BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝工程施工中的應(yīng)用研究

秦浩 閆鵬

摘 ?要：當(dāng)前，我國建筑業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級，BIM技術(shù)得到了迅速發(fā)展。本文以XXX地鐵X號線XXX車站為例，通過BIM技術(shù)在圖紙審查、深化、三臨布置、綜合管線優(yōu)化，可視化技術(shù)交底等10個方面在機(jī)電安裝工程中的具體應(yīng)用，體現(xiàn)了BIM技術(shù)在提高施工效率、節(jié)約成本等方面的優(yōu)勢。，為BIM技術(shù)在該類工程中的應(yīng)用提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM 技術(shù);機(jī)電安裝工程;施工效率

中圖分類號：U231 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）03-0000-00

1地鐵車站機(jī)電安裝工程現(xiàn)狀

哈爾濱市軌道交通X號線XXX車站全長約270米，地鐵機(jī)電安裝涉及通風(fēng)空調(diào)專業(yè)、給排水及消防專業(yè)、動力照明專業(yè)等十多個專業(yè)交叉施工并且每個專業(yè)施工內(nèi)容和施工區(qū)域遍布車站的每個部位，因此在具體施工中將面臨施工接口眾多、管線設(shè)備復(fù)雜、交叉施工等問題，另外地鐵項目也是當(dāng)?shù)卣攸c關(guān)注的對象，交接時間不可順延，從而使得地鐵施工時間緊、任務(wù)重。因此需要施工單位在施工中對施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本、工期等進(jìn)行嚴(yán)格把控及周密部署。

2 BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

針對地鐵機(jī)電安裝工程現(xiàn)狀，在哈爾濱市軌道交通X號線XXX車站施工中引進(jìn)BIM技術(shù)，現(xiàn)就其應(yīng)用情況進(jìn)行如下闡述。

2.1土建主體結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋核查

地鐵機(jī)電安裝工程施工是建立在土建主體結(jié)構(gòu)之上的，因此機(jī)電施工進(jìn)場前需與土建施工單位進(jìn)行場地交接，其中最終的環(huán)節(jié)就是對現(xiàn)場孔洞預(yù)留及預(yù)埋的核查。

孔洞核查是基于Revit軟件建立的土建模型，將其導(dǎo)入ipad中，并在revit軟件中生成孔洞預(yù)留預(yù)埋信息表。在現(xiàn)場參照模型和表格進(jìn)行核對。與傳統(tǒng)的CAD圖紙相比，此方式更加直觀且對核查人員的技術(shù)要求更低，而且核查準(zhǔn)確率更高，所占時間更少。

2.2三臨布置

地鐵車站三臨施工為地鐵機(jī)電安裝工程施工提供了施工條件，并且地鐵施工處在城市中心，經(jīng)常面臨政府單位的檢查，因此現(xiàn)場的三臨布置既要滿足現(xiàn)場的施工需求，還要達(dá)到參觀的美觀效果。

單位在三臨施工前期，利用Revit軟件搭建車站BIM模型，將車站臨水、臨邊、臨電及場地布置的方案用建模的方式體現(xiàn)在模型中，模型可以體現(xiàn)整個車站的布置效果，通過模型檢查布置方案的優(yōu)缺點及三臨的布置是否合理，及時更正及優(yōu)化。最終利用模型布置達(dá)到最優(yōu)質(zhì)方案，同時進(jìn)行工程量的統(tǒng)計，對成本進(jìn)行嚴(yán)格把控，最終實現(xiàn)低成本，設(shè)計合理，美觀的效果。

