地鐵機電工程預制化BIM技術應用

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摘要：結合哈爾濱地鐵機電工程項目，圍繞BIM技術在管線預制施工中的具體應用展開探討。首先概述bim預制化應用背景，并從預制加工圖紙生成、管道預制加工、現(xiàn)場裝配化施工及BIM技術擴展應用等方面，分析其在地鐵機電工程的應用效果，最后對BIM預制化技術的優(yōu)勢進行總結，旨在提升地鐵工程施工現(xiàn)代化水平。

關鍵詞：BIM技術；機電工程；管道預制

1BIM預制化應用的背景

城市軌道交通工程涉及的施工方比較多，尤其是機電設備施工階段尤為突出，且各設計專業(yè)分別由不同的設計單位進行設計，設計間的溝通比較繁瑣，效率不高。另一方面，地鐵施工一般位于地下有限空間，施工空間比較狹小，機電綜合管線施工如果按照傳統(tǒng)的施工方法實施，在平面或立面位置上不可避免地會發(fā)生沖突，在施工過程中會造成拆改甚至是二次返工，嚴重制約了施工進度，造成了材料和人工的浪費。隨著BIM技術的發(fā)展日臻成熟，應用BIM技術可以實現(xiàn)管線三維立體模擬，通過應用BIM軟件建立結構及綜合管線模型，在綜合管線模型中調整管線碰撞，對管線模型進行深化設計，大幅降低了工程實施過程中的碰撞和返工，為綜合管線的預制化提供技術支持。以BIM技術為前提的預制化加工在提升工程質量、節(jié)省施工工期及減小安全事故發(fā)生概率等方面都有很大幫助。同時，減少了材料浪費，降低了工程成本。因此，城市軌道交通管線預制化必將是未來發(fā)展的趨勢。

2工程概況

本文研究對象為哈爾濱某地鐵機電工程項目。由于地鐵機電施工是一項復雜的系統(tǒng)工程，機電安裝系統(tǒng)與土建、公共區(qū)裝修、軌道、供電、通信、FAS、電梯扶梯等多家施工單位配合，在預留預埋、施工先后順序、場地的利用、調整作業(yè)面以及專業(yè)接口和銜接上，有很大的合作協(xié)調空間[1]。本工程從最初的策劃、實施，均依靠BIM技術三維模擬、碰撞消除等功能提前對砌筑、綜合管線進行模擬，深化設計，將各專業(yè)統(tǒng)一融合進一個整體，規(guī)劃施工順序，減少甚至消除管線碰撞，為工程的實施帶來極大的便利。

3BIM技術在管道預制工程的具體應用

3.1預制加工圖紙的生成

管道預制是在項目所在地周邊建設固定預制加工廠或預制工作站，按照BIM模型導出的加工圖紙進行流水線加工，在預制廠內完成管線下料、拼接、單體組裝、檢驗等工作，然后按工程施工順序將預制件運至施工現(xiàn)場進行裝配化安裝。建立綜合管線模型時，預先將管線的材質、規(guī)格等相關參數(shù)輸入BIM模型中，利用BIM軟件檢驗管線碰撞情況，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調整，待模型調整無誤后，導出生成完整的工廠加工圖紙，預制工廠按照圖紙進行加工。前期根據(jù)設計的施工準備圖建立管線模型，調整完畢后，導出成形的管段預制圖紙，工廠加工完成后，交給安裝現(xiàn)場預制完成的單節(jié)管件?？梢姡瑧肂IM軟件調整管線模型，生成合格的管段預制加工圖，是實現(xiàn)工廠預制化、現(xiàn)場裝配化施工的重要基礎[2]。在實際操作過程中，項目管線深化設計團隊應用Revit軟件對管線進行深化設計（圖1），Revit是為機電設備專業(yè)開發(fā)的BIM設計軟件，利用Revit軟件對給排水、環(huán)控通風、動力照明和建筑結構等各專業(yè)的設計、建模，并根據(jù)碰撞情況進行調整，調整完成后對管線進行自動分段并標注尺寸、編號，從而導出預制加工圖紙及材料清單。

3.2管道預制加工過程

綜合管線按照專業(yè)系統(tǒng)導出圖紙后，核驗無誤，由預制加工基地進行加工生產。預制廠一般配備先進的生產設備及專業(yè)的技術人員。管道預制加工中各道工序都盡量采用機械設備進行自動化加工，從下料、除銹、焊接、噴漆、鍍鋅等都采用專業(yè)的生產流程，避免施工現(xiàn)場小作坊式的加工，提升了加工質量。

3.3現(xiàn)場裝配化施工運用

BIM三維模型可以制作三維立體動畫，實現(xiàn)視頻可視化技術交底，盡可能地減少施工人員由于水平差異造成的圖紙誤讀。在生產過程中，將每節(jié)管件進行編號和張貼二維碼，現(xiàn)場施工可以根據(jù)編號及掃描二維碼輕松確定管件的安裝位置，避免了管件安裝位置錯誤或找不到需要安裝管件的情況，較好地控制了施工質量[3]。

