BIM技術在地鐵機電設備安裝過程中的應用

張傳棟

（山東天鴻電氣設備有限公司，山東 聊城 252200）

1 BIM 技術

1.1 BIM 技術含義

BIM 技術是多維（空間、時間、成本、安全性等）模型信息集成技術，涉及政府部門、業主、設計、監理、運營、維護等。此項作業方式可有效減少設計與建造中出現的差錯，降低施工風險，提升工作效率，改善工程品質。

BIM 技術能夠將施工階段的數據、流程和資源高效地連接起來，實現數據的計算、查詢、連接和拆解，從而為施工過程中各個環節的運行和管理帶來便利[1]。BIM 技術能夠有效地處理分散和其他數據的集成問題，實時地創建、管理和共享數據，為項目管理提供重要的參考。

另外，根據實際鋪設管路的長度及建筑維護人員所預留場地的實際面積，對安裝、維護場所進行適當布置，減少與消防設施及其他輔助設備的排水管線間的管路位置變化沖突的可能。

1.2 協同性特征

BIM 技術能夠將整個建筑工程的各個環節聯系起來，協同多個方面。由于地鐵工程機械設備的安裝工程比較繁雜，且工程工期比較漫長，一般的工程結構都是通過各種形式的接觸和協作來實現的。

BIM 技術的應用與引進，使這些功能得以全面發揮，能夠迅速、精確地向施工方傳遞地鐵工程機械的相關資料，從而分享信息，提高軌道交通機械工程建設的水平。

1.3 模擬性

BIM 技術的模擬作用是對軌道交通的建模，且只對部分有關工作進行了仿真。在工程建設中，逐漸開展4D 仿真工作必須充分應用BIM 技術，并按照工程建設的具體工作方案進行[2]。

2 地鐵機電工程施工管理中BIM 技術應用優勢分析

利用BIM 技術，達到提升城市軌道交通機電項目施工水平的目的。特別是應用BIM 技術對地下交通機械的建設與建設周期進行分析，在工地上更加方便調節和應用高效的施工工序，加速地鐵機電項目的建設進程。

利用BIM 技術實現對軌道交通機電項目的動力學模擬，覆蓋了整個施工過程，便于施工單位對其進行全面了解。管理者負責對地鐵機電工程建設的全流程進行控制，并根據具體的工程環境，通過模擬建模得到直觀的、立體的圖像。工程師可以利用3D 圖像來對該項目進行細致的分析，從而全面理解該項目的施工過程。

BIM 技術使工程圖紙的制作工作有很大改進，將2D 與3D 有機結合，使機電工程的施工更加順暢，總體而言，在改變平面布局時可以利用BIM 技術對平面進行修改，從而實現對平面布局的改進。該方法簡化了以往的圖紙手工繪制，為地下鐵路機電項目提供了便捷的就地建設。也就是說，BIM 技術是通過對軌道交通的機電項目施工進行有效管理，從而提高整個地鐵的機電工程水平。

應用BIM 技術對管線維修的影響。地鐵電氣線路通常是在懸掛式支架上進行的，有好幾種管子，排列的非常緊湊。當管線發生矛盾時，若無法確保管線間的維修間隔，則會造成作業及維修上的問題。BIM技術的可視化，能夠判斷在工程中緊貼管線排列的維修場地，能否達到作業與維修作業所需的作業面積，并能即時對未達到維修范圍的管線進行適當調節，確保維修作業的作業范圍，維持良好的施工結果，避免不必要的重復作業。

3 在地鐵機電安裝施工中應用BIM 技術的情況

3.1 虛擬施工，有效協同

以前，在軌道交通機電工程建設中，施工方僅對已完工的工程進行了全面的剖析與調整，并根據實際施工狀況對其進行科學分析，但是這樣的作業方式將會對工程的質量和工期造成很大的沖擊。同時，利用BIM 技術的可視化，可以將施工全流程進行仿真，比較施工進度，使施工單位、監理單位能夠全面、細致地了解項目的整體狀況。應用BIM 技術，結合現場視頻、施工模擬、施工計劃等，能夠有效管理工程安全和質量問題，減少工程的整改和返工現象。

