張煒

摘要：本文通過對地鐵機電工程管線設(shè)備的三維模型的建立，可以做到在空間上對機電設(shè)備綜合管線裝配式安裝進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)，進(jìn)而達(dá)到綜合管線的優(yōu)化目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);裝配式安裝;族庫;可視化交底

1 引言

目前，在地鐵建設(shè)項目中對綠色施工的要求日益提高，然而機電設(shè)備綜合管線工作量大，工序復(fù)雜，組件較多，焊接量大的施工特點，在工期短、材料運輸繁瑣、作業(yè)面狹窄等諸多因素制約的影響下，經(jīng)常出現(xiàn)地鐵機電設(shè)備綜合管線施工過程中存在搶工期現(xiàn)象。此外，管線連接中存在大量焊接作業(yè)，其質(zhì)量直接影響現(xiàn)場施工的安全、環(huán)境和質(zhì)量等管理工作。因此，在保證管道施工的安全和質(zhì)量的前提下，為了能加快施工進(jìn)度，確保綠色施工，采用BIM技術(shù)+工廠化預(yù)制+現(xiàn)場進(jìn)行裝配式安裝是多年來地鐵機電設(shè)備安裝工程行業(yè)努力的方向。

裝配式建筑的典型特征是標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件或部品在工廠生產(chǎn)，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場裝配、組裝成整體。本文以冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的裝配式安裝過程為例，對BIM技術(shù)+工廠化預(yù)制+現(xiàn)場進(jìn)行裝配式安裝的施工流程進(jìn)行闡述。

2 土建結(jié)構(gòu)模型的建立及復(fù)核

首先，根據(jù)設(shè)計單位提供的車站建筑圖、結(jié)構(gòu)圖，完成土建結(jié)構(gòu)的原始建模工作;再利用3D激光掃描與BIM三維模型相結(jié)合，利用3D激光掃描技術(shù)配合傳統(tǒng)測量技術(shù)，完成車站主體、出入口、風(fēng)亭及集中冷站土建完工結(jié)構(gòu)的測量工作，利用3D激光掃描生成3D點云模型與BIM模型合并對比，根據(jù)數(shù)據(jù)對已建土建模型進(jìn)行修改與維護(hù)，從而獲得與現(xiàn)場一致性極高的BIM模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的各專業(yè)碰撞檢查、管綜優(yōu)化，對模型進(jìn)行維護(hù)，以此完成可用于指導(dǎo)施工的工程模型。

3 BIM機電模型的建立

3.1 Revit建模和合模過程

根據(jù)設(shè)備材料廠家提供的相關(guān)實物模型進(jìn)行收集，并建立機電專業(yè)的相關(guān)族庫，再根據(jù)設(shè)計單位提供的車站設(shè)備安裝及裝修工程施工藍(lán)圖和各專業(yè)相關(guān)深化圖紙，完成建模工作;修改后的土建模型跟車站的模型進(jìn)行合模，其中通信專業(yè)、供電專業(yè)、信號專業(yè)和公共區(qū)裝修專業(yè)等其他系統(tǒng)承包商根據(jù)施工藍(lán)圖完成的模型提交至我單位站主體、車站附屬結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的全專業(yè)模型合模。由機電專業(yè)承包商根據(jù)指導(dǎo)施工的土建模型來完成車站主體、車站附屬結(jié)構(gòu)全專業(yè)模型的合模。

3.2 基于BIM模型的管線碰撞

實際工作中，各類管線往往由設(shè)計單位的多個專業(yè)設(shè)計師分別設(shè)計，受制于施工圖的設(shè)計周期、專業(yè)分包深化設(shè)計水平、現(xiàn)場協(xié)調(diào)等多種客觀因素，往往只進(jìn)行大體的空間分配，來不及對各種管線集中的區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)劃分。由于管線綜合布置任務(wù)分配不明確，機電安裝過程中屢屢發(fā)生個別專業(yè)搶先施工、使后續(xù)工種無法作業(yè)的被動情況，以至于不得不進(jìn)行重復(fù)勞動，裝上去拆下來，拆下來再裝上去。浪費材料，拖延工期，影響質(zhì)量。

Navisworks碰撞檢測：利用Revit + Navisworks，項目進(jìn)行機電綜合管線模擬，通過軟件的碰撞檢測功能發(fā)現(xiàn)各專業(yè)管線的碰撞問題，并導(dǎo)出碰撞報告，直觀地查看出碰撞點的對象和碰撞詳情。

3.3 基于BIM模型碰撞后的圖紙會審

碰撞報告利用BIM模型的直觀性，可以清楚的看到每個碰撞點的詳細(xì)情況，對碰撞節(jié)點進(jìn)行問題記錄，再把記錄反饋到業(yè)主及設(shè)計單位。在圖紙會審時可以更有針對性的對重點部位進(jìn)行討論，最終經(jīng)過設(shè)計單位同意，得出最優(yōu)方案。

根據(jù)碰撞情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整工作，并利用三維模型開展圖紙會審。

根據(jù)圖紙會審的結(jié)果進(jìn)行模型修改并經(jīng)設(shè)計確認(rèn)，完成模型與圖紙的一致性自審工作，出具自審報告報監(jiān)理審查，最終形成可指導(dǎo)施工的工程模型。

