地鐵機電工程預制化BIM技術應用

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摘要：結合哈爾濱地鐵機電工程項目，圍繞BIM技術在管線預制施工中的具體應用展開探討。首先概述bim預制化應用背景，并從預制加工圖紙生成、管道預制加工、現場裝配化施工及BIM技術擴展應用等方面，分析其在地鐵機電工程的應用效果，最后對BIM預制化技術的優勢進行總結，旨在提升地鐵工程施工現代化水平。

關鍵詞：BIM技術；機電工程；管道預制

1BIM預制化應用的背景

城市軌道交通工程涉及的施工方比較多，尤其是機電設備施工階段尤為突出，且各設計專業分別由不同的設計單位進行設計，設計間的溝通比較繁瑣，效率不高。另一方面，地鐵施工一般位于地下有限空間，施工空間比較狹小，機電綜合管線施工如果按照傳統的施工方法實施，在平面或立面位置上不可避免地會發生沖突，在施工過程中會造成拆改甚至是二次返工，嚴重制約了施工進度，造成了材料和人工的浪費。隨著BIM技術的發展日臻成熟，應用BIM技術可以實現管線三維立體模擬，通過應用BIM軟件建立結構及綜合管線模型，在綜合管線模型中調整管線碰撞，對管線模型進行深化設計，大幅降低了工程實施過程中的碰撞和返工，為綜合管線的預制化提供技術支持。以BIM技術為前提的預制化加工在提升工程質量、節省施工工期及減小安全事故發生概率等方面都有很大幫助。同時，減少了材料浪費，降低了工程成本。因此，城市軌道交通管線預制化必將是未來發展的趨勢。

2工程概況

本文研究對象為哈爾濱某地鐵機電工程項目。由于地鐵機電施工是一項復雜的系統工程，機電安裝系統與土建、公共區裝修、軌道、供電、通信、FAS、電梯扶梯等多家施工單位配合，在預留預埋、施工先后順序、場地的利用、調整作業面以及專業接口和銜接上，有很大的合作協調空間[1]。本工程從最初的策劃、實施，均依靠BIM技術三維模擬、碰撞消除等功能提前對砌筑、綜合管線進行模擬，深化設計，將各專業統一融合進一個整體，規劃施工順序，減少甚至消除管線碰撞，為工程的實施帶來極大的便利。

3BIM技術在管道預制工程的具體應用

3.1預制加工圖紙的生成

管道預制是在項目所在地周邊建設固定預制加工廠或預制工作站，按照BIM模型導出的加工圖紙進行流水線加工，在預制廠內完成管線下料、拼接、單體組裝、檢驗等工作，然后按工程施工順序將預制件運至施工現場進行裝配化安裝。建立綜合管線模型時，預先將管線的材質、規格等相關參數輸入BIM模型中，利用BIM軟件檢驗管線碰撞情況，根據現場實際情況進行調整，待模型調整無誤后，導出生成完整的工廠加工圖紙，預制工廠按照圖紙進行加工。前期根據設計的施工準備圖建立管線模型，調整完畢后，導出成形的管段預制圖紙，工廠加工完成后，交給安裝現場預制完成的單節管件。可見，應用BIM軟件調整管線模型，生成合格的管段預制加工圖，是實現工廠預制化、現場裝配化施工的重要基礎[2]。在實際操作過程中，項目管線深化設計團隊應用Revit軟件對管線進行深化設計（圖1），Revit是為機電設備專業開發的BIM設計軟件，利用Revit軟件對給排水、環控通風、動力照明和建筑結構等各專業的設計、建模，并根據碰撞情況進行調整，調整完成后對管線進行自動分段并標注尺寸、編號，從而導出預制加工圖紙及材料清單。

3.2管道預制加工過程

綜合管線按照專業系統導出圖紙后，核驗無誤，由預制加工基地進行加工生產。預制廠一般配備先進的生產設備及專業的技術人員。管道預制加工中各道工序都盡量采用機械設備進行自動化加工，從下料、除銹、焊接、噴漆、鍍鋅等都采用專業的生產流程，避免施工現場小作坊式的加工，提升了加工質量。

3.3現場裝配化施工運用

BIM三維模型可以制作三維立體動畫，實現視頻可視化技術交底，盡可能地減少施工人員由于水平差異造成的圖紙誤讀。在生產過程中，將每節管件進行編號和張貼二維碼，現場施工可以根據編號及掃描二維碼輕松確定管件的安裝位置，避免了管件安裝位置錯誤或找不到需要安裝管件的情況，較好地控制了施工質量[3]。

