中有效規(guī)避。 同時(shí)，通過(guò)對(duì)施工方案中各關(guān)鍵要點(diǎn)，如施工材料堆放貯存、施工人員進(jìn)出、機(jī)械設(shè)備統(tǒng)籌調(diào)度、材料運(yùn)輸路線布設(shè)等，進(jìn)行模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工組織設(shè)計(jì)方案中的不合理之處， 以便調(diào)整優(yōu)化地鐵機(jī)電工程施工方案[4]。

3.3 綜合管線優(yōu)化

地鐵機(jī)電施工涉及大量的管線與機(jī)電設(shè)備， 在狹窄的作業(yè)空間內(nèi)，管線交叉、結(jié)構(gòu)沖突等問(wèn)題是地鐵機(jī)電施工中的常見(jiàn)問(wèn)題，會(huì)影響地鐵機(jī)電工程的施工進(jìn)度，增加機(jī)電工程后續(xù)運(yùn)維養(yǎng)護(hù)成本。 因此，在綜合管線布設(shè)時(shí)，應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)不同類別，如電氣、風(fēng)管、給排水等管線管道，進(jìn)行三維建模，將各類別管道模型綜合時(shí)，依托BIM 軟件平臺(tái)碰撞檢測(cè)與錯(cuò)誤分析功能自動(dòng)檢測(cè)分析出不同類別管線存在空間交叉或空間拓?fù)潢P(guān)系是否存在錯(cuò)誤問(wèn)題， 然后根據(jù)軟件輸出的碰撞檢測(cè)錯(cuò)誤報(bào)告找到存在碰撞沖突的管線，查詢到各管線的標(biāo)高、規(guī)格參數(shù)等屬性與空間分布， 在設(shè)計(jì)階段對(duì)綜合管線布設(shè)方案加以調(diào)整優(yōu)化。 調(diào)整優(yōu)化后的綜合管線三維模型可根據(jù)任意橫截面生成豎向剖面圖， 便于管線施工人員查詢剖面圖上的管線數(shù)據(jù)與施工參數(shù)，并開(kāi)展施工作業(yè)。 在具體應(yīng)用時(shí)，可利用BIM 構(gòu)建各類別管線三維信息模型， 根據(jù)管線的標(biāo)高、走向以及用途等屬性進(jìn)行碰撞與交叉檢測(cè)。 對(duì)于檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的管線可導(dǎo)入Navisworks 軟件中進(jìn)行剖切與標(biāo)高等屬性調(diào)整，并對(duì)調(diào)整后的管線進(jìn)行自動(dòng)碰撞與交叉檢測(cè)， 確保綜合管線無(wú)碰撞、無(wú)交叉。 同時(shí)，在綜合管線布設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮管線檢修的空間，通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)管線三維空間進(jìn)行模擬，測(cè)算檢修空間是否留足，提高后續(xù)管線運(yùn)維檢修的便利性。

3.4 管道預(yù)制加工

地鐵機(jī)電工程施工中的管道安裝需提前根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)加工好管道，再將管道運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)加以組裝，以提高管道施工的進(jìn)度。 BIM 技術(shù)在管道施工中的應(yīng)用可延伸至管道預(yù)制加工工序中。 利用BIM 技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行三維建模，生產(chǎn)廠商根據(jù)管道三維信息模型中的相關(guān)尺寸參數(shù)與規(guī)格屬性進(jìn)行管道模具設(shè)計(jì)與管道加工生產(chǎn)。 預(yù)制加工后的管道運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后， 管道安裝人員對(duì)照分解的管道三維模型與綜合管道模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝，具體組裝流程為：（1）先安裝泵體與支吊架；（2）對(duì)主路管件與分支路管件的閥門加以安裝；（3）通過(guò)焊接工藝將管道連接部位加以固定， 并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試檢驗(yàn)管道安裝的正確性。BIM 技術(shù)貫穿在管道預(yù)制加工、管道現(xiàn)場(chǎng)組裝的全過(guò)程，有效指導(dǎo)生產(chǎn)廠商進(jìn)行模具打樣與現(xiàn)場(chǎng)組建安裝。

