BIM技術(shù)在城市軌道交通站后工程中的應(yīng)用*

侯 娜

（中鐵七局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，河南 鄭州 450000）

1 BIM研究現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，越來越多的項(xiàng)目中開始出現(xiàn)BIM的身影。目前，地鐵項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維還處于分離狀態(tài)，傳統(tǒng)二維的設(shè)計(jì)所具有的信息有限，施工過程中信息傳遞效率低下，這些給地鐵項(xiàng)目的建設(shè)及建成后的運(yùn)營維護(hù)管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，而BIM技術(shù)的應(yīng)用可以很好地解決這些問題。

1.2 當(dāng)前站后工程BIM技術(shù)應(yīng)用情況

目前大多數(shù)城市軌道交通站后工程采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維管線綜合，指導(dǎo)現(xiàn)場施工，但其應(yīng)用效果有限，具體情況如下：（1）為滿足業(yè)主單位的要求，基本上只對(duì)公共區(qū)和設(shè)備區(qū)走廊進(jìn)行BIM管線綜合，設(shè)備房間由于真實(shí)參數(shù)的設(shè)備族庫等條件限制，并未做到落地的優(yōu)化布置，大多為效果展示[1-3]。（2）BIM管線綜合并未真正達(dá)到“零碰撞”，導(dǎo)致生成的二次結(jié)構(gòu)墻洞圖不準(zhǔn)確，施工安裝過程中仍然需要現(xiàn)場調(diào)整管線位置以及重開墻洞[4-5]。（3）BIM模型并未真正用來生成管線下料清單，尤其是異形管件的規(guī)格尺寸，大多還是采用手工核算。（4）項(xiàng)目管理人員大多是通過關(guān)鍵部位的紙質(zhì)剖面圖來檢查現(xiàn)場安裝質(zhì)量，無法做到現(xiàn)場任意部位的實(shí)時(shí)剖切，同時(shí)，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)的問題無法進(jìn)行數(shù)字化閉環(huán)管控[6-7]。（5）BIM應(yīng)用過程中未考慮資產(chǎn)移交的需求，導(dǎo)致三權(quán)移交時(shí)無法及時(shí)準(zhǔn)確地移交設(shè)備清冊(cè)，仍然需要大量地手工填寫清冊(cè)、現(xiàn)場復(fù)核工作。

2 站后工程BIM技術(shù)應(yīng)用流程

2.1 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

為解決站后工程BIM技術(shù)落地應(yīng)用問題，制訂BIM技術(shù)應(yīng)用具體目標(biāo)，主要包括落地一系列施工深化BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)BIM真正指導(dǎo)現(xiàn)場安裝；通過BIM移動(dòng)端與Web端平臺(tái)，對(duì)現(xiàn)場按照BIM施工的情況進(jìn)行核查，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場安裝進(jìn)度和質(zhì)量的管控；通過竣工BIM模型生成資產(chǎn)清冊(cè)，實(shí)現(xiàn)基于BIM的數(shù)字化移交。

2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用流程

按照BIM應(yīng)用的實(shí)施工序，制訂BIM技術(shù)應(yīng)用流程，具體如下：（1）現(xiàn)場土建復(fù)核。復(fù)核要點(diǎn)包括：車站主體及附屬各樓層的建筑凈高（需要現(xiàn)場彈1m線）、上下翻梁的位置及尺寸、設(shè)備區(qū)走廊的凈寬、結(jié)構(gòu)板預(yù)留孔洞的位置及尺寸、樓梯與電扶梯洞口擋煙垂壁的位置及尺寸、軌頂風(fēng)道的位置與尺寸、掖角的位置與尺寸、結(jié)構(gòu)柱的位置及尺寸、集水池/廢水池的位置及尺寸等，復(fù)核完畢后按照實(shí)際情況調(diào)整土建模型。（2）控制參數(shù)會(huì)簽。包括公共區(qū)與管理房間的裝修凈高及地面厚度參數(shù)、聯(lián)絡(luò)通道及出入口的裝修凈高及地面厚度參數(shù)、裝修線型參數(shù)、設(shè)備區(qū)走廊凈高、設(shè)備房間凈高及地面厚度參數(shù)、站臺(tái)門安裝預(yù)留空間參數(shù)、車輛運(yùn)行限界參數(shù)、燈帶安裝預(yù)留空間參數(shù)、支吊架安裝預(yù)留空間參數(shù)等各單位會(huì)簽。（3）BIM管線綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。按照“零碰撞”“400mm的檢修空間”“風(fēng)管上、橋架中、水管下”“水管保溫”等原則，并考慮設(shè)備房間的放氣指示燈、通信廣播末端的位置布置管線，建立異形管件模型，管線要求避免穿越梁、板、柱（含構(gòu)造柱），保證排布美觀、空間最優(yōu)。（4）二次結(jié)構(gòu)預(yù)留墻洞。按照管線類型、管線尺寸生成二次結(jié)構(gòu)的預(yù)留墻洞圖。（5）支吊架布置。具體包括綜合支吊架和單專業(yè)支吊架的布置，建議由支吊架廠家根據(jù)管線模型進(jìn)行深化布置。（6）房間及末端優(yōu)化布置。根據(jù)廠家提供的BIM設(shè)備族庫（外立面的規(guī)格尺寸、接口形式要求與實(shí)物完全一致）進(jìn)行管線設(shè)備連接，優(yōu)化安裝空間，同時(shí)優(yōu)化布置照明、噴頭、多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)等，避免空間沖突。（7）管線分段下料。按照風(fēng)管、水管、線槽標(biāo)段的長度進(jìn)行分段，并生成管段編號(hào)，生成下料清單，對(duì)異形管件輔助生產(chǎn)要有尺寸標(biāo)注的三視圖。（8）BIM管理平臺(tái)。搭建BIM管理平臺(tái)（Web端）進(jìn)行車站土建、設(shè)備系統(tǒng)的合模輕量化處理，進(jìn)行模型的剖切測(cè)量，信息查詢，滿足現(xiàn)場安裝人員的集中數(shù)字化交底。（9）BIM移動(dòng)端App。滿足管理人員對(duì)現(xiàn)場安裝的質(zhì)量檢查問題與安裝進(jìn)度上報(bào)。（10）分類編碼設(shè)置。對(duì)于現(xiàn)場安裝完成的設(shè)備系統(tǒng)，在BIM模型中按照業(yè)務(wù)單位的設(shè)備設(shè)施分類編碼體系要求，設(shè)置資產(chǎn)編碼、位置編碼，能夠在BIM管理平臺(tái)中輸出資產(chǎn)清冊(cè)，在三權(quán)移交與竣工交付階段實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交。

