陳軼倫 黃璞 楊驥

摘要：研究BIM技術(shù)在軌道交通機(jī)電工程施工管理中的應(yīng)用方法和效果，從而提高工程施工質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)案例項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合文獻(xiàn)綜述，總結(jié)了BIM技術(shù)在施工管理環(huán)節(jié)的應(yīng)用和優(yōu)化方式，以完善全過(guò)程協(xié)同管理，初步降低施工風(fēng)險(xiǎn)和成本、提高效益等方面的作用。

關(guān)鍵詞：軌道交通； 機(jī)電安裝； BIM技術(shù)； 施工管理

中圖分類號(hào)：U231.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，軌道交通作為一種快速、高效、安全的交通方式，已成為解決城市交通擁堵的有效途徑。然而，軌道交通工程涉及市民切身利益，因此其施工管理要求更高。在軌道交通建設(shè)過(guò)程中，車站作為軌道交通的重要節(jié)點(diǎn)工程部位，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，多項(xiàng)功能需求分區(qū)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造物交錯(cuò)，為現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電管線的安裝和施工現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)籌管理帶來(lái)了很大難度?，F(xiàn)場(chǎng)管理中存在的問(wèn)題包括交錯(cuò)施工、信息化程度低、協(xié)同管理差、進(jìn)度管理難度高以及質(zhì)量和安全管理難度大等。傳統(tǒng)的管理方式已較難以滿足城市軌道交通機(jī)電施工管理的需要。

BIM技術(shù)的引入為解決這一問(wèn)題提供了嶄新的管理思路和技術(shù)支持，有效地推動(dòng)了城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目的智能化建設(shè)和數(shù)字化管理，也為施工和后期運(yùn)維提供了更加高效、精準(zhǔn)和全面的保障。

1工程項(xiàng)目概況

本文以成都市軌道交通某號(hào)線停車場(chǎng)項(xiàng)目開(kāi)展研究。該項(xiàng)目包括蓋下運(yùn)用庫(kù)、蓋下降壓變電所、運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓、綜合辦公樓、食堂公寓、軌道交通派出所等多個(gè)子項(xiàng)目。結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)約1 100 m，寬度206 m，新建建筑面積約為16.5萬(wàn)m2（圖1）?？偸┕び脮r(shí)2年9個(gè)月。

本項(xiàng)目為EPC總承包項(xiàng)目，工期緊、施工難度大。為保障后期施工順利進(jìn)行，前期的設(shè)計(jì)審查顯得尤為重要。

在本項(xiàng)目施工過(guò)程中，降壓變電所的電纜夾層結(jié)構(gòu)凈高僅有2 400 mm，機(jī)電安裝區(qū)域較為緊湊，管綜優(yōu)化需要最大程度保障行人空間與檢修空間要求。設(shè)備區(qū)生活給水、消防、消防水幕三大泵房及配套關(guān)鍵設(shè)備房需要在安裝前全部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；綜合辦公樓內(nèi)吊頂高度考慮吊頂龍骨及支吊架厚度，實(shí)際梁下安裝空間僅剩400 mm，后期安裝空間緊張；蓋下運(yùn)用庫(kù)區(qū)風(fēng)管主管與噴淋主管走向碰撞，且涉及接觸網(wǎng)安全范圍400 mm的要求，安裝施工空間狹??；蓋下運(yùn)轉(zhuǎn)樓存在電氣、暖通、給排水專業(yè)多，系統(tǒng)大部分為通長(zhǎng)鋪設(shè)，部分走向沖突（圖2）。

該EPC項(xiàng)目參建方多、信息量大、管理模式有待更新。場(chǎng)地內(nèi)多個(gè)區(qū)域同步施工，機(jī)電施工工期緊。如何在較短工期內(nèi)完成機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試、試運(yùn)行和交付，對(duì)項(xiàng)目管理方來(lái)說(shuō)將是巨大的挑戰(zhàn)。

2BIM模型建立

2.1軟件選擇與工作流程建立

BIM軟件在選擇時(shí)要綜合工程的具體需求和特點(diǎn)，以及軟件的功能、易用性及工作流效率等多方面因素。本項(xiàng)目選擇了應(yīng)用較為廣泛的Revit進(jìn)行BIM建模。該軟件不僅具有強(qiáng)大的建模能力，同時(shí)其本身具有完善的數(shù)據(jù)管理和共享功能，可對(duì)項(xiàng)目中各專業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整合，并對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)分析處理。

在該項(xiàng)目BIM準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、前期設(shè)計(jì)資料整理，確定了項(xiàng)目BIM建模標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件命名規(guī)則、文件協(xié)同規(guī)定和數(shù)據(jù)交換規(guī)則等。

