浅谈BIM技术在地铁机电安装施工中的应用

杨俊雨

中铁电气化局集团有限公司城铁公司广州分公司 广东 广州 511442

引言

城市轨道交通已经成为人们出行的重要交通方式之一，给人们的工作及生活带来了极大便利的同时，其对地铁工程的安全、质量和功能等要求也在不断提高，尤其是与地铁运营密切相关的机电安装专业，其所应用的技术设备、管线布置以及实现的功能变得越来越复杂，施工困难也在逐步增加。所以强化施工作业期间对现代化信息技术的应用，才能更好地保证地铁机电安装施工的安全和工程质量的提高，从而保证设计功能的完美实现。

1 BlM技术简述

BIM（建筑信息模型 Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，把所有信息全部整合到建筑模型中，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，并将这些信息应用于建筑工程的全生命周期的过程。BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点[1]。

通过BIM技术将项目从传统的平面二维线条式的构建形式转化为三维可视化模型，以三维立体实物图形展示在人们面前，使整个项目的决策、设计、施工及运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，使人们更直观地理解工程，方便优化协调，提高沟通效率。

2 BlM技术在地铁机电安装施工中应用的必要性分析

地铁工程所含系统多，供配电系统、接触网系统、信号系统、通信系统等，机电系统与以上系统均有直接联系，其本身施工内容又包括：二次砌筑装修、通风与空调、给排水及消防、动力与照明、综合管线、ACS（门禁系统）等，不同专业设计人员多，不同施工单位工序多，接口多，交叉多、干扰多。目前在大量地铁开工建设和城市交通拥堵的背景下，工程工期控制又紧，在施工建设过程中经常出现以下几方面的突出问题：①建筑图和结构图就同一位置表示不匹配；②主体结构上预留的设备或管线孔洞位置和尺寸错误，甚至未预留；③平面图和剖面图表示不一致；④设备安装位置、管线敷设路径与主体结构横梁或构造柱冲突；⑤现场各专业管线敷设标高、位置存在冲突；⑥砌筑图纸不标注风管、电缆线槽、水管等穿墙孔洞预留信息；⑦机房空间有限，设备和管线布置容易冲突。当现场出现以上问题再去协调，将耗费大量时间和精力，既制约施工效率又影响工程质量，这就是笔者多年从事地铁机电施工的真实感受。

经过实践，应用BIM技术能够合理、有效地避免上述问题。第一是在施工单位进场前，利用BIM技术将各专业图纸进行综合建模、方案预演，发现问题及时调整，有效降低冲突以及问题的出现。第二是通过BIM三维模型进一步提高和明确施工精准度，降低施工中存在误差，保证施工质量。第三是应用BIM技术将不同专业队伍的作业计划进行模拟优化，提升工作效率。BIM技术应用可以在精确计划、精细施工、缩短工期、提升效率等方面发挥出巨大作用，使机电安装施工的各方面效果得到大幅度提升[2]。

3 BlM技术在地铁机电安装施工中的典型应用

3.1 在提高图纸会审效率上的应用

常规模式下，设计院提交图纸后，各专业技术人员拿着图纸在不同专业间进行核对，深入现场排查问题，不但耗费大量精力，而且存在遗漏，又无法预测后续可能出现的问题。

应用BIM技术施工单位根据设计提供的CAD图纸完成各专业的模型建立，将不同专业模型进行合并，通过模型的可视化特点，直观、快速地发现图纸间存在的问题，及时与设计人员沟通进行图纸修正。提前完成设计图纸的校核和优化，减少后续现场施工到哪问题到哪解决到哪的弊端，提高了图纸会审的效率和精细度。

3.2 在施工方案优化和可视化技术交底上的应用

地铁车站一般为地下结构，消防泵房和空调机房空间狭小，设备多，管线错综复杂，在设备和管线排布上将花费很长时间，如施工前通过BIM技术将消防、空调等专业施工方案进行可视化的空间模拟，从中选择最优路径来修正和确定设备及管线的布局，优化施工方案，避免专业间管线路径、标高冲突以及检修空间不足等问题，满足规范和设计要求的同时做到了充分利用空间，美观又适用，进一步提高工程进度与质量。