3 BIM深化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場土建復(fù)核

按照現(xiàn)場土建的復(fù)核要求，在現(xiàn)場布置建筑1m線，使用激光測(cè)量儀測(cè)量各樓層凈高；并結(jié)合現(xiàn)場的軸號(hào)復(fù)核相關(guān)結(jié)構(gòu)的位置及尺寸。現(xiàn)場凈高測(cè)量如圖1所示，現(xiàn)場測(cè)量記錄表如圖2所示。

圖1 現(xiàn)場凈高測(cè)量（建筑1m線）

圖2 現(xiàn)場測(cè)量記錄表

3.2 控制參數(shù)會(huì)簽

按照控制參數(shù)類別，要求各參建單位進(jìn)行提資，提資文件要求經(jīng)過工點(diǎn)設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)總體、監(jiān)理單位、建設(shè)單位聯(lián)合會(huì)簽，保證提資的有效性。公共區(qū)裝修線型參數(shù)如圖3所示，控制參數(shù)會(huì)簽單如圖4所示。

圖3 公共區(qū)裝修線型參數(shù)

3.3 BIM管線綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)各專業(yè)提資圖建立管線模型，將各專業(yè)管線模型與土建模型進(jìn)行集成，按照控制參數(shù)要求，進(jìn)行管線綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)水管保溫、裝修要求、現(xiàn)場土建實(shí)際情況、房間砌筑情況，進(jìn)行管線綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，要求保證零碰撞（假連接除外）；預(yù)留支吊架安裝空間，水管考慮保溫厚度、消防水管靠墻安裝；預(yù)留400mm以上的檢修空間，局部至少預(yù)留300mm；滿足裝修線型以及吊桿的安裝要求；管件不能穿越墻體，并且無法自動(dòng)開墻洞；設(shè)備區(qū)走廊無吊頂區(qū)域，分層排列，整齊美觀；布置風(fēng)口末端、閥門、三通等管件。BIM管線綜合模型如圖5所示。

3.4 二次結(jié)構(gòu)預(yù)留墻洞

根據(jù)BIM管線綜合模型結(jié)合二次結(jié)構(gòu)模型，生成二、三維墻體預(yù)留洞口圖。預(yù)留孔洞如圖6所示，二維墻洞圖如圖7所示。

3.5 支吊架布置

圖4 控制參數(shù)會(huì)簽單

利用支吊架廠家提供的支吊架族庫（與實(shí)際尺寸一致），分段布置綜合支吊架，保證支吊架的有效安裝空間。設(shè)備區(qū)走廊綜合支吊架布置如圖8所示。

3.6 房間及末端優(yōu)化布置

圖5 BIM管線綜合

圖6 預(yù)留孔洞

圖7 二維墻洞圖

圖8 設(shè)備區(qū)走廊綜合支吊架布置

根據(jù)廠家提供的BIM設(shè)備族庫進(jìn)行管線設(shè)備連接，優(yōu)化安裝空間，同時(shí)對(duì)照明燈具、氣滅噴頭、多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)等末端進(jìn)行優(yōu)化布置，避免空間沖突。車站設(shè)備房間深化模型如圖9所示。

3.7 管線分段下料

為保證項(xiàng)目實(shí)際算量，設(shè)置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及模板，并對(duì)BIM模型按照現(xiàn)場管線長度進(jìn)行分段操作，確保模型與現(xiàn)場測(cè)量的一致性，并制作管段下料清單。進(jìn)行管段的分段、編號(hào)與清單統(tǒng)計(jì)，清單直接移交管線加工廠家加工。管線分段如圖10所示，管段下料清單如圖11所示。

