地鐵車站機電設備安裝中綜合管線施工技術探討

摘要：相對于地上交通設施建設來說，地鐵線路相關機電設備安裝大多位于地下區域內，其實際施工空間較為狹小，并且機電設備安裝中管線施工會對周邊建筑物造成影響。因此，在地鐵車站機電設備安裝中，必須要綜合考慮管線施工的安全性和合理性。以青島市地鐵四號線為例，按照地鐵車站機電設備安裝中綜合管理施工原則，結合BIM技術，從分專業建模、BIM模型整合應用兩個角度，分析地鐵車站機電設備安裝中綜合管理施工技術要點。

關鍵詞：地鐵車站；機電設備；綜合管線施工技術

1" "工程概況

青島地鐵4號線作為青島市主城區東西向主干線，其線路總體呈現為東西走向，線路全長約30.718km，整個地鐵線路均為地下線，共設置25座地鐵車站。青島地鐵4號線途經人口密集的市南區和市北區等處，施工過程會對沿線環境造成一定影響，所以在選線、設計以及綜合管線施工中必須要對相關因素進行綜合考慮，并采取針對性措施。

青島地鐵4號線中鞍山路站為4號線與8號線換乘車站，海泊橋站為4號線與1號線南延線換乘車站，錯埠嶺站為4號線與3號線換乘車站。由于涉及到線路換乘問題，且所在區域內存在大量原有建筑物，導致線路整體施工難度大幅度提升。為保障地鐵車站機電設備安裝中綜合管線施工的有序推進，具體施工中采用BIM技術作為綜合管線施工指導，以此來提前發現和解決管線碰撞問題。

2" "綜合管線施工技術要點

2.1" " 分專業建模

鞍山路站基于BIM技術實施分專業建模，具體涉及專業內容包括機電設備區域走廊吊頂、通風、給排水、電力、通信、監控等多種管線的交叉布局。對相關專業內容進行歸納匯總后可大致劃分為4個專業，分別為暖通、給排水、照明與通信、結構與監控。以下將根據以上4個專業進行建模說明。

2.1.1" "暖通

車站暖通管線主要包括空調系統、暖通系統、通風系統3個子系統，具體綜合管線施工中涉及空調冷媒管穿墻、隧道通風口設置、暖通管線設置等，具體施工中可根據子系統類型進行模型文件構建，其中隧道通風口設置可不進行針對性建模[1]。

2.1.2" "給排水

車站給排水管線主要包括給水管線、排水管線、消防管線等。其中排水管線主要為污廢水管線，該管線會先與室外污水管網相連，再通過室外污水管理接入污廢水處理設施，處理完成后接入到市政污水管網。具體給排水管網模型構建時，應在盡量不移動周邊給排水管網的情況下，將車站現有給排水管網與市政給排水管網相連，降低車站給排水管網設置對周邊管網線路的影響。

2.1.3" "照明與通信

車站照明和通信系統主要包括電源線、通信線路等相關管線布置，具體模型構建中，不僅需要綜合規劃車站內照明設備的安裝位置及對應管線設置情況，還需要將照明與通信線路引到對應的控制箱區域。具體照明與通信設置應與結構與監控設置相結合，共同為車站照明與通信提供重要支持和保障[2]。

2.1.4" "結構與監控

車站包含多個出入口和風亭圍護結構、主體結構以及監控點，具體結構與監控模型構建時，應對以上結構與監控點進行綜合分析考慮，并以車站為主體進行整體建模。

2.2" " BIM模型整合應用

鞍山路車站機電設備安裝中涉及4個專業的管線較為復雜，并且不同專業之間的施工技術也存在較大差異，所以為避免構建的BIM模型與實際施工存在較大出入，需要將各專業施工單元共同加入到車站BIM模型構建和圖紙設計中，項目全過程共享施工文件、車站模型以及施工圖紙信息，并采用線上溝通等多種方式，保障各單位之間的溝通交流。

為保障車站BIM模型精度，模型構建中將無人機傾斜攝影、實景模型技術、三維激光掃描技術與BIM模型構建技術相結合，進而形成同一位置不同角度的三維立體模型。在Navisworks軟件的支持下，將該模型與原BIM模型進行匹配對比，獲取到對比分析模型，由此分析車站BIM模型中管線碰撞成因，為后續相關問題解決決策提出以及模型優化提供重要參考[3]。具體方法如下：

