地鐵機(jī)電工程預(yù)制化BIM技術(shù)應(yīng)用

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摘要：結(jié)合哈爾濱地鐵機(jī)電工程項(xiàng)目，圍繞BIM技術(shù)在管線預(yù)制施工中的具體應(yīng)用展開(kāi)探討。首先概述bim預(yù)制化應(yīng)用背景，并從預(yù)制加工圖紙生成、管道預(yù)制加工、現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工及BIM技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用等方面，分析其在地鐵機(jī)電工程的應(yīng)用效果，最后對(duì)BIM預(yù)制化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，旨在提升地鐵工程施工現(xiàn)代化水平。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；機(jī)電工程；管道預(yù)制

1BIM預(yù)制化應(yīng)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(jī)電設(shè)備施工階段尤為突出，且各設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)分別由不同的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jī)電綜合管線施工如果按照傳統(tǒng)的施工方法實(shí)施，在平面或立面位置上不可避免地會(huì)發(fā)生沖突，在施工過(guò)程中會(huì)造成拆改甚至是二次返工，嚴(yán)重制約了施工進(jìn)度，造成了材料和人工的浪費(fèi)。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展日臻成熟，應(yīng)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)管線三維立體模擬，通過(guò)應(yīng)用BIM軟件建立結(jié)構(gòu)及綜合管線模型，在綜合管線模型中調(diào)整管線碰撞，對(duì)管線模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，大幅降低了工程實(shí)施過(guò)程中的碰撞和返工，為綜合管線的預(yù)制化提供技術(shù)支持。以BIM技術(shù)為前提的預(yù)制化加工在提升工程質(zhì)量、節(jié)省施工工期及減小安全事故發(fā)生概率等方面都有很大幫助。同時(shí)，減少了材料浪費(fèi)，降低了工程成本。因此，城市軌道交通管線預(yù)制化必將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

2工程概況

本文研究對(duì)象為哈爾濱某地鐵機(jī)電工程項(xiàng)目。由于地鐵機(jī)電施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，機(jī)電安裝系統(tǒng)與土建、公共區(qū)裝修、軌道、供電、通信、FAS、電梯扶梯等多家施工單位配合，在預(yù)留預(yù)埋、施工先后順序、場(chǎng)地的利用、調(diào)整作業(yè)面以及專(zhuān)業(yè)接口和銜接上，有很大的合作協(xié)調(diào)空間[1]。本工程從最初的策劃、實(shí)施，均依靠BIM技術(shù)三維模擬、碰撞消除等功能提前對(duì)砌筑、綜合管線進(jìn)行模擬，深化設(shè)計(jì)，將各專(zhuān)業(yè)統(tǒng)一融合進(jìn)一個(gè)整體，規(guī)劃施工順序，減少甚至消除管線碰撞，為工程的實(shí)施帶來(lái)極大的便利。

3BIM技術(shù)在管道預(yù)制工程的具體應(yīng)用

3.1預(yù)制加工圖紙的生成

管道預(yù)制是在項(xiàng)目所在地周邊建設(shè)固定預(yù)制加工廠或預(yù)制工作站，按照BIM模型導(dǎo)出的加工圖紙進(jìn)行流水線加工，在預(yù)制廠內(nèi)完成管線下料、拼接、單體組裝、檢驗(yàn)等工作，然后按工程施工順序?qū)㈩A(yù)制件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配化安裝。建立綜合管線模型時(shí)，預(yù)先將管線的材質(zhì)、規(guī)格等相關(guān)參數(shù)輸入BIM模型中，利用BIM軟件檢驗(yàn)管線碰撞情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，待模型調(diào)整無(wú)誤后，導(dǎo)出生成完整的工廠加工圖紙，預(yù)制工廠按照?qǐng)D紙進(jìn)行加工。前期根據(jù)設(shè)計(jì)的施工準(zhǔn)備圖建立管線模型，調(diào)整完畢后，導(dǎo)出成形的管段預(yù)制圖紙，工廠加工完成后，交給安裝現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制完成的單節(jié)管件?？梢?jiàn)，應(yīng)用BIM軟件調(diào)整管線模型，生成合格的管段預(yù)制加工圖，是實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制化、現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工的重要基礎(chǔ)[2]。在實(shí)際操作過(guò)程中，項(xiàng)目管線深化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用Revit軟件對(duì)管線進(jìn)行深化設(shè)計(jì)（圖1），Revit是為機(jī)電設(shè)備專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)的BIM設(shè)計(jì)軟件，利用Revit軟件對(duì)給排水、環(huán)控通風(fēng)、動(dòng)力照明和建筑結(jié)構(gòu)等各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)、建模，并根據(jù)碰撞情況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后對(duì)管線進(jìn)行自動(dòng)分段并標(biāo)注尺寸、編號(hào)，從而導(dǎo)出預(yù)制加工圖紙及材料清單。

3.2管道預(yù)制加工過(guò)程

綜合管線按照專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)導(dǎo)出圖紙后，核驗(yàn)無(wú)誤，由預(yù)制加工基地進(jìn)行加工生產(chǎn)。預(yù)制廠一般配備先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員。管道預(yù)制加工中各道工序都盡量采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化加工，從下料、除銹、焊接、噴漆、鍍鋅等都采用專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)流程，避免施工現(xiàn)場(chǎng)小作坊式的加工，提升了加工質(zhì)量。

