BIM技术在地铁机电安装工程中的应用_张红云.pdf

ANZHUANG2023年第2期42机 电 安 装 Electromechanical Installation张红云胡春林谭克林苏青（陕西建工安装集团有限公司 西安 710068）摘 要：西安地铁16号线位于大西安新中心新轴线的核心区域，是西北地区首条采用全自动无人驾驶系统的轨道交通线路，对构筑一体化交通网络具有重要作用。本文结合工程特点，应用多项行业新技术，冷水机房采用数字化、工业化、模块化装配式施工，机电安装过程中设计-施工双优化、管理-技术双优化虚拟建造，打造“智慧地铁”，助力实现“双碳”目标。关键词：双优化 虚拟建造 装配化 助力双碳中图分类号：TU17 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）02-0042-05BIM技术在地铁机电安装工程中的应用1 工程概况及特点1.1工程概况地铁16号线一期工程（诗经里-秦创原中心）线路南起于昆明五路与丰镐大道交叉路口的诗经里站，沿丰镐图1线路站点（2）场地复杂、涉及专业多。地铁16号线为无人驾驶线路，系统专业性强、接口多，可靠性要求高，且空间狭小，场地复杂。本工程专业包括站内设备区装修、站内公共区装修、低压配电与动力照明、通风空调与采暖、给排水与消防、气体灭火、出入口、导向地面恢复、AFC系统、FAS、BAS、门禁系统、电梯、自动扶梯、人防、安检设备、站台门系统，涉及到的接口专业有牵引供电、接触网、通信、信号、轨道、综合信息管理等，管线综合排布难度非常大，专业配合及系统调试工作量大。地下空间结构复杂，装修做法多样，吊顶标高层次多，对机电管线影响大，施工难度高，材料设备运输路径复杂。（3）质量要求高。项目被列为集团重点项目和BIM应用示范项目。争创“国家优质工程奖”和“中国安装工程优质奖（中国安装之星）”，多项材料和工艺做法均高于国家标准规范要求。（4）社会关注度高。西安地铁16号线旨在打造平安、和谐、现代化城市的惠民工程及西北首个智慧轨道交通工程，为沿线居民提供安全、高效、舒适的出行保障，为同类型项目的开展积累重要的数据资产。针对以上项目特点，为创建“科技型、管理型”项目，坚持科技创新，结合国家、集团BIM技术应用推广政策及指导性文件，积极探索BIM技术在本项目施工全过程的应用，聚焦信息化，进一步加强数字化建设，提升项目精细化管理水平，建造精品工程。大道向北布设，沿丰镐大道、复兴大道、沣泾大道地下敷设。自南向北共设诗经里站、欢乐谷站、沣东城市广场站、细柳营站、西安国际足球中心站、复兴大道北站、上林路站、西咸大厦站、秦创原中心站9座，线路长15.05km，其中4站为换乘站（见图1）。1.2项目特点（1）工 程 体量大、线路长、工期紧。地铁16号 线 一期 工 程，共设车 站9座，线路长15.05km，造价12.72亿，工期只有1年，时间紧任务重，多站同时管理，多区并行施工，交叉施工点和工序转换较多，组织管理难度大，且统一标准和做法困难。诗经里欢乐谷沣东城市广场细柳营西安国际足球中心复兴大道北上林路西咸大厦秦创原中心43INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装2 组织策划2.1应用目标（1）项目策划阶段：明确项目BIM实施目标、BIM管理体系、工作流程和实施方案。（2）项目实施阶段：BIM模型建立和管理；三维技术交底，提高现场质量管控效果；碰撞检查、管线综合、支吊架专项深化BIM应用；三维化动态平面布置、4D模拟优化施工进度计划及流程；基于BIM技术的装配式机房优化实施；机电管线预留孔洞模拟分析；BIM技术与二维码结合应用；技术、质量、安全、成本管理实现全过程的协同管理，达到项目建造过程的动态监管，打造智能化“战地”指挥中心。（3）实施数字化交付，提交带有各类建筑的BIM信息竣工模型。2.2软硬件配置根据项目需求配备7台电脑以及智慧工地系列硬件设备，保障BIM工作的实施。