BIM技術在地鐵車站冷水機房管道預制施工中的運用研究

江蘇省常州市軌道交通發展有限公司 江蘇 常州 213000

1 引言

隨著城市交通的不斷發展，地鐵在城市中的地位更加重要。地鐵車站建設是一個較為復雜的系統工程，地鐵施工過程中，牽涉到的專業較多，不同功能和用途的管線也存在相互的交叉，為了避免因管線設計和安裝不合適導致返工，給施工建設進度帶來影響，施工方紛紛采取了BIM技術。BIM技術(建筑信息模型)通過數字信息技術將施工中的建筑進行仿真模擬，是一種廣泛應用于設計、安裝和管理的數字化方法，通過此種信息化的管理方法，可以有效保證施工的效率和質量。本文主要結合地鐵車站的冷水機房管道預制施工過程對BIM技術的應用進行說明。

2 工程概況

勤業站車站有效站臺中心里程為SK3+500.153，全長280.85m。車站有效站臺寬度為度為13m，車站中心里程處覆土厚度為2.70m。該車站的冷水機房位于車站西側的站臺內部，提供車站的空調用冷源。機房內部設置有冷水機組2組，冷凍水泵2臺，冷卻水泵2臺。由于空間的限制，機房內部除空調水系統外，還存在通風設備、管線及給排水和消防管線，管線和輔助配件相對較多，因此在進行設計安裝之前需要對其進行布局優化，避免出現因管線設計不合理導致出現返工，影響整個項目的施工進度。

針對此工程的實際特點，可以看出此工程中機房管道系統的安裝存在以下幾個重難點：

(1)由于涉及的管線相對較多，設計人員如果僅通過二維的平面設計圖進行空調水系統管道進行設計，很容易出現差錯。另外，管線的管件數量較多，容易出現統計錯誤。

(2)管線的層數較多，包括暖通風管、照明橋架、空調水管和制冷設備管線等，管道的排布設計除了能夠保證不同功能管線相互不干擾，還需要考慮安裝和后期運維的便利性。如果不進行三維管線設計，可能出現在實際施工中邊施工邊修改設計，易造成工期的延誤。

因此，可以通過BIM技術對管道和設備進行3D模擬，通過三維設計管線的布置，進行管線的模擬預安裝，可以提前發現問題，優化設計方案，保證施工的進度。

3 在冷水機房管道安裝中的應用流程

(1)BIM模型建立。在運用BIM技術對建筑模型進行設計的過程當中，建筑物當中的每一個元素都會使用一個合理的具體參數來代替。在具體模型還沒有完成之前要對冷水機房整體系統進行一個科學、有效的評估工作，然后依據系統實際情況進行相應材料及其數量的合理采購，以此來有效提高此安裝工程項目的整體質量和效率，進而提升其施工中各項相關數據的精準程度。此工程項目中是一個包含多個子模型的集成BIM三維模型。

(2)用于碰撞檢測和布局設計。BIM技術用于機電項目施工中可以進行管線設計的碰撞試驗，從而檢測管線設計的合理性。要先由專業技術工作人員依據主管線比較差的部分進行專業標高角度的確定，繼而利用專業計算機軟件繪制出相應的精準的剖面圖。然后再利用BIM技術對施工整個流程進行合理的優化，最終實現智能化模型的精準構建。最后安排專業的施工人員依據具體建設元素參數進行施工圖的設計與繪制，由此就完成了碰撞檢測工作。

(3)優化設計。根據碰撞后的結果對于管線的設計進行再次優化，一般需要進行多次碰撞試驗和多次的管線設計優化才能得到最終的設計圖。

4 在冷水機房管道預制施工中的應用

按照上述介紹的施工流程完成建筑結構模型和風水電模型的建立，主體建筑和結構模型建模過程中，要根據現場施工的實際情況進行設計，建模過程中要結合施工中所作的變更進行及時的修正。建筑結構和風電水模型建立完成之后，需要對管道支架進行深度優化。由于冷水機組的各系統管線錯綜復雜，一張完整的管線3D效果圖難以對施工過程起到明確的指導作用，因此將機房內的各系統進行拆分，以空調水系統為例，可以將空調水系統進一步拆分為冷凍供水、冷凍回水、冷卻供水和冷卻回水四個方面。通過現場對尺寸進行復核后，對固化后的管線進行編號，如圖1所示。然后統計各系統的管道直徑、長度和標高參數，進而對管道進行提前的預制，預制完畢的管道運到現場后根據3D效果圖進行組裝焊接。此方法相對于現場配管邊測量邊放樣的方法可以有效節約配管的時間，縮短工期。

圖1 冷水機房管線3D效果圖

另外，BIM技術最大的優勢就是通過可視化的方式解決一些抽象的問題，隨著建筑物的規模和復雜程度不斷增加，設計師難以僅通過想象進行深度分析和交流，BIM技術的出現為實現可視化操作開辟了廣闊的前景，其附帶的構件信息為可視化操作提供了有力的支持，不但使諸如應力等一些較抽象的信息用可視化方式表達出來，還可以將設施建設過程及各種相互關系動態的表現出來。

5 結語

BIM技術可以有效解決復雜機電安裝過程中的管線設計問題，能通過可視化的3D模型對安裝中可能出現的問題進行預演，有效保證施工的質量和效率。同時BIM模型除了可以描述設施的3D幾何信息和拓撲關系，還能夠描述完整的工程信息。能夠實現信息的協調性管理：一方面可以實現數據之間一致性、實時性的關聯的創建；另一方面可以在各種實體關聯之間實現智能互動。正是BIM技術的這四個特點大大改變了傳統建筑業的生產模式，利用BIM模型，使建筑項目的信息在其生命周期中實現開放式共享，高效率傳遞，為建設項目各個階段中的所有決策及生產管理提供可靠的信息基礎。