基于BIM技術(shù)的軌交項(xiàng)目機(jī)電安裝方案優(yōu)化應(yīng)用

符 鵬

（上海城建信息科技有限公司，上海 200126）

研究以上海軌道交通18號(hào)線一期工程某地下車站為例，介紹BIM技術(shù)在該工程項(xiàng)目機(jī)電安裝方案優(yōu)化方面的應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)電安裝設(shè)計(jì)施工擁有信息化技術(shù)助力，對(duì)提高地鐵建設(shè)質(zhì)量、節(jié)省施工成本具有重要的意義[1-2]。

1 案例背景資料

以上海軌道交通18號(hào)線一期工程某地下車站為研究對(duì)象，車站主體為地下兩層一島一側(cè)式車站，采用雙柱三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層。站臺(tái)層線路為直線段，端頭有部分緩和曲線。車站主體建筑面積為22 498 m2，優(yōu)化總長約482 m，設(shè)置6個(gè)出地面出入口和三組出地面風(fēng)亭組，分別布置于道路兩側(cè)規(guī)劃綠化帶內(nèi)。

2 管線綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用——關(guān)鍵區(qū)域凈高控制

車站上方既有市政管線較多，控制性管線可能對(duì)車站管線布置產(chǎn)生較大影響。受車站上方市政管廊的影響，車站土建結(jié)構(gòu)頂板進(jìn)行多處結(jié)構(gòu)降板，降板幅度最大區(qū)域的結(jié)構(gòu)凈空高度僅為2.68 m，加大機(jī)電管線的設(shè)計(jì)難度，使設(shè)備區(qū)走廊管線密集區(qū)域的凈空高度控制變得困難重重。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，站廳層設(shè)備區(qū)兩條黃色區(qū)域的設(shè)備走廊均需要設(shè)置擋煙垂壁，項(xiàng)目公司要求設(shè)備區(qū)走廊最低凈空高度為2.5 m，擋煙垂壁高度為0.3 m，其上方的各專業(yè)風(fēng)水電管線距走廊裝飾完成面超過2.8 m，且必須保證自身功能正常實(shí)現(xiàn)，為管線優(yōu)化設(shè)計(jì)人員帶來挑戰(zhàn)。

市政管廊導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)降板如圖1所示。

圖1 市政管廊導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)降板

站廳層設(shè)備區(qū)走廊平面布置如圖2所示。

圖2 站廳層設(shè)備區(qū)走廊平面布置

BIM技術(shù)在本項(xiàng)目機(jī)電施工中的應(yīng)用，為諸多問題的解決帶來優(yōu)勢(shì)。BIM建筑信息化技術(shù)帶來的1∶1精確土建及管線三維模型，使管線優(yōu)化人員能夠更方便直觀地核查各專業(yè)管線的路由，管線構(gòu)件自身攜帶各類信息例如像標(biāo)高、風(fēng)管尺寸、水管直徑、強(qiáng)弱電橋架及線槽尺寸、燈槽尺寸、系統(tǒng)類型等設(shè)計(jì)信息，為優(yōu)化工作帶來極大便利，能夠幫助設(shè)計(jì)人員研究可行性方案。

設(shè)備走廊1-1剖面優(yōu)化前后對(duì)比如圖3所示。

圖3 設(shè)備走廊1-1剖面優(yōu)化前后對(duì)比

設(shè)計(jì)人員通過核查三維模型發(fā)現(xiàn)，1-1剖面所在走廊情況相對(duì)較好，將小系統(tǒng)K3的原本存在于走廊的800 mm×400 mm的回排風(fēng)管移至走廊右側(cè)的管理用房，其下方的氣滅管道及強(qiáng)弱電橋架可以在空間上進(jìn)行整體上移，理論上可以實(shí)現(xiàn)2.8 m的凈高控制。將方案在三維模型上模擬，存在可實(shí)施性。

2-2剖面所在走廊的情況并不樂觀，走廊具有小系統(tǒng)K4、T7送風(fēng)管，T5回風(fēng)管，動(dòng)力照明及弱電橋架3排，具有冷凍管、噴淋管、市政給水管、通氣管、消火栓管等若干水管穿行通過，設(shè)計(jì)人員通過模擬模型發(fā)現(xiàn)，在不改變現(xiàn)有建筑設(shè)計(jì)的條件下，無法實(shí)現(xiàn)2.8 m的凈空要求，走廊不滿足風(fēng)管借道的條件，唯一可能的辦法是修改二次結(jié)構(gòu)墻體的位置，將走廊拓寬。走廊寬度增加導(dǎo)致設(shè)備區(qū)若干房間面積減少，動(dòng)力照明、環(huán)控等多個(gè)專業(yè)均需要調(diào)整，變更內(nèi)容多，范圍大，增加優(yōu)化工作的難度和工作量。但設(shè)計(jì)人員借助精確的土建及機(jī)電信息模型，可以方便地瀏覽相關(guān)區(qū)域內(nèi)的各路管線，縮短方案研究花費(fèi)的時(shí)間，提高工作效率。設(shè)計(jì)師在信息模型上對(duì)土建部分的二次結(jié)構(gòu)砌塊墻位置進(jìn)行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)走廊拓寬，對(duì)該走廊內(nèi)風(fēng)水電管線進(jìn)行優(yōu)化，研究解決方案并驗(yàn)證方案的可實(shí)施性。