3.5 施工進(jìn)度管理

地鐵機(jī)電工程施工前，將施工組織設(shè)計(jì)方案、施工進(jìn)度計(jì)劃等輸入BIM 軟件平臺(tái)中，高效關(guān)聯(lián)地鐵機(jī)電三維信息模型與施工進(jìn)度， 實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵機(jī)電工程安裝施工的高效、 精準(zhǔn)模擬。 地鐵機(jī)電工程實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位及時(shí)將施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工安裝進(jìn)度錄入系統(tǒng)中，并動(dòng)態(tài)更新。BIM 軟件平臺(tái)可自動(dòng)對(duì)比地鐵機(jī)電工程的實(shí)際施工進(jìn)度與施工進(jìn)度計(jì)劃，分析當(dāng)前已完成的實(shí)際工程量與計(jì)劃工程量差異， 給出施工進(jìn)度達(dá)標(biāo)情況，例如，是否按照施工進(jìn)度施工、施工進(jìn)度是否存在推進(jìn)緩慢、施工進(jìn)度受阻的原因?yàn)楹蔚?，以便各參建方根?jù)施工進(jìn)度對(duì)比數(shù)據(jù)掌握施工進(jìn)度管理中存在的問(wèn)題。 具體應(yīng)用過(guò)程中，施工單位可利用BIM 軟件平臺(tái)有效綁定工程橫道圖與地鐵機(jī)電三維信息模型，直觀可視化展示施工工程量，以便施工單位更為精準(zhǔn)、直觀地掌握施工進(jìn)度。

3.6 信息資源共享

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 地鐵機(jī)電安裝技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新優(yōu)化，BIM 技術(shù)的使用，讓地鐵機(jī)電安裝工程的各個(gè)階層和各個(gè)專業(yè)之間實(shí)現(xiàn)了協(xié)同發(fā)展， 給機(jī)電工程設(shè)計(jì)提供了統(tǒng)一的模型標(biāo)準(zhǔn)。 如果相關(guān)的信息發(fā)生沖突，可以通過(guò)對(duì)比模型標(biāo)準(zhǔn)確定準(zhǔn)確的施工方法， 這不僅使得對(duì)信息的利用更加充分，還給工程的優(yōu)化完善提供了更加科學(xué)合理的依據(jù)[5]。 同時(shí)，BIM 軟件與CAD 軟件和EXCEL 軟件能夠?qū)崿F(xiàn)有效對(duì)接，有效進(jìn)行資料信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)等。 因此，在地鐵機(jī)電施工中，還可以利用BIM 技術(shù)提取工程量清單，進(jìn)行各個(gè)系統(tǒng)的工程量計(jì)算，然后以EXCEL 表格形式導(dǎo)出，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，有效提高了工作效率。 將BIM 技術(shù)有效地運(yùn)用在地鐵機(jī)電安裝施工中，可以共享信息資源，從而更加科學(xué)、合理地對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)， 同時(shí)又為建設(shè)企業(yè)和施工企業(yè)提供了一個(gè)有效的平臺(tái)進(jìn)行信息交流， 使得雙方的信息交流更加順暢。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)是一種信息管理模型，可以將項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)等方面的數(shù)據(jù)信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中全部整合起來(lái)，然后通過(guò)數(shù)字模型將地鐵工程的施工情況模擬出來(lái)， 從而完成對(duì)地鐵各個(gè)項(xiàng)目的管理、共享以及創(chuàng)建。 地鐵機(jī)電的安裝施工中涉及的內(nèi)容較為復(fù)雜，具有極強(qiáng)的專業(yè)性，工作人員應(yīng)在施工過(guò)程中強(qiáng)化BIM 技術(shù)的應(yīng)用，合理應(yīng)用BIM 模型，完善和優(yōu)化地鐵的機(jī)電設(shè)備安裝，科學(xué)開(kāi)展工作，降低材料損耗，實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)和數(shù)據(jù)管理的效果。