3.2 BIM 技術的可視化展示

BIM 建模是根據各個行業的設計圖紙數據建立起來的，能夠全面、系統、真實地展示機械設備的結構，從而及時地找出問題所在。BIM 技術人員應認真分析水、暖、電、土建等工程設計圖，建立符合工程規范的、系統化的數值模式，利用BIM 系統，分析管道、主體、管道等方面的問題，并提出相應的改進建議；采用一套有效的解決方案，解決施工過程中出現的管道沖突，減少了項目的變更，提高了項目的安裝效率和安裝水平。

3.3 資源共享

在地鐵機電安裝中，BAS、FAS、綜合監控、供電等系統的建設與施工單位必須緊密合作，若仍采用常規的施工方式，施工資料相對零散，容易形成信息的“孤島”，導致項目各方不能進行有效的信息交流和溝通，從而對施工信息和資源的利用率產生不利影響，導致施工成本增加、進度落后、施工質量不高等問題。

BIM 技術的應用，使得項目各方可以在一個平臺上進行有效的項目管理，從而達到資源共享，促進各方的協作，充分發揮項目的作用，提高項目的整體質量和員工的工作效率。在進行地鐵機電安裝之前，采用BIM 技術對各施工過程進行仿真，當發生各種信息資源沖突時，應設計出一套行之有效的施工方案，對施工過程進行最優化，最大限度地減少信息沖突。

3.4 檢測管線設計碰撞

在地鐵機電工程建設中，應用BIM 技術管理地下管道的電氣設備，可以達到對建筑管道的設計和測試工作的優化[3]。

3.4.1 對土木工程中各職業之間發生的碰撞進行檢驗，并對各行業之間的空間布局進行綜合研究，盡量減少矛盾。在地鐵機電安裝項目的設計中，建筑單位應根據平面圖進行三維空間建模，使線路布置更加科學有序，整個項目建設更加合理高效。

3.4.2 在地鐵站臺安裝制冷室中，由于采用常規的安裝方式，施工人員按圖紙進行管道鋪設，容易造成管線整齊度參差不齊、觀感質量差等問題，導致以后的各個工藝環節均發生變化，延緩工程進程，提高工程造價。而利用BIM 技術可以將產品的結構圖紙轉化為具有尺寸、材質等參數的3D 建模，在裝配之前對管道進行了優化，保證了裝配過程中的模具精確性。同時，利用3D 模型分解圖、預制件加工資料、物料表格等資料進行高精密的下料，下料后再進行加工，并粘貼代碼，運送到裝配點進行零裁，按照代碼裝配，提高了工程的質量和視覺效果，大大加快了工程進度。此外，應用BIM 技術還可以直觀地觀察到整條管道的裝配和建造，從而使業主對整個工程的施工有一個更清晰的認識。

3.5 可視化管理

機電設備作為城市軌道交通的重要組成部分，其專業、技術含量極高，而隧道機電安裝工程由于其施工條件十分繁雜，往往存在多工種、多專業交叉作業的現象，使得其成為了施工危險發生概率最高的施工地區。應用BIM 技術，可以把施工中的各種危險因素都消除在搖籃之中，從而保證項目建設的安全。另外，BIM 技術在軌道交通機電安裝中的應用，可以對施工中存在的各種安全風險進行細致剖析，使得施工人員在施工中體會到了一種身臨其境的感受，從而達到了可視化的管理，保證了施工的合理有序。此外，BIM 技術還能夠對全項目的各個環節、全流程進行仿真，并對其進行優化和升級，使其朝著優質高效的方向發展，及時地找出管道布置過程中出現的不合理現象，并給出相應的改進建議，從而為以后的工作穩定地進行奠定了基礎。

3.6 施工進度管理

采用工程規劃，將工程的子模塊與對應模型的屬性名一一匹配，輸出后使用Navis-work 進行可視化的工程進展仿真，并在4D(3-D+工程開發時間）仿真、動畫和照片級別的特效來展示工程方案。仿真建筑過程，加深對工程的了解，增強可預見性，并增強項目團隊的協同工作。