2.2.1" "通過Navisworks軟件分析碰撞點

Navisworks軟件作為一款施工模擬和碰撞檢查軟件，其可以將4個專業模型的有機整合和碰撞檢測分析，進而快速標記出4個專業之間所有碰撞點以及未來施工中可能存在的碰撞點。

2.2.2" "基于BIM實施安全隱患動態化分析

由于地鐵車站機電設備安裝施工的復雜性和不可預知性，使得在未來地鐵車站機電設備綜合管線施工中，極易出現施工管線與現有地下管線交織碰撞等情況，再加上車站部分管線需要同步施工，所以為有效避免管線碰撞問題和施工相互干擾問題，現場協調管理極為重要。

BIM模型中包含車站施工的各類數據信息，便于施工人員根據現場實際情況進行仿真模擬，及時發現和解決現場安全隱患，避免安全事故的發生。例如，針對施工中管線施工碰撞所引發的水管破裂、電路漏電等事故[4]，可通過BIM模型分析易出現管線碰撞區域，及時提出應對措施，保障現場施工的有序推進。

2.2.3" "基于BIM模型實施機電安裝模擬

由于車站機電設備安裝空間狹窄，并且施工周期較短，需要進行多專業共同施工，所以為保障施工安全性、合理性以及高效性，通過BIM模型持續優化4個專業管線分布情況。同時結合BIM技術中的虛擬建造和漫游分析等功能，來對施工過程進行綜合模擬，及時發現中可能會存在的問題，與設計人員與施工人員共同制定出更為科學合理的綜合管線施工設計圖，為后續機電安裝中綜合管線施工提供約束和參考。

3" "基于BIM的綜合管線施工技術的實際應用

根據車站實際情況構建BIM模型以后，通過BIM模型對整個綜合管線施工過程進行監督管理，并根據施工進程情況持續優化綜合管線施工進程，最大限度保障綜合管線施工效率及質量。本文以鞍山站冷凍水供水系統預加工管段施工為例，通過BIM模型對管線施工過程進行優化調整，此過程中需經歷以下步驟。

3.1" " 基于BIM技術實施管線參數核算及調整

在完成車站冷凍水供水管線三維模型構建后，需要對模型進行二次優化布置。具體優化內容主要包括：

調整設備安裝位置、調整供水管線走向、調整管線附件安裝位置等。具體模型優化過程中，需要借由BIM技術對冷凍水管線各項參數進行核算和優化，并將調整后的模型與其他專業管線模型進行有機整合，確認現有專業模型之間是否存在管線碰撞情況。同時，模型還需要滿足機電設備安裝、設備檢修以及運營維護等方面需求，并根據分析結果來對模型信息進行更新調整。在BIM技術的可視化特征支持下，實現車站冷凍水供水管段施工工序的分析和優化。

3.2" " 基于BIM技術劃分綜合管線施工

參考過往地鐵車站施工經驗，綜合分析車站機電設備安裝中的各項影響因素，并結合BIM模型以及項目施工要求，借助BIM技術的可視化特征，合理優化綜合管線施工工序，劃分管線施工段，并不斷簡化施工工序，提高施工效率，降低多專業共同施工所造成的影響問題。

3.2.1" "冷凍水供水管線和車站主體碰撞分析

檢索BIM模型中冷凍水供水管線實例和車站主體結構實例，并在模型中對冷凍水供水管線和車站主體進行檢索合集定義，隱藏其他不相關結構，避免對模型構建及碰撞分析造成干擾，保障碰撞分析結果的精準性[5]。同時，在BIM技術中實施冷凍水供水管線與車站主體結構之間的碰撞分析，根據碰撞分析結果確定冷凍水供水管線施工對車站主體結構的影響。

3.2.2" "冷凍水供水管線與其他管網碰撞分析

根據冷凍水供水管線與車站主體結構碰撞分析過程，依次完成冷凍水供水管線與暖通管網、照明系統管網以及通信系統管網之間的碰撞分析，并標記所有碰撞點以及施工中可能存在的碰撞點。若其中碰撞點數量較多，還需要對碰撞點進行注釋說明，為后續模型解析及優化提供重要支持。

