BIM技術(shù)在地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用分析

劉明環(huán)

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600)

經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城市化進(jìn)程加快，城市交通規(guī)模逐步擴(kuò)大，地鐵成為城市居民日常生活的主要出行方式。因此，在地鐵給排水建設(shè)過(guò)程中，為保證地鐵給排水施工質(zhì)量需要重視BIM技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)地鐵工程項(xiàng)目的全過(guò)程、全周期化管理，不斷提升地鐵工程施工建設(shè)水平。

1 地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 給水系統(tǒng)要點(diǎn)

通常情況下，地鐵車(chē)站給水水源主要來(lái)自市政自來(lái)水，分別由市政給水管引出的水管作為生產(chǎn)給水以及地鐵車(chē)站給水。消防給水以?xún)陕愤M(jìn)水為主，在引入管中增加相應(yīng)的水井表以及倒流防止器。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，地鐵車(chē)站的引入管能夠從水表井進(jìn)入，當(dāng)?shù)竭_(dá)地鐵車(chē)站后通過(guò)引入管進(jìn)行分支，以樹(shù)狀形態(tài)均勻分布。除此之外，在管道設(shè)計(jì)過(guò)程中則需要重視雜散電流腐蝕對(duì)系統(tǒng)的影響，為防止發(fā)生上述問(wèn)題，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員在主體外側(cè)2.5m處位置選擇塑料給水管。在站廳和站臺(tái)層公共位置需要引出沖洗栓，并及時(shí)將沖洗栓放在合理位置。綜合考量實(shí)際工程情況，可采用橡膠軟管與污水泵房中的沖洗龍頭進(jìn)行連接。而對(duì)于消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其主要來(lái)自市政自來(lái)水管網(wǎng)，但往往由于市政管網(wǎng)水壓較低，無(wú)法滿(mǎn)足地鐵給排水的實(shí)際需求。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)通過(guò)增加消防泵房以及穩(wěn)壓設(shè)備的方式，提高利用效率。如果地鐵車(chē)站未設(shè)置相應(yīng)地下商場(chǎng)時(shí)，則無(wú)需進(jìn)行自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)安裝。對(duì)于站廳來(lái)說(shuō)，消防設(shè)計(jì)需要增加相應(yīng)備用消火栓泵，一旦工作栓泵發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)采用備用消火栓，保證泵房能夠順利運(yùn)行。一般情況下，消火栓泵以低頻自動(dòng)巡檢系統(tǒng)為主，為保證用水安全，則需要適當(dāng)增加一定的止回閥[1]。

1.2 排水系統(tǒng)要點(diǎn)

地鐵車(chē)站排水種類(lèi)由事故水、糞便污水以及消防廢水組成。而主要排水則以雨污分流方式對(duì)污水和廢水進(jìn)行排放。在雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要將集水井和排水泵放置在地鐵車(chē)站的風(fēng)亭與出入口位置，其原因在于上述位置相對(duì)開(kāi)闊，有利于收集廢水與雨水。與此同時(shí)，為提高集水井利用效率，排污泵通常設(shè)置為兩臺(tái)，其中一臺(tái)作為備用使用，一旦發(fā)生暴雨等極端天氣或者發(fā)生結(jié)構(gòu)性滲漏問(wèn)題時(shí)，則可將兩臺(tái)排污泵同時(shí)啟用，保證雨水能夠及時(shí)排入到地面并統(tǒng)一進(jìn)入到城市雨水管網(wǎng)中。在廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，則需要將廢水泵房設(shè)置在坡度較低的路段，配備兩臺(tái)排污泵，消防系統(tǒng)采取同時(shí)開(kāi)啟的方式，保證廢水集水池的容積小于最大排水泵的出水總量[2]。

2 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)也稱(chēng)建筑信息模型技術(shù)，主要能夠借助計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑模型的構(gòu)建。通常BIM技術(shù)能夠通過(guò)輸入建筑基本信息的方式，建立三維可視化建筑模型輸出方式，能夠?qū)?shù)據(jù)信息及時(shí)轉(zhuǎn)為可視化模型，從而為相關(guān)人員提供更為直觀的視覺(jué)圖形以及更為精確的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，提高建筑設(shè)計(jì)水平的同時(shí)，達(dá)到預(yù)期視覺(jué)效果，展示出動(dòng)態(tài)、立體的模式?，F(xiàn)階段，BIM技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，對(duì)于地鐵給排水設(shè)計(jì)工程來(lái)說(shuō)，有效應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效提升給排水建設(shè)質(zhì)量和水平。在地鐵站給排水工程施工過(guò)程中，BIM技術(shù)能夠?qū)⒄麄€(gè)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化模擬，模擬完成后通過(guò)建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)的方式為施工人員提供監(jiān)管支持。除此之外，由于BIM具有強(qiáng)大的建模功能，因而能夠通過(guò)建立模型數(shù)據(jù)庫(kù)的方式將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)，相關(guān)工作人員只需進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)信息查詢(xún)即可實(shí)現(xiàn)地鐵給排水工程的精細(xì)化管理，進(jìn)一步提升給排水工程質(zhì)量和水平。因此，在地鐵給排水工程項(xiàng)目中，BIM技術(shù)的有效應(yīng)用為提升工程項(xiàng)目水平起到積極促進(jìn)意義，對(duì)地鐵給排水工程設(shè)計(jì)、施工以及后期管理等都具有良好應(yīng)用效果。在各個(gè)部門(mén)的聯(lián)動(dòng)與協(xié)調(diào)配合方面都具有顯著意義[3]。