在實(shí)際建模階段，根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃，按照設(shè)計(jì)文件、施工深化需求進(jìn)行建模，并將對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)參數(shù)錄入進(jìn)模型構(gòu)件中。為方便后期深化應(yīng)用，本項(xiàng)目模型建模精度達(dá)LOD200-300，局部細(xì)節(jié)部位達(dá)到LOD400。在工作中需在實(shí)際施工進(jìn)度前完成BIM模型更新，并根據(jù)實(shí)際需求根據(jù)管線綜合實(shí)際排布、設(shè)備定位安裝、支吊架布置等設(shè)計(jì)文件不斷優(yōu)化完善BIM模型（圖3、圖4）。

2.2多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和碰撞檢查

傳統(tǒng)二維圖紙會(huì)審依靠各專業(yè)人員對(duì)圖紙的熟悉程度和專業(yè)工程師的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，其協(xié)同的效率和準(zhǔn)確性較差。BIM技術(shù)具有集成性和整體性優(yōu)勢(shì)。將其應(yīng)用到軌道交通機(jī)電工程中，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電、土建、給排水、暖通等專業(yè)設(shè)計(jì)人員以及業(yè)主的多個(gè)單位同時(shí)參與，共同完成BIM模型的搭建和深化設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)中BIM的參與大大改善了原有不同專業(yè)二維設(shè)計(jì)中存在的內(nèi)容不全、設(shè)計(jì)沖突、不規(guī)范等問(wèn)題，利用可視化直觀操作，大大提高各專業(yè)合模的準(zhǔn)確性和工作效率。同時(shí)施工方可以提前介入深化設(shè)計(jì)階段、業(yè)主方全流程跟蹤，各方配合效率相比傳統(tǒng)方式更高［2］。

在該軌道交通項(xiàng)目應(yīng)用中，在BIM模型完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行各專業(yè)合模，通過(guò)綜合模型有效檢查圖紙的“錯(cuò)、漏、碰、缺”等問(wèn)題，整理形成報(bào)告提交給設(shè)計(jì)院與業(yè)主。在BIM介入深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò) BIM平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注、檢查，幫助設(shè)計(jì)人員快速發(fā)現(xiàn)工程中的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和缺陷，并在設(shè)計(jì)階段提出整改意見(jiàn)共形成4版報(bào)告、機(jī)電管線問(wèn)題196處、建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題125處。通過(guò)協(xié)同深化設(shè)計(jì)均提前糾正、優(yōu)化了以上問(wèn)題，避免了現(xiàn)場(chǎng)返工（表1、圖5、圖6）。

2.3BIM虛擬樣板間

通過(guò)BIM虛擬樣板間的建設(shè)，可以更直觀地展現(xiàn)出機(jī)電工程項(xiàng)目的各個(gè)部分，方便項(xiàng)目各方的交流和溝通。在實(shí)際的應(yīng)用中， BIM樣板間的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.3.1機(jī)電深化，優(yōu)化安裝工藝

機(jī)電安裝工程施工中會(huì)遇到諸多復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，如預(yù)留預(yù)埋、管線交叉、設(shè)備管道安裝、預(yù)留孔洞等，這些問(wèn)題都會(huì)對(duì)機(jī)電安裝施工造成很大影響。為了滿足軌道交通工程較高的機(jī)電安裝質(zhì)量要求，保證機(jī)電安裝施工順利進(jìn)行，對(duì)于地下泵房、DCC控制室、控制機(jī)房、水幕泵房、消防泵房等部位均提高模型精細(xì)度開(kāi)展深化設(shè)計(jì)，綜合考慮管道間距、垂直管線布置原則、各系統(tǒng)功能需求、安裝及后期運(yùn)維等因素，對(duì)部分節(jié)點(diǎn)建模精度進(jìn)行提升［3］。

2.3.2施工模擬，減少返工和浪費(fèi)

通過(guò)針對(duì)主要設(shè)備機(jī)房、節(jié)點(diǎn)部位管道安裝的BIM樣板間建設(shè)，可以將這些節(jié)點(diǎn)的各個(gè)分項(xiàng)工程和專項(xiàng)工程在施工前模擬檢查一遍。也可以將一些比較復(fù)雜、難度較大的機(jī)電設(shè)備安裝過(guò)程模擬出來(lái)，確認(rèn)工序流程和相關(guān)設(shè)備、材料進(jìn)出場(chǎng)順序，避免出現(xiàn)返工、浪費(fèi)等問(wèn)題，提高施工效率（圖7）。