圖9 車站設(shè)備房間深化模型

圖10 管線分段

圖11 管段下料清單

4 BIM平臺(tái)管控

搭建BIM數(shù)據(jù)集成與管控平臺(tái)，基于“一張圖”（一個(gè)平臺(tái)界面），從施工現(xiàn)場、進(jìn)度狀態(tài)、安裝質(zhì)量、竣工交付等4個(gè)方面全面掌控建造過程，具體內(nèi)容包括自動(dòng)采集并掌控施工現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、7d天氣預(yù)報(bào)以及天氣預(yù)警數(shù)據(jù)；制訂站后工程安裝計(jì)劃進(jìn)度，采集實(shí)際進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)BIM安裝模擬與進(jìn)度三色預(yù)警管控；掌控施工現(xiàn)場各類預(yù)警狀況與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括監(jiān)測(cè)預(yù)警、現(xiàn)場巡視問題、隱患排查記錄、進(jìn)度預(yù)警狀況；掌控施工現(xiàn)場的人員構(gòu)成與數(shù)量、月度機(jī)械數(shù)量、月度材料數(shù)量、月度計(jì)量支付、月度構(gòu)配件設(shè)備檢驗(yàn)狀況；接入施工現(xiàn)場監(jiān)控視頻，并結(jié)合手工上傳視頻與照片的方式，掌握現(xiàn)場的實(shí)時(shí)施工狀態(tài)。BIM數(shù)據(jù)集成與管控平臺(tái)如圖12所示，BIM移動(dòng)端瀏覽與質(zhì)量隱患巡視如圖13所示。

5 BIM數(shù)字化移交

圖12 BIM數(shù)據(jù)集成與管控平臺(tái)

圖13 BIM移動(dòng)端瀏覽與質(zhì)量隱患巡視

在設(shè)備系統(tǒng)BIM模型中內(nèi)置資產(chǎn)編碼、位置編碼兩個(gè)項(xiàng)目參數(shù)，按照業(yè)主單位資產(chǎn)編碼結(jié)構(gòu)、位置編碼結(jié)構(gòu)要求，根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)的實(shí)際安裝位置，輸入資產(chǎn)編碼、位置編碼，自動(dòng)輸出資產(chǎn)移交清冊(cè)，實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)字化移交。資產(chǎn)編碼結(jié)構(gòu)如圖14所示，位置編碼結(jié)構(gòu)如圖15所示，BIM數(shù)字化清冊(cè)如圖16所示。

圖14 資產(chǎn)編碼結(jié)構(gòu)

圖15 位置編碼結(jié)構(gòu)

6 應(yīng)用效果

呼市地鐵1號(hào)線西二環(huán)站后工程、南寧地鐵3號(hào)線02標(biāo)機(jī)電和石家莊地鐵一號(hào)線06標(biāo)段的BIM體系化應(yīng)用實(shí)踐，形成了施工準(zhǔn)備階段充分預(yù)演、施工安裝階段動(dòng)態(tài)管控、竣工階段數(shù)字化移交的一體化應(yīng)用流程，落地BIM在站后工程的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)了如下突破：

圖16 BIM數(shù)字化清冊(cè)

（1）使用價(jià)值的落地。充分考慮了站后工程施工過程的限制因素，向前推導(dǎo)，制訂了一系列的BIM深化設(shè)計(jì)的技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)。在BIM模型基礎(chǔ)上自動(dòng)生成孔洞預(yù)留圖紙、管線下料清單等，有效指導(dǎo)了現(xiàn)場安裝，降低了返工率，節(jié)約了工期；提供了現(xiàn)場安裝與BIM模型核查比對(duì)的工具，保證了現(xiàn)場安裝的質(zhì)量。

（2）應(yīng)用模式的創(chuàng)新。通過對(duì)BIM竣工模型設(shè)置構(gòu)件的分類編碼，自動(dòng)生成數(shù)字化資產(chǎn)清冊(cè)，直接進(jìn)行BIM數(shù)字化移交，實(shí)現(xiàn)竣工即可清晰移交的目標(biāo)，相對(duì)于傳統(tǒng)的資產(chǎn)移交，極大地減少了后續(xù)配合的工作量。該應(yīng)用模式在城市軌道交通領(lǐng)域具有極大的推廣價(jià)值。

7 結(jié)束語

文章以站后工程安裝單位需求為導(dǎo)向，詳細(xì)論述了BIM技術(shù)在呼市地鐵1號(hào)線西二環(huán)站后工程、南寧地鐵3號(hào)線02標(biāo)機(jī)電和石家莊地鐵一號(hào)線06標(biāo)段的應(yīng)用，通過規(guī)范站后工程BIM技術(shù)應(yīng)用流程，保證了BIM指導(dǎo)現(xiàn)場、管控現(xiàn)場、數(shù)字化移交的落地實(shí)施，極大地提升了站后工程的安裝進(jìn)度與質(zhì)量，在移交實(shí)體工程的同時(shí)，直接移交一套數(shù)字化工程。