3 地鐵站給排水專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)

對(duì)于地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：其一，系統(tǒng)較多。地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)包括消防栓系統(tǒng)、生活給水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)以及廢水系統(tǒng)。不同給水系統(tǒng)之間差異性較大且具有一定獨(dú)立性，加之給排水系統(tǒng)管線一般處于多個(gè)平面中，因而在進(jìn)行管線調(diào)整時(shí)需要對(duì)多個(gè)平面圖進(jìn)行調(diào)整。其二，孔洞多。在完成地鐵站給排水管線穿越隔墻與中板時(shí)，需要在前期向土建專(zhuān)家進(jìn)行咨詢(xún)，并提出相應(yīng)要求，從而保證土建設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中預(yù)留合適的空洞位置。為保證施工效果，需要給排水設(shè)計(jì)人員具備良好設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的方式提升施工效率，防止出現(xiàn)孔洞尺寸誤差以及位置不合理等問(wèn)題的發(fā)生。其三，閥門(mén)管道配件多。對(duì)于地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，由于不同管道系統(tǒng)都安裝了較多閥門(mén)和配件，因而需要設(shè)計(jì)人員對(duì)管道安裝閥門(mén)配件進(jìn)行統(tǒng)一性管理，確保配件尺寸合理。

4 BIM技術(shù)地鐵車(chē)站給排水設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

以某市地鐵1號(hào)線施工為例。該地鐵站地下共兩層，是一個(gè)雙柱島式站臺(tái)。該地鐵車(chē)站總長(zhǎng)度為190.2m，站臺(tái)寬度為15m，車(chē)站標(biāo)準(zhǔn)寬度為21.8m，總建筑面積為12 968m2。該車(chē)站共有1號(hào)和2號(hào)兩組風(fēng)亭和一組冷卻塔組成。其中1號(hào)風(fēng)亭與二號(hào)風(fēng)亭全部為敞口風(fēng)亭。地鐵車(chē)站共設(shè)為四組出入口，全部為非敞口式。由于該地鐵站在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中需要較多專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)、配合，因此需要重視各項(xiàng)工作之間的銜接工作。在該地鐵站建設(shè)過(guò)程中，給排水環(huán)節(jié)共包括五個(gè)內(nèi)容，主要為生產(chǎn)生活給水、生產(chǎn)廢水系統(tǒng)、生活污水系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)以及滅火器布置。因此，需要在此過(guò)程中注重環(huán)境控制、動(dòng)力照明、水管橋架搭設(shè)以及給排水施工等環(huán)節(jié)施工技術(shù)的有效應(yīng)用。通過(guò)引入BIM技術(shù)的方式，使得該地鐵站在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠有效應(yīng)用三維模型對(duì)管線布置以及碰撞檢測(cè)進(jìn)行綜合考量，從而極大提升工程施工進(jìn)度，改善管線在施工過(guò)程中存在的復(fù)雜問(wèn)題[4]。

4.2 BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑項(xiàng)目中較為單一的構(gòu)件作為基礎(chǔ)信息，能夠?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息、施工要求以及價(jià)格進(jìn)行有機(jī)融合，從而以構(gòu)建數(shù)據(jù)化建筑模型的方式，形成能夠容納海量信息的建筑工程信息數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)前，我國(guó)在BIM技術(shù)應(yīng)用方面有著較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，包括建筑設(shè)計(jì)在內(nèi)的眾多領(lǐng)域，BIM技術(shù)應(yīng)用也更加廣泛，其中，在地鐵站給排水設(shè)計(jì)中有效應(yīng)用BIM技術(shù)能夠解決管線布置問(wèn)題，為整體施工提供良好解決方案和解決措施[5]。

因此，可積極利用Revit軟件實(shí)現(xiàn)地鐵站建模工作，加強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)協(xié)同性和配合性，使其能夠有效參與到給排水設(shè)計(jì)中，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的同步性，避免信息出現(xiàn)較大誤差。對(duì)于BIM技術(shù)來(lái)說(shuō)，其構(gòu)建主要由信息組成，從而有利于工作的協(xié)同性，確保技術(shù)能夠有效應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目中，增強(qiáng)信息技術(shù)的可行性。由此可以得出，BIM技術(shù)能夠從建筑整體性出發(fā)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全過(guò)程監(jiān)督和管理，為工程質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。而Revit軟件則能夠?qū)崿F(xiàn)兩種協(xié)同工作模式，即鏈接式與工作集模式。一方面，在鏈接模式中，給排水工程建模的主要內(nèi)容是通過(guò)將建筑與結(jié)構(gòu)模型作為外部鏈接，并將其及時(shí)插入到系統(tǒng)和項(xiàng)目中，由于外部鏈接無(wú)法進(jìn)行有效編輯，因此對(duì)管線的綜合布設(shè)以及調(diào)整具有一定影響。另一方面，在工作集模式中，所有建模專(zhuān)業(yè)均可在同一中心文件中有效作業(yè)，因此在進(jìn)行權(quán)限與釋放時(shí)，容易達(dá)到良好的實(shí)現(xiàn)效果，所以該地鐵車(chē)站主要采用的是工作集協(xié)同工作模式[6]。