3.3現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工運(yùn)用

BIM三維模型可以制作三維立體動(dòng)畫(huà)，實(shí)現(xiàn)視頻可視化技術(shù)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(chǎn)過(guò)程中，將每節(jié)管件進(jìn)行編號(hào)和張貼二維碼，現(xiàn)場(chǎng)施工可以根據(jù)編號(hào)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(cuò)誤或找不到需要安裝管件的情況，較好地控制了施工質(zhì)量[3]。

3.4BIM技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用

（1）應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三臨（臨水、臨邊、臨電）布置標(biāo)準(zhǔn)化、可視化管理。在BIM結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，對(duì)三臨布置進(jìn)行模擬，在施工前準(zhǔn)確地反映整個(gè)三臨工程施工方案，提前描繪出三臨完工后的場(chǎng)地布置情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作區(qū)域合理規(guī)劃、場(chǎng)內(nèi)物料儲(chǔ)運(yùn)方案設(shè)定，通過(guò)這種動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行合理布局，最終分析選擇最佳方案。同時(shí)使用虛擬漫游動(dòng)畫(huà)技術(shù)和局部照片向施工人員呈現(xiàn)三臨方案并進(jìn)行可視化交底，使施工重點(diǎn)、難點(diǎn)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(zhì)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(zhì)量和觀感。此外，BIM模型可導(dǎo)出臨邊欄桿的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)臨邊欄桿場(chǎng)外預(yù)制、場(chǎng)內(nèi)裝配化施工，這也是綜合管線預(yù)制化的提前試驗(yàn)，以便查找不足，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。（2）BIM技術(shù)助力砌筑工程數(shù)字化管理。應(yīng)業(yè)主要求，全線統(tǒng)一預(yù)留墻體通風(fēng)、電氣、水管的預(yù)埋孔洞，此方案對(duì)管線要求高，要求管線預(yù)留位置準(zhǔn)確。各站對(duì)管線涉及的各個(gè)墻體進(jìn)行開(kāi)洞，洞口尺寸根據(jù)規(guī)范、施工圖集制定。洞口自動(dòng)生成后，各站BIM負(fù)責(zé)人對(duì)孔洞進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工原則以及考慮現(xiàn)場(chǎng)施工便利，將預(yù)留孔洞合并，同時(shí)對(duì)預(yù)留洞口與構(gòu)造柱交叉處或管線進(jìn)行調(diào)整，確保洞口可實(shí)施性與合理性，提高洞口及管線觀感質(zhì)量。

4BIM預(yù)制化技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

運(yùn)用BIM三維建模進(jìn)行碰撞調(diào)整并導(dǎo)出加工圖紙的功能實(shí)現(xiàn)了綜合管線的工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工，對(duì)工程質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)效益的提升有很大幫助。

4.1提升工程質(zhì)量

管線加工由在施工現(xiàn)場(chǎng)敲敲打打的小作坊式轉(zhuǎn)變?yōu)楣S流水作業(yè)，盡最大可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，減少了人為因素的干預(yù)，提高了制作精度，進(jìn)而提升了施工質(zhì)量和觀感質(zhì)量。

4.2縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期

管線的加工圖紙由BIM模型進(jìn)行導(dǎo)出，在工程前期策劃安排上，調(diào)整施工生產(chǎn)順序。現(xiàn)場(chǎng)施工上道工序時(shí)或者更早的工序，完成BIM模型的調(diào)整，交由預(yù)制加工廠提前進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)材料等工序，進(jìn)而減少現(xiàn)場(chǎng)的施工時(shí)間，提高了施工效率。

4.3減少安全事故發(fā)生的概率

將管線生產(chǎn)任務(wù)移至加工廠進(jìn)行，提升了生產(chǎn)人員的作業(yè)環(huán)境，減少了現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電、小型機(jī)具的使用時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)減少了現(xiàn)場(chǎng)的高處作業(yè)及交叉施工的時(shí)間，降低了觸電、機(jī)械打擊等安全事故的發(fā)生概率。

4.4節(jié)約施工現(xiàn)場(chǎng)的加工場(chǎng)地

一般地鐵工程站內(nèi)施工空間有限，各個(gè)專(zhuān)業(yè)都提前規(guī)劃相應(yīng)的施工區(qū)域及材料堆放區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)加工空間很難得到滿(mǎn)足。本項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)管線工廠預(yù)制化，從根本上解決了這個(gè)問(wèn)題。

4.5減少工程材料不合理的損耗

現(xiàn)場(chǎng)加工時(shí)，作業(yè)人員對(duì)加工用料沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一安排，即取即用，看似方便了施工，實(shí)則在操作中避免不了出現(xiàn)長(zhǎng)管亂截、大材小用等現(xiàn)象，造成材料的極大浪費(fèi)。而工廠預(yù)制化實(shí)現(xiàn)管件集中排版、剪裁，盡量減少邊角浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)效益，節(jié)約了材料，降低了成本。

5結(jié)語(yǔ)

公司以本項(xiàng)目為試點(diǎn)，全面推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用，使一大批年輕的技術(shù)人員掌握了BIM軟件應(yīng)用技術(shù)，從工程的籌劃、實(shí)施、成果的展示都積極應(yīng)用BIM技術(shù)，充分展示了BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，也是對(duì)傳統(tǒng)施工技術(shù)能力的補(bǔ)充。應(yīng)用BIM技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)施工預(yù)制化加工，裝配式施工，可在裝配式施工領(lǐng)域形成新的技術(shù)儲(chǔ)備。

參考文獻(xiàn)：

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作者：張昭 單位：中交一航局安裝工程有限公司