2.3.3利用動(dòng)畫、VR技術(shù)進(jìn)行施工交底

VR技術(shù)是一種可以使人產(chǎn)生身臨其境感覺(jué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將施工交底內(nèi)容通過(guò) VR技術(shù)來(lái)展現(xiàn)出來(lái)。這樣不僅能夠讓各方人員對(duì) BIM樣板間有更直觀深刻的印象（圖8）。

3BIM工程量統(tǒng)計(jì)與造價(jià)初步分析

在BIM深化設(shè)計(jì)階段針對(duì)機(jī)電工程進(jìn)行三維可視化建模，利用 建模軟件對(duì)機(jī)電工程模型進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)以及造價(jià)初步分析。項(xiàng)目造價(jià)人員根據(jù)施工工程量清單指導(dǎo)BIM建模人員進(jìn)行建模，所有模型構(gòu)件均包含清單必要信息。通過(guò)建模軟件對(duì)模型進(jìn)行局部、整體工程量統(tǒng)計(jì)，所勾選范圍內(nèi)所有構(gòu)件、技術(shù)措施均按照相關(guān)編碼信息自動(dòng)歸類統(tǒng)計(jì)，其生成的模型工程量清單從清單項(xiàng)名稱、單位到數(shù)量均符合清單要求，可直接導(dǎo)出交由造價(jià)人員組價(jià)進(jìn)行初步估算，為項(xiàng)目管理人員制定科學(xué)合理的成本計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)模型工程量清單可以直觀地反映出每個(gè)構(gòu)件在不同施工階段所需安裝的數(shù)量，為材料管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。所有材料信息都可以在BIM模型中找到，方便施工單位進(jìn)行材料的統(tǒng)計(jì)、管理以及庫(kù)存管理。通過(guò)BIM模型可快速掌握項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，結(jié)合工程成本、材料需求，形成一套直觀可視的綜合數(shù)據(jù)展示，有利于項(xiàng)目管理人員進(jìn)行科學(xué)合理安排（圖9）。

4管理平臺(tái)打造

4.1施工進(jìn)度可視化

通過(guò)搭建BIM管理平臺(tái)，通過(guò)模擬分析功能在BIM模型中根據(jù)實(shí)際施工的資源消耗，項(xiàng)目管理人員可以計(jì)算出在施工過(guò)程中每一階段、每一道工序所需要的資源數(shù)量，并結(jié)合施工場(chǎng)地、施工時(shí)間和人力物力等方面的資源需求量，在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建出3D可視化的施工進(jìn)度模型，最終通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集實(shí)時(shí)更新施工進(jìn)度（圖10）。

對(duì)于復(fù)雜的大型市政、公路項(xiàng)目，采用BIM技術(shù)構(gòu)建出完整的進(jìn)度模型后可進(jìn)行多專業(yè)、多工序的協(xié)同分析，使之成為一個(gè)系統(tǒng)化的項(xiàng)目管理集成體。利用模擬施工過(guò)程、進(jìn)度控制和資源調(diào)配等內(nèi)容，直觀地反映出施工過(guò)程中各專業(yè)及工序間的相互關(guān)系，方便管理人員對(duì)工期進(jìn)行科學(xué)合理預(yù)測(cè)，保證各工序的合理安排和協(xié)調(diào)。

4.2質(zhì)量、安全巡檢

管理平臺(tái)依托BIM能夠針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查和管理。BIM平臺(tái)提供了多種檢查和管理功能，例如針對(duì)機(jī)電長(zhǎng)線路或局部節(jié)點(diǎn)，可以分別采取通過(guò)固定路線巡檢、重要節(jié)點(diǎn)巡查、隨機(jī)抽查等方式指派人員進(jìn)行檢查。同時(shí)平臺(tái)可以借助Web端、App端等多平臺(tái)運(yùn)行。例如巡檢人員在檢查中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以直接在手機(jī)管理平臺(tái)App上對(duì)問(wèn)題進(jìn)行標(biāo)記，并發(fā)送到對(duì)應(yīng)人員手機(jī)上，讓其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理并拍照反饋整改情況，形成閉環(huán)流程。

目前大部分市政、軌道交通、公路工程中信息化利用率低，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到處理問(wèn)題整體還依靠電話、聊天軟件等，相關(guān)問(wèn)題是否落實(shí)整改、整改效率效果等反饋往往不形象不及時(shí)。借助信息化管理平臺(tái)讓相關(guān)管理流程在線上形成閉環(huán)，也大大減少管理人員書面工作。這樣不僅提高了施工人員的工作效率和質(zhì)量水平，也使管理者及時(shí)了解施工質(zhì)量、安全管理工作，有助于項(xiàng)目進(jìn)行及時(shí)調(diào)整、監(jiān)督和控制。