4.3 給排水系統(tǒng)模型創(chuàng)建

在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置過(guò)程中，BIM在參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)首先需要在模型建立前進(jìn)行各參數(shù)系統(tǒng)的設(shè)置，因此在地鐵站給排水系統(tǒng)創(chuàng)建時(shí)，應(yīng)針對(duì)模型建立過(guò)程中的管道實(shí)際需求進(jìn)行管材、管徑以及顏色的設(shè)定。其次，應(yīng)進(jìn)行閥門(mén)和儀表設(shè)備的加載工作，從而得出相關(guān)特性參數(shù)信息。在此過(guò)程中，作為建模的重要環(huán)節(jié)，需要將上述提及的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，確保在后期統(tǒng)計(jì)與材料自動(dòng)生成過(guò)程中占據(jù)有利優(yōu)勢(shì)地位。在進(jìn)行設(shè)備選型和系統(tǒng)建立時(shí)，需要做好管道系統(tǒng)的設(shè)置與閥門(mén)配件族的加載工作，使得排水系統(tǒng)模型能夠得到有效建立。需要注意的是，在實(shí)際建模過(guò)程中，不僅可以進(jìn)行手動(dòng)創(chuàng)建，也可以利用CAD進(jìn)行輔助建模，通過(guò)導(dǎo)入信息、類(lèi)別的方式實(shí)現(xiàn)CAD可見(jiàn)性的設(shè)置。除此之外，對(duì)于立管的繪制，則以視圖中剖面命令的方式進(jìn)行剖面手動(dòng)創(chuàng)建，采取平面或者剖面方式進(jìn)行同步建模，可以保證立管位置更加清晰、明了，有利于連接的直觀性表達(dá)。地鐵站內(nèi)站廳層公共區(qū)局部消火栓與給水管道模型，如圖1所示。

圖1 站廳層公共區(qū)局部消火栓與給水管道模型

4.4 碰撞檢查

當(dāng)?shù)罔F站給排水設(shè)計(jì)工程師完成專(zhuān)業(yè)管道模型設(shè)置后，需要進(jìn)行后續(xù)環(huán)控專(zhuān)業(yè)、動(dòng)照專(zhuān)業(yè)，進(jìn)而確保風(fēng)管與架橋的同步性繪制，提高工程有效性。但同時(shí)，地鐵站內(nèi)的吊頂空間較為有限，因此，不同專(zhuān)業(yè)在實(shí)際建模過(guò)程中需要對(duì)彼此的建模狀態(tài)以及施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化了解，能夠有效避免建模初期發(fā)生碰撞，即使各專(zhuān)業(yè)建模發(fā)生碰撞，也能夠?qū)ε鲎参恢眠M(jìn)行及時(shí)截圖并記錄，為問(wèn)題解決提供依據(jù)，當(dāng)模型完成后即可進(jìn)行集中式調(diào)整和優(yōu)化。后續(xù)可采用Revit軟件中的碰撞檢查功能進(jìn)行沖突報(bào)告的生成，對(duì)未記錄到的碰撞問(wèn)題予以修復(fù)和優(yōu)化。從而有效改善因直接借助碰撞檢查功能導(dǎo)致碰撞點(diǎn)數(shù)量較多，修復(fù)和優(yōu)化過(guò)程較為復(fù)雜等問(wèn)題。地鐵環(huán)控系統(tǒng)的風(fēng)管給排水系統(tǒng)消火栓在發(fā)生碰撞時(shí)，可采取將消火栓局部位置進(jìn)行抬起的方式，能夠保證消火栓和風(fēng)管沖突部位進(jìn)行有效分離，有效改善消火栓與風(fēng)管的沖突問(wèn)題，其工作過(guò)程，如圖2所示。當(dāng)發(fā)生較大優(yōu)化和調(diào)整問(wèn)題時(shí)，應(yīng)從模型構(gòu)建實(shí)際內(nèi)容出發(fā)，以共同協(xié)商方式實(shí)現(xiàn)多個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合性作業(yè)，從而保證解決方案的合理性和科學(xué)性[7]。

圖2 消火栓與風(fēng)管沖突問(wèn)題的解決

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，作為現(xiàn)代化建筑工程施工中的新型化技術(shù)，BIM技術(shù)的有效應(yīng)用能夠有效通過(guò)三維建模方式，使得空間模型更加清晰、直觀，有利于保證模型構(gòu)建具有較強(qiáng)的可讀性，信息也更加精準(zhǔn)。因此，在實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目全過(guò)程管理和數(shù)據(jù)共享等方面都具有積極意義。