- 车站综合管线三维模型
- BIM技术优化工艺设计，指导施工，降低成本
长期以来，上海隧道工程股份有限公司秉承“以信为本、以特为主、以技夺优、以质取胜”的企业宗旨，在机电设备安装工程领域中始终保持着的领先优势。公司注重人才培养，不断提升地铁施工的工艺技术运用、强化组织协调施工实力。、特别在地铁车站通风系统、给排水系统、配电和照明等系统的安装工程中，我公司率先使用BIM技术（Building Information Model）在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计、施工以及包括运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
一、项目简介
本项目为杭州地铁2号线一期工程内环路车站，车站分站厅、站台层公共区及设备管理区，包含动力照明系统、给排水及消防系统和环控通风系统的设备、材料采购、安装、调试工作等。
二、BIM技术在地铁车站机电安装施工中的应用
2.1建立BIM模型，实现三维可视化
目前，施工图纸均是以CAD出图方式，在项目施工时，技术人员只有深入施工现场，认真研究图纸后，才能在脑海里大致形成项目的空间结构、管线走向及设备布置等，遇到空间复杂、管线众多的更是难以形成立体空间布局。BIM技术的三维可视化模型可以很好的解决这一问题。它将以往的线条式构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前，表达形象、立体直观。
地铁车站的机电设备安装，按系统分为通风与环控、给排水及消防、动力与照明，按空间又分站厅层、设备层、站台层、区间，设备及管线众多，布局复杂。在本项目中，利用BIM技术建立三维模型，全面直观地展现了不同空间区域内各系统设备及管线布置。
2、环控与通风系统管线三维模型
3、供电系统管线三维模型
4、冷冻机房布置图
5、冷冻及风机房布置图
利用BIM技术建立三维可视化模型的另一优势还在于通过Revit Architecture、Revit Mep 软件与CAD图纸链接，根据CAD图纸可以精确地建立该项目的建筑结构模型、设备及管线布置模型。在实际施工过程中，采用BIM的项目，各专业施工人员都在一个三维协同的环境中共同工作，设计深化、修改都可以实现联动更新。当设计院的施工图因为现场施工条件、空间大小等因素发生变化后，只要对Revit软件中图形源文件进行修改，相应链接的图形均会做出相应变化，这就保证了所创建的三维模型与各专业修改同步，也与施工实际情况保持一致。
随着现代机电设备安装工程的投资及规模越来越大，施工难度不断增加，各
专业交叉施工情况越来越普遍，施工成本越来越高。传统的施工管理主要依靠管理者的丰富经验，在材料、人力、设备的安排上依靠事先的施工组织设计。但这在施工中已无法满足工程发展的需要。因而在施工管理中如何确定合理的施工方法，优化选择施工机械及配套组合，制订切合实际的施工进度计划，降低施工成本提出了更高的要求。
BIM技术正好适应了大型工程施工管理的客观需求，以可视化的三维模型为基础，在施工前对项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法试验、施工方案优化等，达到先试后建、消除设计错误、排除施工过程中的冲突及风险，降低施工成本。
2.2.1优化工艺设计
在大型复杂的机电设备安装工程中，管线的布置由于系统专业繁多、布局复
杂，虽然设计院已对管线做了综合布置，但2D图纸往往不能全面反映个体、各专业、各系统之间的碰撞可能。在实际施工过程中，经常出现各系统专业管线之间或管线与建筑结构之间、管线与装饰装修之间发生碰撞的情况，造成返工或浪费，甚至存在安全隐患。
BIM技术的运用，可以有效避免二维图纸综合管线布置的局限性，通过搭
建的三维建筑模型及设备管路综合布置模型，能真实地反映空间状态，并直观地观察三维模型，检查出模型中的碰撞点。同时也可以利用REVIT MEP 软件自带的碰撞检测功能或借助第三方软件（如NAVISWORKS）进行碰撞检测，不但能够彻底消除碰撞点，减少了各专业之间的摩擦，避免了返工误工现象，减少了人力和物质的浪费，而且还可根据实际空间大小及标高要求，重新布局设备及管线走向，优化其工艺设计。
优化工艺设计流程图
碰撞点校验
校验前 校验后
校验前 校验后
2.2.2施工指导
针对管线复杂，空间狭小的环控机房及消防泵房，模拟真实的施工环境，根据施工图纸建立风、水、电及各类设备的三维模型。合理布置设备、管线、支架、阀门等安装位置，在实际施工中具有指导意义。
支架及阀门布置
冷冻机房综合布置
机房内各类阀门布置
2.2.3动态管理
通过建立BIM的信息模型，实现建筑工程施工资源的动态管理和成本实时监控。以相对施工进度对工程量及资源、成本进行动态查询和统计分析，有助于全面把握工程的实施和进展，及时发现和解决施工资源与成本控制出现的矛盾和冲突，减少工程超预算，保障资源供给。提高施工项目管理水平和成本控制能力。
（1）材料管理
根据施工图纸，利用BIM技术建立综合管线三维模型后，形成安装材料BIM模型数据库，该数据库是以创建的BIM机电模型和全过程造价数据为基础，把原来分散在安装各专业手中的工程信息模型汇总到一起，形成一个汇总的项目级基础数据库。项目部各岗位人员及企业不同部门都可以进行数据的查询和分析，为项目部材料管理和决策提供数据支撑。
通过BIM建立的三维模型，可清晰地查出车站内实际所需设备及材料明细，为设备材料采购及管理提供有效依据。
（2）进度控制
BIM数据模型定义施工进度阶段，结合施工进度计划，动态地监控和调整复杂机房安装进度。
（3）成本分析及控制
BIM模型建立后，可根据模型中的工程量进行成本分析，尤其能针对施工中的重点及难点部位进行动态的成本控制。
通过BIM建立的三维模型，可清晰地查出消防泵房内的设备及材料明细，对比施工图的设备材料明细，发现施工图中缺少或多出的部分，准确地进行采购。同时根据三维模型，可精确地进行管道落料、支架及风管 预制，合理安装定位，大大减少了材料浪费。
施工图纸中消防泵房设备、材料数量表
三、应用心得
1）模型建立先后顺序
模型建立的顺序也反应了施工的先后顺序，为施工提供参考，可以避免因施工工序安排不当而导致返工。
室内模型搭建顺序：风管，水管，桥架，设备，灯具，支架安装。其中因模型在搭建过程中要不断修改来避免冲突碰撞，所以将支架安装移到灯具安装完成后，实际施工中应先是测量定位支架，然后进行安装。
2）利用BIM技术，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用
碰撞检测工作运用BIM技术前后对比
3）在建模过程中，不仅依据施工图纸，同时需结合施工规范及施工经验，预留操作检修空间，准确优化模型相对位置，与实际安装保持一致。
四、结语
BIM技术在地铁设备安装中的应用，是现代工程施工管理的客观需求，是提高施工过程控制及经济管理的有效措施，隧道机电在安装工程中BIM技术的应用，全面把握工程的实施和进展，努力提高施工项目管理水平和成本控制能力。