3.4BIM技術擴展應用

（1）應用BIM技術實現(xiàn)三臨（臨水、臨邊、臨電）布置標準化、可視化管理。在BIM結構模型基礎上，對三臨布置進行模擬，在施工前準確地反映整個三臨工程施工方案，提前描繪出三臨完工后的場地布置情況，實現(xiàn)生產操作區(qū)域合理規(guī)劃、場內物料儲運方案設定，通過這種動態(tài)的方式進行合理布局，最終分析選擇最佳方案。同時使用虛擬漫游動畫技術和局部照片向施工人員呈現(xiàn)三臨方案并進行可視化交底，使施工重點、難點部位可視化，可以有效確保普通施工人員直觀、輕易地理解施工方案，確保了三臨工程的質量。減少三臨工程在施工中的修改，降低了施工成本，提高了質量和觀感。此外，BIM模型可導出臨邊欄桿的數(shù)量，實現(xiàn)臨邊欄桿場外預制、場內裝配化施工，這也是綜合管線預制化的提前試驗，以便查找不足，總結經驗。（2）BIM技術助力砌筑工程數(shù)字化管理。應業(yè)主要求，全線統(tǒng)一預留墻體通風、電氣、水管的預埋孔洞，此方案對管線要求高，要求管線預留位置準確。各站對管線涉及的各個墻體進行開洞，洞口尺寸根據(jù)規(guī)范、施工圖集制定。洞口自動生成后，各站BIM負責人對孔洞進行調整，根據(jù)現(xiàn)場施工原則以及考慮現(xiàn)場施工便利，將預留孔洞合并，同時對預留洞口與構造柱交叉處或管線進行調整，確保洞口可實施性與合理性，提高洞口及管線觀感質量。

4BIM預制化技術應用優(yōu)勢

運用BIM三維建模進行碰撞調整并導出加工圖紙的功能實現(xiàn)了綜合管線的工廠預制加工，現(xiàn)場裝配化施工，對工程質量、安全及經濟效益的提升有很大幫助。

4.1提升工程質量

管線加工由在施工現(xiàn)場敲敲打打的小作坊式轉變?yōu)楣S流水作業(yè)，盡最大可能實現(xiàn)機械化生產，減少了人為因素的干預，提高了制作精度，進而提升了施工質量和觀感質量。

4.2縮短現(xiàn)場施工工期

管線的加工圖紙由BIM模型進行導出，在工程前期策劃安排上，調整施工生產順序?，F(xiàn)場施工上道工序時或者更早的工序，完成BIM模型的調整，交由預制加工廠提前進行加工，從而實現(xiàn)材料等工序，進而減少現(xiàn)場的施工時間，提高了施工效率。

4.3減少安全事故發(fā)生的概率

將管線生產任務移至加工廠進行，提升了生產人員的作業(yè)環(huán)境，減少了現(xiàn)場臨時用電、小型機具的使用時長，同時減少了現(xiàn)場的高處作業(yè)及交叉施工的時間，降低了觸電、機械打擊等安全事故的發(fā)生概率。

4.4節(jié)約施工現(xiàn)場的加工場地

一般地鐵工程站內施工空間有限，各個專業(yè)都提前規(guī)劃相應的施工區(qū)域及材料堆放區(qū)域，現(xiàn)場加工空間很難得到滿足。本項目通過BIM技術實現(xiàn)管線工廠預制化，從根本上解決了這個問題。

4.5減少工程材料不合理的損耗

現(xiàn)場加工時，作業(yè)人員對加工用料沒有進行統(tǒng)一安排，即取即用，看似方便了施工，實則在操作中避免不了出現(xiàn)長管亂截、大材小用等現(xiàn)象，造成材料的極大浪費。而工廠預制化實現(xiàn)管件集中排版、剪裁，盡量減少邊角浪費，實現(xiàn)規(guī)?；a效益，節(jié)約了材料，降低了成本。

5結語

公司以本項目為試點，全面推廣BIM技術的應用，使一大批年輕的技術人員掌握了BIM軟件應用技術，從工程的籌劃、實施、成果的展示都積極應用BIM技術，充分展示了BIM技術的優(yōu)點，也是對傳統(tǒng)施工技術能力的補充。應用BIM技術最終實現(xiàn)施工預制化加工，裝配式施工，可在裝配式施工領域形成新的技術儲備。

參考文獻：

[1]胡金杰，秦久運，張民才.BIM技術在地鐵機電工程施工管理中的應用[J].暖通空調，2019（10）：21-26.

[2]鄭健，寧寧.BIM技術在地鐵機電安裝施工管理中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2019（9）：89-93.

[3]湯黎，鄧超，張宇天.BIM技術在某地鐵工程中的應用[J].湖北工業(yè)大學學報，2017，32（4）：101-103，114.

作者：張昭 單位：中交一航局安裝工程有限公司