3.7 現場管理

通過BIM 技術與實地對比，管理者可以在任何時候使用平板計算機進行現場的質量問題對比，并將問題的處理結果和圖片結合起來，形成一份檢查報告，以此來強化工程的質量監控。通過使用CAD、Autodesk360、百度網絡等移動設備，可以在工地上查看圖紙、三維模型、辦公文檔、拍照、測量等，協助工地進行質量管理、安全管理，同時還可以增強現場的交流技巧。

3.8 質量管理

3.8.1 工程圖紙審查。施工圖審查就是一種很好的解決方案，將BIM 模式與工程圖紙進行對比，如果BIM 模式與工程圖紙不一致，那么就需要進行BIM建模；如果BIM 模式是根據建筑設計圖來構建的，則應用revit 進行碰撞檢測，找到不同學科之間的關聯和不同學科之間的矛盾，并給出相應的改進意見和建議。

3.8.2 技術文件。通過BIM 技術的海量信息庫，可以迅速抽取出每個構件的具體特征，使參與項目的工作人員對每個構件性能和基本功能都了如指掌，并將其與工程規劃相融合，形成4D 仿真，通過可視化的多媒體形式向全體員工進行演示，使每個參加的員工都能夠清楚地理解其施工流程。

3.8.3 物料的品質控制。物料的質量對實際工程質量有很大的影響，物料質量控制是確保工程質量的重要手段，應用BIM 建模技術，可以迅速地抽取出構件的基本特性，將所有進入的物料進行歸類、逐個對照，確保進入的物料與圖紙相符，檢驗產品合格證、出廠報告、質量檢測報告等資料是否滿足需求，并將其制作成照片，發給相應于BIM 中的零件，以便于管理和閱讀。

3.9 合理管控成本

應用BIM 模型進行隧道機電設備的安裝與施工，可以快速準確計算各類項目的個數和造價，有效避免了項目在全項目中出現的高估、漏算等現象，提高了工程造價的精確度和有效性。BIM 技術在實際建設中起到了很好的推動作用，使整個項目建設的物流信息得到了有效控制。BIM 模式是根據項目的具體建設狀況建立的，可以有效且科學地進行項目建設，從而達到降低造價的目的，為以后的項目建設也能打下良好的基礎。

3.10 對工程進度、成本預算和工程結算的科學化管理

結合目前的管理方式，對施工公司在施工中進行全面分析，以追蹤結果為依據，使項目的目標與實際情況相一致，從而構成了一個目標設計體系。該模式下的施工方案是整個工程的整體，雖然不能保證整個施工過程的順利進行，但是能為BIM 技術提供支撐，實現對工程的三維建模和實時監控。通過對軌道交通機電工程的現場環境進行數值模擬與模擬，從而達到更科學、更合理的目的。在地鐵機電施工中，應用BIM 技術施工，可以直觀地看到各要素及各要素的關系，以便合理估算工程造價。總之，能使隧道的機電設計更具科學性和合理性。此外，將BIM 技術應用于軌道交通機電工程建設中，還有利于工程建設的順利進行，提高工程建設的質量水平。

4 現階段應用BIM 技術的常見問題和發展方向

BIM 技術自誕生以來，在短短數年的發展中，已經在軌道交通和電氣工程中獲得了巨大的成功。但BIM 技術在獲得成功的過程中，也遇到了很大的困難與挑戰。現在，我國正在朝著節約能源、無污染、高效率、低能耗的方向發展，只要有一點小小的提高，就可以產生極大的社會和經濟利益。所以，必須繼續加強BIM 技術的研發，促進BIM 技術在機械設備行業的推廣。

5 結語

在軌道交通樞紐的機電安裝工程中，由于其施工內容的復雜性和專業水平要求的提高，施工質量和工期都受到了很大的影響。為此，在工程工地上，必須提高施工人員的業務能力，應用BIM 技術對地鐵車站的機械設備進行科學布置，優化系統設備，節約能源，為公司帶來更大的經濟利益。