机电安装施工的工艺多、工法多，通过BIM技术以常规文字版安全技术交底为基础制作成演示动画。在作业人员进场前，进行可视化技术交底，使作业人员直观地了解施工内容、工艺、工序，安装过程中的质量通病，以及存在的安全隐患、应急措施等内容，从视觉刺激上体会安全事故的危害，有条件的施工现场可布置多媒体设备进行反复播放，有效地提高作业人员的安全隐患意识和应急处置能力，确保施工现场安全和工程施工质量。

3.3 在优化设计综合管线和综合支吊架上的应用

地铁车站内系统众多，尤其是管线错综复杂且空间及标高有严格要求的设备区走廊以及站厅、站台层公共区，经常因管线之间的碰撞问题导致返工整改。应用BIM技术可以有效解决综合管线排布难题。

具体做法：依据建模标准，首先根据各专业管线图纸分别建立BIM模型，然后把各专业模型进行合模，通过Naviswork 软件碰撞检查生成碰撞报告，结合综合管线排布原则重新调整各专业管线的定位和标高，根据调整后的综合管线模型分类设计综合支吊架。最后在模型中选取施工复杂部位生成综合管线剖面布置图，作为关键节点的图纸给施工人员最直观的安装参考。

地铁车站机电安装施工的跨专业合模极为重要，BIM合模实现了信息资源的共享，有效促进了不同施工单位间的相互沟通，提前解决碰撞问题，避免不必要的纠纷以及因管线冲突引起的设计变更和返工，提高施工效率，缩短工期，控制成本，提高了空间有效利用率和工程品质。

3.4 在提高机电安装工程预制化装配施工比例的应用

施工高峰期间，车站内可用于现场加工的区域极为紧张，现场加工不但费时、废料，而且要随着公共区装修进度随时的配合挪动区域，安全文明施工也是难题。

应用BIM技术依据设计图纸的材料及几何尺寸对风管、水管、电缆桥架以及各种支吊架进行建模，采用工厂化或场外预制加工成标准件和非标准件，标准和非标预制成品件均采用二维码管理，二维码包含预制件的尺寸、原材料、安装位置等信息，安装时方便查找和调配，施工现场实现装配式施工，既保证加工品质的统一又解决费时、废料的问题，现场作业环境也得到极大改善，实现高效施工管理。

3.5 整合各专业计划，方便动态统筹

机电各专业施工计划和物资计划，相对独立又衔接，一个或多个专业计划调整与滞后相当于“牵一发而动全身”，极易造成专业间工序衔接错误，造成返工、窝工现象。

通过BIM技术，将所有专业的作业计划、各工序前置条件以相互间的逻辑关系进行融合，通过模拟施工检测出计划不合理之处加以优化。当某些专业施工和物资计划有调整时，系统依据逻辑关系自动调整其他专业计划，达到专业间计划的相互匹配。另外，将设备生产进度和材料进场时间等数据录入系统，通过信息系统自动推送功能使各部门随时掌握现场进度和物资供应情况，及时调整相应计划，做到对计划动态统筹，避免线下未及时获取信息或未及时沟通而影响施工效率。

3.6 提高管线孔洞预留的准确度和砌筑施工质量

机电安装施工穿越设备区隔墙的管线繁多又集中，通常二次砌筑图纸又不标注管线孔洞预留的信息，常规方案一种是先安装管线后墙体砌筑，但往往因部分管线离顶部或侧墙距离过进而造成砌筑收口困难。另一种是现场先预留孔洞后安装管线，但往往因现场施工人员沟通配合不畅造成预留的孔洞位置或标高不符合管线安装要求，最终不是拆卸管线就是拆除墙体重新进行组织施工。

此种情况就可以利用BIM技术，将各专业管线的模型和砌筑墙体模型进行合模，精确计算出管线穿越砌筑墙体的具体位置，绘制生成砌筑墙体孔洞预留图，砌筑作业人员严格按照图纸进行孔洞预留，既解决了砌筑难收口问题又保证了孔洞预留的准确性，从而大幅度提高施工效率和质量[3]。

4 结束语

综合而言，地铁机电安装施工中应用BIM技术，能够有效地避免和解决大部分传统问题和困难；能够充分利用平台数据共享，实现协同作业，提高效率；能够提高装配化绿色施工比例，最大程度的降低材料消耗，节约成本；能够利用数字信息建模技术，大大提高工程质量和进度。所以在地铁机电安装施工中，一定要加大对BIM技术的应用，为传统施工管理模式锦上添花，为地铁施工行业能全面应用创新性信息技术奠定新的基础。