软件以Revit和Rebro为核心，配套相关辅助软件进行模型审核、深化设计、漫游展示等共同开展项目BIM活动。利用广联达智慧数字项目管理中心平台开展基于BIM技术的质量、进度、安全、商务协同管理。2.3组织架构本项目组建了由集团信息化部统一管理、集团设计院提供技术支持的BIM团队，保障项目BIM技术实施。为了更好的与项目人员在统一的BIM平台下进行沟通和协调，项目初期对施工人员进行了BIM基础知识培训，便于运用Rebro浏览器轻量化查看模型（见图2）。2.4实施方案制定编写了地铁16号线一期机电安装工程BIM实施方案，BIM技术标准涵盖管理制度、岗位职责、建模标准、应用流程、操作方法、协同管理、成果交付等一系列内容。3 BIM技术应用3.1建立完善的全专业模型（1）建立专用簇库和项目样板。基于地铁项目特点和实际采购参数建立了相关专用模型簇库（见图3）和项目样板。（2）土建模型建立与复核。使用建筑设计软件Revit进行建筑、结构模型的创建。根据模型对建筑结构的二维设计图纸进行查漏补缺，与现场实际尺寸进行复核并调整图3地铁项目簇库图2组织架构模型，为机电综合管线方案排布、三维综合管线碰撞检查，综合管线优化调整等提供准确的基础模型（见图4）。（3）机电模型建立与复核。采用机电专业软件Rebro进行机电全专业模型的创建（见图5）。建模完成后，质量负责人对小组成员在建模阶段发现的图纸问题收集汇总，及时反馈设计院。3.2开展虚拟建造“双优化”（1）本项目常态化三维模型环境下及时问题反馈，助力设计及时更新优化，在综合优化后利用模型预先演示施工现场的现有条件、施工顺序、复杂工艺以及重点难点解决方案，达到高效的精细化管理，实现设计-施工双优化、管理-技术双优化。ANZHUANG2023年第2期44机 电 安 装 Electromechanical Installation（2）设计各专业阶段性出图，在图审阶段基于模型对各专业的碰撞问题进行模拟，提供了可整体化协调的数据，发现并解决图纸错漏，过程中形成问题报告，及时反馈设计进行设计优化。（3）在施工准备阶段，充分听取现场管理人员和设计方意见和建议，根据优化原则做好重要节点深化，并调整模型。以项目经理牵头、技术负责人把关、BIM人员配合，层层把关审核，最终形成满足现场施工的管综排布方案。以两站点为例：诗经里站站台层站台层公共区机电管综排布与装修吊顶冲突，其诗经里站站台层原方案见图6。图5各站点机电模型上林路站 细柳营站 西安国际足球中心站 诗经里站 西咸大厦站欢乐谷站 沣东城市广场站 秦创原中心站 复兴大道北站图6诗经里站站台层原方案27轴纵梁与4m吊顶造型贴合、管线难以穿越的问题。图7诗经里站站台层优化后方案上林路站设备层原方案大系统小系统送风/回排风、补风管以及桥架、水管、气灭上下排布严重影响走廊标高。该处管线复杂，多趟风管穿越走廊、六趟双层桥架上下排布，造成桥架翻弯多，管线错综复杂，走廊标高不低于2.4m要求难以实现。优化后，风管走最上层，避免同时上下叠放。风管从备品库穿越，可节省出标高空间，桥架全部在中间排布，预留出桥架翻弯位置。此方案完美的利用了多余空间，保证净高要求的同时，也预留出了检修空间（见图8）。图4各站点建筑结构模型经与设计院、站台门厂家多次沟通，综合考虑站台门检修安装500mm500mm距离和27轴处400mm纵梁等问题。将风管标高降为3.3m，风管左侧支架立杆距站台门585mm，FAS/BAS桥架放在送风管左侧3.5m/3.75m位置，保证了站台门500mm500mm的安装检修要求。两趟动照桥架400mm200mm和两趟通信桥架（200mm150mm/400mm150mm）敷设于风管上方标高4.13m处，在27轴纵梁400mm处做出局部下翻贴梁底100mm安装，并将送风管原尺寸1250mm630mm改为1250mm500mm（见图 7）。