在搭建好模型之后，通過審核模型，確保模型中的臨邊防護(hù)尺寸、型號及規(guī)格準(zhǔn)確、無誤，達(dá)到預(yù)制化加工的標(biāo)準(zhǔn);然后通過Revit軟件的統(tǒng)計功能，正確統(tǒng)計出整個車站的臨邊防護(hù)欄桿及蓋板數(shù)量、型號及規(guī)格，且區(qū)分出各臨邊防護(hù)的使用區(qū)域;在整理數(shù)據(jù)之后提供給生產(chǎn)廠家，廠家經(jīng)過加工，將車站的各種型號臨邊欄桿運至施工現(xiàn)場;最后現(xiàn)場根據(jù)模型布置，安裝各個孔洞的孔洞防護(hù)欄桿及蓋板。

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，使三臨施工的整個過程變得有條不紊，施工工藝規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了預(yù)想的質(zhì)量要求;進(jìn)貨量與安裝量對應(yīng)，主料與輔料無浪費;按照三臨模型布置，現(xiàn)場達(dá)到了模型中的視覺效果，施工現(xiàn)場整齊、美觀，見圖1。

2.3設(shè)備運輸路線規(guī)劃

地鐵機(jī)電安裝工程專業(yè)多，設(shè)備儀器更是成百上千，其中不乏規(guī)格型號較大的設(shè)備。環(huán)控專業(yè)的大型風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組，消防給排水專業(yè)的穩(wěn)壓罐等，因其進(jìn)場時間晚于砌筑、裝修等專業(yè)，因此需提前制定方案、規(guī)劃路線，且需與其他專業(yè)提前溝通做好預(yù)留工作，避免因設(shè)備運輸問題而造成返工、誤工、甚至安全隱患等問題，從而給公司和項目造成進(jìn)度延誤和經(jīng)濟(jì)損失。

本工程采用BIM軟件Revit2016對工程的結(jié)構(gòu)、建筑等專業(yè)進(jìn)行建模，根據(jù)模型及現(xiàn)場情況制定設(shè)備運輸施工方案，按照方案制作動畫進(jìn)行模擬施工，以此發(fā)現(xiàn)問題，及時修訂方案，直至指導(dǎo)現(xiàn)場實際施工，見圖2。

實現(xiàn)BIM技術(shù)在設(shè)備運輸路線規(guī)劃上的成功應(yīng)用，需提前對設(shè)備運輸進(jìn)行模擬，針對運輸過程中出現(xiàn)的安全問題，提前制定解決方案，有效規(guī)避安全事故的發(fā)生;利用模型與砌筑專業(yè)緊密配合，提前預(yù)留運輸路線上的墻體，避免因設(shè)備運輸造成的墻體返工，因此節(jié)約了成本，縮短了施工時間，見圖3。

2.4綜合管線的優(yōu)化

對于工程中管線碰撞等問題，只靠傳統(tǒng)的二維CAD施工技術(shù)不能全面反映各管線標(biāo)高、相對位置，只是在施工過程中才發(fā)現(xiàn)問題，因此導(dǎo)致返工現(xiàn)象，造成了人工和材料的浪費。項目部在引進(jìn)BIM技術(shù)以后，以設(shè)計院提供的最新機(jī)電平面圖紙為建模依據(jù)，建立三維信息模型，利用Navisworks Manage 2016軟件的碰撞檢測功能進(jìn)行管線碰撞檢測，直觀反映出碰撞問題，解決專業(yè)內(nèi)部、專業(yè)之間的管線碰撞問題。哈爾濱市軌道交通X號線XXX車站解決碰撞問題1895個。避免施工過程中因為管線碰撞而產(chǎn)生的返工問題，保證了施工進(jìn)度、避免不必要的索賠。初步估算每減少一個碰撞點將節(jié)省材料、人工、工期等綜合造價500元左右，總計節(jié)省94.75萬元;同時還可以增大建筑凈空、提高使用舒適度，見圖4。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行綜合管線優(yōu)化，首先建立建筑、結(jié)構(gòu)模型，然后進(jìn)行各專業(yè)機(jī)電管線的建模，通過系統(tǒng)材質(zhì)設(shè)置給通風(fēng)、給水管、排水管、消防等專業(yè)管線，并以不同顏色予以區(qū)分，各個專業(yè)橋架通過設(shè)置不同顏色的過濾器進(jìn)行區(qū)分。建模完成后，再根據(jù)各專業(yè)技術(shù)要求、檢修空間要求、施工工作面要求等對建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三個專業(yè)的模型用Navisworks進(jìn)行不同專業(yè)的碰撞檢測，預(yù)先發(fā)現(xiàn)項目圖紙的碰撞及問題，合理優(yōu)化后，然后進(jìn)行匯總出圖，見圖5。