4 冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的裝配式過程

4.1 模型導(dǎo)出

根據(jù)車站最終的可指導(dǎo)施工的工程模型導(dǎo)出水管的三維模型。再根據(jù)機房內(nèi)的管道綜合布置情況，主要考慮預(yù)制加工成品管組運輸、就位、安裝等條件限制，結(jié)合管道材質(zhì)、連接方式等，對優(yōu)化后的機房綜合管線進(jìn)行合理的分段及預(yù)制模塊的分組。

4.2 管道分段原則

（1）在預(yù)制加工條件允許的情況下，應(yīng)盡量減少分段，避免由于分段過多造成漏水隱患點的增加。

（2）在確定分段方案之前，應(yīng)充分考慮預(yù)制成品運輸條件、安裝空間條件等，進(jìn)行合理分段，避免由于分段不合理造成運輸及現(xiàn)場裝配困難，降低機房裝配效率。

（3）在管段分段時，應(yīng)提前考慮管道支吊架布置方案，原則上每個分段點前后1m內(nèi)應(yīng)加設(shè)支吊架進(jìn)行固定。

（4）每段管道分段完成后，應(yīng)按照分段情況，對每段管道進(jìn)行標(biāo)示，且標(biāo)示在BIM模型、工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配時保持統(tǒng)一。

4.3 工廠預(yù)制加工

在管道分段方案確定后，根據(jù)每段管道的實際尺寸、安裝位置、支吊架設(shè)置情況，直接利用BIM模型進(jìn)行施工綜合布置圖、分段預(yù)制管組、預(yù)制模塊及預(yù)制支吊架的加工詳圖的繪制導(dǎo)出。

預(yù)制構(gòu)件在工廠車間采用自動化設(shè)備進(jìn)行加工生產(chǎn)。同時，對預(yù)制廠家技術(shù)負(fù)責(zé)人及預(yù)制工人進(jìn)行預(yù)制交底，確保管段預(yù)制尺寸準(zhǔn)確度。

4.4 運輸配送

利用BIM技術(shù)，進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的裝車運輸模擬分析，充分利用運輸車的空間，最大限度提升運輸效率。運輸至施工現(xiàn)場后，提前根據(jù)各預(yù)制管段的裝配順序進(jìn)行合理的預(yù)制構(gòu)件堆放平面規(guī)劃，確保施工環(huán)節(jié)“隨裝隨取”，實現(xiàn)物料的高效轉(zhuǎn)運。

4.5 利用BIM模型實現(xiàn)三維可視化交底

利用BIM制作冷水機房的管路裝配式施工的安裝動畫或者視頻（如圖4-6所示），并將施工安裝動畫或視頻鏈接URL導(dǎo)入BIM模型中。當(dāng)施工班組在進(jìn)行相關(guān)工序施工前，除進(jìn)行書面安全和技術(shù)交底外，再由施工員和班組長利用手持式工作平臺對班組進(jìn)行現(xiàn)場安全和技術(shù)交底工作，并將交底的現(xiàn)場圖片及相關(guān)記錄錄入到BIM模型中。

4.6 現(xiàn)場裝配

現(xiàn)場裝配階段，編制《BIM+工廠預(yù)制化冷卻水系統(tǒng)設(shè)備施工方案》，合理安排施工順序。首先，利用BIM制作設(shè)備安裝工程及裝修裝飾工程中的重要施工的安裝動畫或者視頻，并將施工安裝動畫或視頻鏈接URL導(dǎo)入BIM模型中。其次，當(dāng)施工班組在進(jìn)行相關(guān)工序施工前，除進(jìn)行書面安全和技術(shù)交底外，再由施工員和班組長利用手持式工作平臺對班組進(jìn)行現(xiàn)場安全和技術(shù)交底工作，重點講解在裝配式施工過程中可能遇到的困難及解決措施。最后，將交底的現(xiàn)場圖片及相關(guān)記錄錄入到BIM模型中。

5 BIM+預(yù)制裝配式施工技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

據(jù)國外專業(yè)部門統(tǒng)計，預(yù)制加工可以減少60%的現(xiàn)場操作工人，減少90%的危險作業(yè)點，完成工廠化加工70%，通過預(yù)制加工既可以減少勞動力成本，又能夠提高現(xiàn)場安裝的工作效率。

6 結(jié)語

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，機電專業(yè)也從碰撞檢查、管線綜合向預(yù)制加工深入發(fā)展，裝配式概念不止是存在于鋼結(jié)構(gòu)、PC結(jié)構(gòu)、工廠預(yù)制現(xiàn)場拼裝，同樣能為地鐵機電設(shè)備安裝行業(yè)帶來效益，是機電精細(xì)化管理的最優(yōu)途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭沖.BIM+裝配式在廣州地鐵六號線二期機電設(shè)備安裝中的應(yīng)用[J].通訊世界，2018，25（12）：214-216.

[2] 黨曉鵬.裝配式管線支吊架在地鐵機電設(shè)備安裝中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（32）：112-113.

（作者單位：鐵科院（北京）工程咨詢有限公司）