4.3設(shè)計(jì)資料與模型管理

在機(jī)電安裝工程中，設(shè)計(jì)資料既是獲取工程信息的基礎(chǔ)也是施工的依據(jù)，所以作好相關(guān)管理工作非常重要。在施工階段，由于涉及復(fù)雜的管線施工、機(jī)電設(shè)備安裝等問(wèn)題，必須要有完整的圖紙和詳細(xì)的說(shuō)明書；同時(shí)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工的問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)資料、參數(shù)不斷進(jìn)行調(diào)整變更的情況。在這種情況下BIM模型也必須緊跟設(shè)計(jì)變更及時(shí)作出調(diào)整。如何保證模型的準(zhǔn)確性、正確性以及歷史版本迭代記錄就是BIM在項(xiàng)目管理的一個(gè)重要應(yīng)用點(diǎn)。通過(guò)BIM平臺(tái)將BIM模型導(dǎo)入到施工管理系統(tǒng)中，然后通過(guò)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種構(gòu)件、參數(shù)信息、模型歷史版本及變更記錄進(jìn)行統(tǒng)一管理，保證機(jī)電安裝過(guò)程中相關(guān)設(shè)備信息、工程信息的完整性和準(zhǔn)確性。

5不足與未來(lái)展望

由于國(guó)內(nèi)軌道交通機(jī)電工程施工管理系統(tǒng)還處于起步階段，相關(guān)建模及應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還在不斷補(bǔ)充完善，在應(yīng)用過(guò)程中難免會(huì)存在一些問(wèn)題和不足。例如BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中相關(guān)的配套軟件本土化不足、施工單位缺乏完整的BIM應(yīng)用管理流程體系、BIM綜合性技術(shù)人才缺乏等問(wèn)題，這些問(wèn)題都是未來(lái)需要不斷解決和改進(jìn)的問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)施工單位中熟練使用BIM技術(shù)的人才相對(duì)匱乏，管理欠缺。在精細(xì)化信息化管理流程中很多人對(duì)于BIM的功能了解不夠透徹，還不能夠最大限度發(fā)揮出BIM技術(shù)的實(shí)際效能。部分建模人員缺少現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際可能出現(xiàn)脫節(jié)。后期應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目管理人員綜合能力的培訓(xùn)，能夠既懂BIM也懂現(xiàn)場(chǎng)管理。

一整套完整的BIM管理流程體系是BIM應(yīng)用落地的根本保障，通過(guò)流程體系規(guī)范化各部門、各崗位人員BIM應(yīng)用點(diǎn)及職責(zé)范圍，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用多面化、多維度、多階段性特征，利用信息傳輸高效共享實(shí)現(xiàn)管理的利益最大化。其未來(lái)應(yīng)用應(yīng)向更為精細(xì)化的方向發(fā)展。

6結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)城市軌道交通建設(shè)起步較晚，加上建設(shè)項(xiàng)目點(diǎn)多面廣、涉及專業(yè)眾多、施工組織復(fù)雜等原因，使得工程管理難度較大。其中機(jī)電工程作為軌道交通建設(shè)中非常重要的一環(huán)，由于設(shè)備種類繁多、施工現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜等原因，導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備安裝管理難度大。傳統(tǒng)管理模式下，管理人員要從整體上把握項(xiàng)目全局，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理協(xié)調(diào)。但由于機(jī)電工程施工過(guò)程復(fù)雜，容易造成信息溝通不暢和項(xiàng)目成本增加等問(wèn)題［4］。本文針對(duì)城市軌道交通施工管理中BIM技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展了一定研究，以成都軌道交通某號(hào)線為主要研究試點(diǎn)，在項(xiàng)目施工階段應(yīng)用效果明顯。BIM技術(shù)使現(xiàn)場(chǎng)施工管理變得更加便捷與高效，實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、成本、質(zhì)量等方面的有效控制與監(jiān)督。然而，該項(xiàng)目開(kāi)展的一些應(yīng)用僅僅是BIM技術(shù)體系很小的一部分，BIM技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的潛力還很大。因此還需要更多項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用來(lái)完善和開(kāi)發(fā)，才能獲得更大的突破。

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［作者簡(jiǎn)介］陳軼倫（1991—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)槭姓こ膛cBIM、信息化結(jié)合技術(shù)研究與應(yīng)用。

［通信作者］黃璞（1991—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ畔⒒c智能建造、BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用。