3 施工指導(dǎo)

利用BIM模型輸出管線綜合平面圖、剖面圖、專業(yè)圖，使現(xiàn)場施工人員明確掌握圖紙設(shè)計意圖和管線安裝層次規(guī)則，避免圖紙誤讀造成的返工現(xiàn)象。

3.1風(fēng)管預(yù)制化

在地鐵機(jī)電安裝施工中，由于風(fēng)管安裝工程量大，所占施工空間大，對風(fēng)管的安裝位置及風(fēng)管質(zhì)量要求高且工期緊，因此，風(fēng)管的安裝質(zhì)量及安裝進(jìn)度尤為重要， BIM技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上解決了該方面的問題。

3.1.1風(fēng)管分段預(yù)制化

風(fēng)管的預(yù)制化是基于車站的綜合管線模型開展的，通過對綜合管線的排布優(yōu)化使各專業(yè)管線實現(xiàn)零碰撞之后，單獨對環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)制化分段。在風(fēng)管分段過程中，按照一定的風(fēng)管分段原則進(jìn)行，包括兩部分內(nèi)容;第一部分是風(fēng)管管段，風(fēng)管管段又分為標(biāo)準(zhǔn)件（長度1240mm）及非標(biāo)準(zhǔn)件（長度不等于1240mm）;第二部分是風(fēng)管管件，包括彎頭、變徑、乙字彎、三通等管件。由于Revit軟件的分段功能精度到毫米級，考慮施工現(xiàn)場安裝誤差，在直管段分段過程中，按照一定距離設(shè)置誤差段，誤差段由現(xiàn)場測量誤差數(shù)據(jù)再進(jìn)行預(yù)制化生產(chǎn);基于此，施工步驟變成先施工標(biāo)準(zhǔn)件、非標(biāo)準(zhǔn)件及管件，再施工誤差段，這樣在很大程度上避免了施工產(chǎn)生的誤差，使預(yù)制化風(fēng)管安裝更加精確，見圖6。

3.1.2風(fēng)管編號

地鐵施工中，風(fēng)管工程量大，為了防止現(xiàn)場收貨及安裝時出現(xiàn)混亂等情況，需要對風(fēng)管進(jìn)行編號，通過Revit軟件對每一段風(fēng)管及管件進(jìn)行編號，不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件及每個非標(biāo)準(zhǔn)件的編號是唯一的，因此不僅方便現(xiàn)場風(fēng)管到貨統(tǒng)計，也使得現(xiàn)場按圖施工更加準(zhǔn)確，見圖7。

3.1.3標(biāo)注出圖

由于地鐵環(huán)控圖紙中系統(tǒng)較多，各系統(tǒng)的風(fēng)管規(guī)格型號也有所區(qū)分，在傳統(tǒng)圖紙中會出現(xiàn)多個風(fēng)管系統(tǒng)重疊現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響了圖紙的準(zhǔn)確性。通過Revit軟件進(jìn)行風(fēng)管系統(tǒng)分類，將已進(jìn)行分段編號的風(fēng)管系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)分，并單獨出圖，使得每個系統(tǒng)圖紙表達(dá)更加準(zhǔn)確、方便，見圖8。3.1.4明細(xì)表