此 方 案 同 时 解 决了站台门安装距离不满足500mm500mm、与吊顶造型空间长度2100mm冲突、45INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装3.3净高分析对各站进行全区域净高分析，制作净高分析平面图、净高分析剖面图，快速找出最不利点，进行调整。对于无法满足净高的区域，在图纸上进行重点注释、及时反馈，提供合理化建议。3.4综合支吊架优化方案确认后，出具各节点断面图与平面位置布置图，确定支吊架形式，建立参数化综合支吊架，进行支吊架校核，出具计算书。3.5精确预留预埋管综优化完成后，预留洞口出图，对现场洞口预留预埋精准把控。3.6全方位可视化应用本条线路是无人驾驶线路，执行的是轨道新规定，空间管线排布压力非常大。以电气为例，照明配电采用常用供电与消防用电分开敷设的方式，使全站照明配电桥架全部为双层，对空间的要求更高。项目部技术组与设计院多次方案探讨均在三维可视化的环境下进行（见图9），提高沟通效率。图8上林路站设备层优化前后图9三维可视化3.7商务管理运用BIM技术快速、准确提取工程量，生成材料清单，对成本进行实时、准确地分析和计算，提高成本预算效率和工程造价管理能力，协助项目商务管理。3.8项目协同管理利用广联达数字项目管理平台开展基于BIM的质量、进度、安全、商务协同管理，三维可视化随时了解现场动态（见图10），用资源在线和数字场站，使项目提升调度效率，减少资源浪费，规避安全风险，防止工期延误，提高项目信息化水平及管控，助力科学决策。图10数字项目管理平台4 绿色施工、助力“双碳”4.1场地布置为保证全线各站点场内交通顺畅，提前梳理各车站及附属周边环境（见图11），模拟分析，确定最优方案。图11车站场布4.2二维码应用在国家推行数字化档案移交的大背景下，完成施工现场安全生产标准化、培训、交底、关键节点等系列二维码的制作，现场张贴，更加直观、智能。ANZHUANG2023年第2期46机 电 安 装 Electromechanical Installation4.3装配式机房项目部积极响应“碳中和”“碳达峰”对建筑市场的要求，针对本项目站点冷水机房，采用模块化智能建造技术实现模块化装配施工。应用BIM模型预先演示施工现场条件、施工顺序、复杂工艺以及重点难点解决方案，提前模拟大型设备及模块的运输路线，规避前期运输阻力及施工风险，提升精细化管理水平。以细柳营站机房为例，本站冷水机房面积167.96m2，层高5.6m，包含2台冷水机组、4台泵组、1个分水器、1个集水器、2台旁流综合水处理器、1套加药装置等。装配式采用2个双泵组模块+2个冷机对口模块+2个分集水器模块+若干管段分段安装。（1）模块深化设计。按照冷水机房空调水系统模块化装配式施工要求，对沣东三路站冷水机房图纸进行BIM深化，在原设计基础上进行装配式模块划分：采用2个2648mm2420mm3216mm双泵组模块+2个2156mm2050mm3310mm冷机对口模块+2个2740mm852mm2250mm分集水器模块。（2）冷水机房标高及检修通道。整个冷水机房空调水系统布局在风管、桥架的下部，最高管道中心标高为4250mm，操作维修通道最低管道中心标高2500mm，冷水机组与水泵模块距离为3325.12mm，满足拔管空间要求（1倍设备长度）。（3）冷水机房调水系统设备基础调整。由于模块化装配式施工需求，原设备基础图不能满足模块化装配式施工要求，对设计图纸进行以下修改：水泵由四个单独基础，调整为2个700mm2620mm100mm双泵组模块基础；分集水器由4个500mm500mm200mm基础调整为8个380mm240mm100mm基础；冷水机组基础位置向南移动1550mm。4.4BIM+智慧工地指挥中心项目建立智慧展厅，设立升降沙盘、VR安全体验区、应急救援区、技术创新区几大功能模块，在进行技术交底和各种教育活动中，采用可视化、沉浸式的方式，让受训者身临其境的体验危险源发生过程，具有深刻的安全教育作用（见图12）。4.5虚拟建造模拟大型设备吊装、运输路径模拟分析，结合现场实际情况优化设备运输路径