設(shè)計(jì)人員根據(jù)模型推演結(jié)果，確定了將走廊擴(kuò)寬400 mm的方案，通過將走廊拓寬并調(diào)整風(fēng)管、橋架和水管位置的方式，實(shí)現(xiàn)2.8 m的凈空要求。但本方案會(huì)影響弱電綜合電源室、通信工區(qū)兩個(gè)專業(yè)房間以及通信值班室、更衣室、區(qū)域站長室、會(huì)議交接班室等管理人員用房，使房間的面積減小；走道寬度增加會(huì)使排煙風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加，風(fēng)機(jī)參數(shù)將產(chǎn)生較大變動(dòng)，房間面積的縮小使房間內(nèi)機(jī)柜布置需要調(diào)整，機(jī)柜上方的橋架、照明線槽、風(fēng)管的風(fēng)口位置均需要修改，涉及環(huán)控、動(dòng)力照明、支吊架等多個(gè)專業(yè)。項(xiàng)目公司組織各參建方召開專題會(huì)，通過多方討論及技術(shù)驗(yàn)證，最終通過方案，解決問題。

設(shè)備走廊2-2剖面優(yōu)化前后對(duì)比如圖4所示。

圖4 設(shè)備走廊2-2剖面優(yōu)化前后對(duì)比

3 機(jī)電安裝綜合應(yīng)用——支吊架深化

支吊架對(duì)地鐵機(jī)電管線的安裝具有舉足輕重的意義。支吊架需要承受管線自重，控制各路管線的方向與位移，保證管道和與接連設(shè)備的安全運(yùn)行。其中，抗震支架肩負(fù)抵抗地震、保證機(jī)電設(shè)備抗震穩(wěn)定性的任務(wù)，先于管線施工。支吊架的施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)機(jī)電安裝作業(yè)具有重要影響，而信息化技術(shù)的引入將為支吊架的安裝施工保駕護(hù)航。

將本項(xiàng)目涉及的各類支吊架族文件添加至車站主體信息模型中，考慮支吊架本身高度以及風(fēng)管、水管的保溫層厚度、風(fēng)管防火板厚度、管線施工檢修空間等設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段可能考慮得不夠充分的因素后，對(duì)機(jī)電管線基礎(chǔ)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化與調(diào)整，最終使方案真正具備可實(shí)施性，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工具有重要的指導(dǎo)意義，結(jié)合三維模型導(dǎo)出的二維圖紙進(jìn)行支吊架以及管線施工，有效避免機(jī)電施工中的大量碰撞問題，降低原材料的浪費(fèi)，顯著提高施工效率與質(zhì)量。

支吊架深化后的管線優(yōu)化如圖5所示。

圖5 支吊架深化后的管線優(yōu)化

4 系統(tǒng)專業(yè)箱柜整合應(yīng)用——點(diǎn)位優(yōu)化

動(dòng)力照明專業(yè)包含大量落地式機(jī)柜以及壁裝各類配電箱、配電柜、動(dòng)力箱、手操箱等設(shè)備，設(shè)計(jì)人員在專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)常將關(guān)注的重點(diǎn)放在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)上，對(duì)箱柜的實(shí)際尺寸考慮不夠充分，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)箱柜安裝施工時(shí)，如果嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，部分箱柜不具備安裝空間，如車站照明配電間、環(huán)控機(jī)房這類墻面箱柜密集的房間，施工人員只能臨時(shí)對(duì)箱柜點(diǎn)位進(jìn)行調(diào)整，箱柜位置的變更會(huì)導(dǎo)致相關(guān)線槽的調(diào)整，對(duì)施工造成諸多影響。環(huán)控電控室內(nèi)，各類落地式機(jī)柜的位置直接影響其上方的動(dòng)力照明橋架、照明線槽以及支吊架的施工，對(duì)其上空兩側(cè)風(fēng)口的位置造成影響，點(diǎn)位出現(xiàn)偏差將影響多個(gè)專業(yè)的施工作業(yè)。

本項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)，在機(jī)電箱柜安裝施工前將等比例尺寸的各類箱柜族文件載入車站主體模型，通過模型模擬現(xiàn)場(chǎng)箱柜整合，對(duì)安裝空間不足的區(qū)域提前進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整箱柜和線槽點(diǎn)位。各箱柜的族文件均由設(shè)備供應(yīng)商族庫提供，能夠確保族的尺寸及外觀與實(shí)物保持一致。運(yùn)用信息化模型完全能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的安裝情況，在模型確認(rèn)無問題以后開始現(xiàn)場(chǎng)安裝，可以有效提高施工效率，節(jié)約成本。

箱柜安裝開始前的點(diǎn)位優(yōu)化如圖6所示。

圖6 箱柜安裝開始前的點(diǎn)位優(yōu)化

5 結(jié)語

上海軌道交通18號(hào)線一期地下車站工程在實(shí)施過程中，借力建筑信息化技術(shù)在方案優(yōu)化過程中帶來的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，提升機(jī)電管線綜合中的關(guān)鍵區(qū)域凈高控制、支吊架深化及箱柜整合的工作效率，有效提高施工質(zhì)量，縮短工期，為建筑信息化技術(shù)在軌交項(xiàng)目的應(yīng)用提供參考。