風(fēng)管分段標(biāo)注完成后，通過Revit明細(xì)表功能進(jìn)行風(fēng)管統(tǒng)計，此功能可以生成每段風(fēng)管及管件的分段編號、材質(zhì)、厚度、系統(tǒng)、尺寸、長度、數(shù)量及面積等屬性信息;且明細(xì)表可以從軟件導(dǎo)出，生成表格，方便工程量統(tǒng)計，見圖9。

3.1.5二維碼

在Revit軟件導(dǎo)出明細(xì)表的基礎(chǔ)上，通過二維碼平臺，進(jìn)行二維碼的制作，二維碼制作完成后會按照每一段風(fēng)管及管件對應(yīng)的編號進(jìn)行布置，使得風(fēng)管加工及運輸?shù)娜^程更加方便統(tǒng)計及追蹤。從信息化角度考慮，二維碼的加入為物料追蹤系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，見圖10。

3.1.6預(yù)制化生產(chǎn)

前期的風(fēng)管預(yù)制化數(shù)據(jù)可通過Revit的功能全部實現(xiàn)，數(shù)據(jù)收集后提交給預(yù)制化廠家既可。預(yù)制化加工廠家所使用的預(yù)制化加工技術(shù)是通過輸入數(shù)據(jù)到設(shè)備來實現(xiàn)風(fēng)管的預(yù)制加工，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換使用PM2000進(jìn)行輸出，見圖11。

對比傳統(tǒng)的人工制作風(fēng)管技術(shù)，預(yù)制化生產(chǎn)技術(shù)更加標(biāo)準(zhǔn)、精確及易操作。風(fēng)管預(yù)制化生產(chǎn)使得原材料的利用率大幅度提高，而且加工出的風(fēng)管更加美觀。

3.2施工模擬及可視化技術(shù)交底

單項工程的施工圖通常包括土建和安裝（給水排水及消防工程、動力照明工程、環(huán)控工程等）兩大部分。傳統(tǒng)二維CAD圖中各專業(yè)協(xié)作設(shè)計缺少一個統(tǒng)一的技術(shù)平臺，使得圖紙審查和細(xì)節(jié)檢查復(fù)雜抽象。由于項目的集成化、規(guī)模化以及復(fù)雜化，即使有經(jīng)驗的項目管理者也不太可能完全解決施工圖中的錯、漏、碰、缺等問題。基于BIM技術(shù)的集成設(shè)計系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)施工管理模式中的專業(yè)協(xié)調(diào)壁壘，實現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)的信息共享，以BIM模型為載體，實現(xiàn)進(jìn)度、成本、采購、合同、質(zhì)量、安全等業(yè)務(wù)信息關(guān)聯(lián)。此外運用BIM技術(shù)提前模擬施工全過程，對可預(yù)見的施工難點進(jìn)行數(shù)據(jù)化模擬，編寫合理的施工專項方案，此外在施工過程中運用BIM技術(shù)能夠達(dá)到監(jiān)控進(jìn)度，控制成本，優(yōu)化資源配置，協(xié)調(diào)專業(yè)沖突，提高施工管理效率等優(yōu)點。

施工模擬操作：首先對模型進(jìn)行細(xì)致區(qū)分，同時在revit中對不同部位模型的位置進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，在使用同一套軸網(wǎng)和標(biāo)高的前提下進(jìn)行模型搭建，在分離演示時必須將選出的不同部位的模型進(jìn)行位置偏移，具體偏移的大小根據(jù)項目大小來確定。

然后，將模型分批導(dǎo)出為.nwc文件，且不同部位的模型分開導(dǎo)出，同時，同一部位的模型要按照進(jìn)度計劃的劃分來分別導(dǎo)出。

將模型導(dǎo)出Revit后，再將模型導(dǎo)入Navisworks中，由于從Revit中導(dǎo)出時，就已經(jīng)分割好了模型，因此在Navisworks中建立選擇集的工作就比較輕松。將和施工進(jìn)度中任務(wù)相對應(yīng)的模型建立選擇集，并且按照施工進(jìn)度中的任務(wù)名進(jìn)行命名。然后對建立完選擇集的模型設(shè)置材質(zhì)。