3.2.3" "施工段劃分與預制管加工

根據BIM技術獲取的碰撞檢查報告和優化后的BIM三維立體模型，對專業回路進行施工段劃分，為不同專業的系統回路預制管段設定不同的編號。然后將編號完成后的三維立體模型，發送給預制加工廠商進行預制管段加工，再將預制管段按照編號進行現場安裝施工。

3.2.4" "現場施工操作要點

在冷凍水供水管段劃分時，不僅需要對BIM模型進行深入參考，保障劃分后的供水管段能夠滿足冷凍水供水管施工要求，還需要綜合考慮運輸包裝、現場組裝等方面的便利性要求，促使劃分后的供水管段更符合施工要求。

在供水管段劃分時需要綜合考慮預制加工的可行性、現場組裝的快速性，為現場施工效率提升給予根本保障。在完成供水管段劃分及編號后，應將編號后的BIM三維立體模型導出成為二維施工詳圖，方便工廠根據圖紙進行針對性加工[6]。

在預制加工廠商完成供水管段加工后，根據BIM模型對供水管段進行驗收、編號和預拼裝。此過程中應對各管段的尺寸、規格以及質量進行分析檢查，確認管段規格均符合要求后，對管道進行防護處理。再對管段進行逐一編號標識，實施管段預拼裝，進一步確認加工后管段的可用性。在冷凍水供水管段正式現場安裝施工前，需對管內壁進行清理、封口及包裹處理，避免管段運輸及存放時管段質量及性能受到影響。

待冷凍水供水管段運抵施工現場后，根據BIM模型和施工清單計劃對供水管段進行快速現場拼裝。在完成一大階段施工后，比對施工現場與BIM三維立體模型之間是否存在差異點，并對差異點進行深入分析，確認差異點成因，提出解決方案[7]。

施工中應先開展供水管線的支吊架安裝施工，待供水管線拼裝完成后再實施供水管道水壓試驗測試。檢驗管道是否存在漏水等情況，確認管線質量符合要求后，實施供水管線與BIM三維立體模型的匹配對比，由此判斷安裝施工后是否存在施工質量問題，并對其中問題進行快速分析和解決。

4" "結語

綜上所述，隨著城鎮化進程的持續推進，如今地上交通壓力持續提升的同時，地鐵已經逐步成為人們安全出行的首選出行方案。綜合管線施工作為地鐵車站機電設備安裝中的重要組成內容，其在施工中不僅需要考慮地下空間、周邊建筑物等限制因素，還需要滿足多專業共同施工等要求，實際施工難度較大。在綜合管線施工中可引入BIM技術，借由BIM技術的可視化分析、碰撞檢測等多種功能優化綜合管線施工方案，完善綜合管線施工技術，為后續地鐵車站機電設備安裝中綜合管線施工提供重要參考。

參考文獻

[1] 田魯魯，周錦強，郭永發，等.柱洞法施工地鐵車站鄰近管線變形控制技術[J].城市軌道交通研究，2020，23（7）：69-73，78.

[2] 李海鵬，趙映鋒.地鐵機電安裝管線綜合排布技術要點探究[J].現代隧道技術，2021，58（S2）：211-215.

[3] 周清才，王寧，張旭軍，等.地鐵車站蓋挖聯合管幕施工技術[J].施工技術，2020，49（10）：82-85，94.

[4] 郝勇奇，王俊，朱彥，等.基于物聯網技術的地鐵機電設備全壽命周期管理系統[J].都市快軌交通，2020，33（2）：1154-1159.

[5] 英旭，秦立祥，徐源.基于BIM技術的地鐵車站機電設備安裝維護管理系統開發與應用[J].施工技術，2016（S1）：764-767.

[6] 韓亮，張瓊.地鐵機電設備的安裝及質量控制探究[J].中國安全生產科學技術，2020，16（S1）：91-93.

[7] 陳建華，李明皓，李兆平，等.暗挖地鐵車站空間交叉部位施工對地層管線變形影響及控制措施研究[J].鐵道標準設計，2020，64（11）：104-109.