3.4BIM技術擴展應用

（1）應用BIM技術實現三臨（臨水、臨邊、臨電）布置標準化、可視化管理。在BIM結構模型基礎上，對三臨布置進行模擬，在施工前準確地反映整個三臨工程施工方案，提前描繪出三臨完工后的場地布置情況，實現生產操作區域合理規劃、場內物料儲運方案設定，通過這種動態的方式進行合理布局，最終分析選擇最佳方案。同時使用虛擬漫游動畫技術和局部照片向施工人員呈現三臨方案并進行可視化交底，使施工重點、難點部位可視化，可以有效確保普通施工人員直觀、輕易地理解施工方案，確保了三臨工程的質量。減少三臨工程在施工中的修改，降低了施工成本，提高了質量和觀感。此外，BIM模型可導出臨邊欄桿的數量，實現臨邊欄桿場外預制、場內裝配化施工，這也是綜合管線預制化的提前試驗，以便查找不足，總結經驗。（2）BIM技術助力砌筑工程數字化管理。應業主要求，全線統一預留墻體通風、電氣、水管的預埋孔洞，此方案對管線要求高，要求管線預留位置準確。各站對管線涉及的各個墻體進行開洞，洞口尺寸根據規范、施工圖集制定。洞口自動生成后，各站BIM負責人對孔洞進行調整，根據現場施工原則以及考慮現場施工便利，將預留孔洞合并，同時對預留洞口與構造柱交叉處或管線進行調整，確保洞口可實施性與合理性，提高洞口及管線觀感質量。

4BIM預制化技術應用優勢

運用BIM三維建模進行碰撞調整并導出加工圖紙的功能實現了綜合管線的工廠預制加工，現場裝配化施工，對工程質量、安全及經濟效益的提升有很大幫助。

4.1提升工程質量

管線加工由在施工現場敲敲打打的小作坊式轉變為工廠流水作業，盡最大可能實現機械化生產，減少了人為因素的干預，提高了制作精度，進而提升了施工質量和觀感質量。

4.2縮短現場施工工期

管線的加工圖紙由BIM模型進行導出，在工程前期策劃安排上，調整施工生產順序。現場施工上道工序時或者更早的工序，完成BIM模型的調整，交由預制加工廠提前進行加工，從而實現材料等工序，進而減少現場的施工時間，提高了施工效率。

4.3減少安全事故發生的概率

將管線生產任務移至加工廠進行，提升了生產人員的作業環境，減少了現場臨時用電、小型機具的使用時長，同時減少了現場的高處作業及交叉施工的時間，降低了觸電、機械打擊等安全事故的發生概率。

4.4節約施工現場的加工場地

一般地鐵工程站內施工空間有限，各個專業都提前規劃相應的施工區域及材料堆放區域，現場加工空間很難得到滿足。本項目通過BIM技術實現管線工廠預制化，從根本上解決了這個問題。

4.5減少工程材料不合理的損耗

現場加工時，作業人員對加工用料沒有進行統一安排，即取即用，看似方便了施工，實則在操作中避免不了出現長管亂截、大材小用等現象，造成材料的極大浪費。而工廠預制化實現管件集中排版、剪裁，盡量減少邊角浪費，實現規模化生產效益，節約了材料，降低了成本。

5結語

公司以本項目為試點，全面推廣BIM技術的應用，使一大批年輕的技術人員掌握了BIM軟件應用技術，從工程的籌劃、實施、成果的展示都積極應用BIM技術，充分展示了BIM技術的優點，也是對傳統施工技術能力的補充。應用BIM技術最終實現施工預制化加工，裝配式施工，可在裝配式施工領域形成新的技術儲備。

參考文獻：

[1]胡金杰，秦久運，張民才.BIM技術在地鐵機電工程施工管理中的應用[J].暖通空調，2019（10）：21-26.

[2]鄭健，寧寧.BIM技術在地鐵機電安裝施工管理中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2019（9）：89-93.

[3]湯黎，鄧超，張宇天.BIM技術在某地鐵工程中的應用[J].湖北工業大學學報，2017，32（4）：101-103，114.

作者：張昭 單位：中交一航局安裝工程有限公司