在Navisworks中將Project任務(wù)進(jìn)度導(dǎo)入，重建任務(wù)層次，然后使用規(guī)則自動附著模型將模型附著在任務(wù)上。設(shè)置任務(wù)開始外觀和結(jié)束外觀來確定動畫的表現(xiàn)形式。最后通過模擬按鈕來測試制作好的動畫。

3.2.2 BIM模型在施工技術(shù)交底中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的項目管理技術(shù)交底通常以文字描述為主，施工管理人員以口頭講授的方式對工人進(jìn)行交底。這樣的交底方式存在較大弊端，不同的管理人員對同一道工序有著不同的理解，口頭傳授的方式也五花八門，因此工人在理解時存在較大困難，尤其對于一些抽象的技術(shù)術(shù)語，工人在交流過程中容易出現(xiàn)理解錯誤等情況。工人一旦理解錯誤，就存在較大風(fēng)險的質(zhì)量和安全隱患，對工程極為不利。應(yīng)用BIM技術(shù)在關(guān)鍵部位及復(fù)雜工藝工序等進(jìn)行建模，然后對模型進(jìn)行反復(fù)模擬，找出最優(yōu)方案，最后利用三維可視化實時模擬，實現(xiàn)對工人的技術(shù)交底。

例如在機(jī)電工程安裝中，消防泵房的安裝較為復(fù)雜，空間狹小，管路、設(shè)備復(fù)雜，如何在有限的空間內(nèi)，完成管路與設(shè)備的布置，是體現(xiàn)BIM價值的時刻。在項目施工準(zhǔn)備前期可對消防泵房的施工進(jìn)行安裝模擬。提前發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，優(yōu)化施工方案，充分利用空間。依照最終的安裝方案做成技術(shù)交底視頻。組織各施工站長和現(xiàn)場施工人員召開交底會議，通過可視化模擬演示來對工人進(jìn)行技術(shù)交底并在現(xiàn)場臨時辦公區(qū)設(shè)立電子屏，反復(fù)播放復(fù)雜節(jié)點的技術(shù)交底視頻。通過這樣的方式交底，工人會更容易理解，交底的內(nèi)容也會進(jìn)行的更徹底。這樣既保證了工程質(zhì)量，又避免了施工過程中容易出現(xiàn)的問題，見圖12。

4結(jié)語

本文進(jìn)行了簡單的BIM技術(shù)應(yīng)用，通過實踐，了解到BIM技術(shù)的可視化、模擬化、數(shù)據(jù)化、精確化、動態(tài)化、共享化、智能化等優(yōu)勢特點，相比傳統(tǒng)施工管理而言，其能夠大大提高施工效率。相信隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的逐步標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，建筑行業(yè)的建造難題將越來越少。

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收稿日期：2019-06-06

作者簡介：閆鵬（1992—），男，甘肅靜寧人，本科，研究方向：可視化交底; ????????????????????????????????????????????????秦浩（1990—），男，陜西富平人，本科，研究方向：地鐵風(fēng)水電工程技術(shù)、bim技術(shù)施工模擬和可視化交底。

The Application of BIM Technology in the Construction of Metro Mechanical and Electrical Installation Engineering

QIN Hao，YAN Peng

（CCCC second Public Bureau Electric Engineering Co Ltd， Xi'an Shaanxi ?710000）

Abstract：At present， China's construction industry is facing transformation and upgrading， BIM technology is also developing rapidly. This paper takes Harbin Line X XXX station as an example， through the application of BIM technology in 10 aspects of mechanical and electrical installation engineering， such as drawings review and deepening， three-pronged layout， integrated pipeline optimization， visualization technology， etc.， to reflect the role of BIM technology in improving construction efficiency and saving costs.

Key words：BIM;electromechanical installation project; Construction efficiency