地铁机电工程预制化BIM技术应用

摘要：结合哈尔滨地铁机电工程项目，围绕BIM技术在管线预制施工中的具体应用展开探讨。首先概述BIM预制化应用背景，并从预制加工图纸生成、管道预制加工、现场装配化施工及BIM技术扩展应用等方面，分析其在地铁机电工程的应用效果，最后对BIM预制化技术的优势进行总结，旨在提升地铁工程施工现代化水平。

关键词：BIM技术；机电工程；管道预制

1BIM预制化应用的背景

城市轨道交通工程涉及的施工方比较多，尤其是机电设备施工阶段尤为突出，且各设计专业分别由不同的设计单位进行设计，设计间的沟通比较繁琐，效率不高。另一方面，地铁施工一般位于地下有限空间，施工空间比较狭小，机电综合管线施工如果按照传统的施工方法实施，在平面或立面位置上不可避免地会发生冲突，在施工过程中会造成拆改甚至是二次返工，严重制约了施工进度，造成了材料和人工的浪费。随着BIM技术的发展日臻成熟，应用BIM技术可以实现管线三维立体模拟，通过应用BIM软件建立结构及综合管线模型，在综合管线模型中调整管线碰撞，对管线模型进行深化设计，大幅降低了工程实施过程中的碰撞和返工，为综合管线的预制化提供技术支持。以BIM技术为前提的预制化加工在提升工程质量、节省施工工期及减小安全事故发生概率等方面都有很大帮助。同时，减少了材料浪费，降低了工程成本。因此，城市轨道交通管线预制化必将是未来发展的趋势。

2工程概况

本文研究对象为哈尔滨某地铁机电工程项目。由于地铁机电施工是一项复杂的系统工程，机电安装系统与土建、公共区装修、轨道、供电、通信、FAS、电梯扶梯等多家施工单位配合，在预留预埋、施工先后顺序、场地的利用、调整作业面以及专业接口和衔接上，有很大的合作协调空间[1]。本工程从最初的策划、实施，均依靠BIM技术三维模拟、碰撞消除等功能提前对砌筑、综合管线进行模拟，深化设计，将各专业统一融合进一个整体，规划施工顺序，减少甚至消除管线碰撞，为工程的实施带来极大的便利。

3BIM技术在管道预制工程的具体应用

3.1预制加工图纸的生成

管道预制是在项目所在地周边建设固定预制加工厂或预制工作站，按照BIM模型导出的加工图纸进行流水线加工，在预制厂内完成管线下料、拼接、单体组装、检验等工作，然后按工程施工顺序将预制件运至施工现场进行装配化安装。建立综合管线模型时，预先将管线的材质、规格等相关参数输入BIM模型中，利用BIM软件检验管线碰撞情况，根据现场实际情况进行调整，待模型调整无误后，导出生成完整的工厂加工图纸，预制工厂按照图纸进行加工。前期根据设计的施工准备图建立管线模型，调整完毕后，导出成形的管段预制图纸，工厂加工完成后，交给安装现场预制完成的单节管件。可见，应用BIM软件调整管线模型，生成合格的管段预制加工图，是实现工厂预制化、现场装配化施工的重要基础[2]。在实际操作过程中，项目管线深化设计团队应用Revit软件对管线进行深化设计（图1），Revit是为机电设备专业开发的BIM设计软件，利用Revit软件对给排水、环控通风、动力照明和建筑结构等各专业的设计、建模，并根据碰撞情况进行调整，调整完成后对管线进行自动分段并标注尺寸、编号，从而导出预制加工图纸及材料清单。

3.2管道预制加工过程

综合管线按照专业系统导出图纸后，核验无误，由预制加工基地进行加工生产。预制厂一般配备先进的生产设备及专业的技术人员。管道预制加工中各道工序都尽量采用机械设备进行自动化加工，从下料、除锈、焊接、喷漆、镀锌等都采用专业的生产流程，避免施工现场小作坊式的加工，提升了加工质量。

3.3现场装配化施工运用

BIM三维模型可以制作三维立体动画，实现视频可视化技术交底，尽可能地减少施工人员由于水平差异造成的图纸误读。在生产过程中，将每节管件进行编号和张贴二维码，现场施工可以根据编号及扫描二维码轻松确定管件的安装位置，避免了管件安装位置错误或找不到需要安装管件的情况，较好地控制了施工质量[3]。

3.4BIM技术扩展应用

（1）应用BIM技术实现三临（临水、临边、临电）布置标准化、可视化管理。在BIM结构模型基础上，对三临布置进行模拟，在施工前准确地反映整个三临工程施工方案，提前描绘出三临完工后的场地布置情况，实现生产操作区域合理规划、场内物料储运方案设定，通过这种动态的方式进行合理布局，最终分析选择最佳方案。同时使用虚拟漫游动画技术和局部照片向施工人员呈现三临方案并进行可视化交底，使施工重点、难点部位可视化，可以有效确保普通施工人员直观、轻易地理解施工方案，确保了三临工程的质量。减少三临工程在施工中的修改，降低了施工成本，提高了质量和观感。此外，BIM模型可导出临边栏杆的数量，实现临边栏杆场外预制、场内装配化施工，这也是综合管线预制化的提前试验，以便查找不足，总结经验。（2）BIM技术助力砌筑工程数字化管理。应业主要求，全线统一预留墙体通风、电气、水管的预埋孔洞，此方案对管线要求高，要求管线预留位置准确。各站对管线涉及的各个墙体进行开洞，洞口尺寸根据规范、施工图集制定。洞口自动生成后，各站BIM负责人对孔洞进行调整，根据现场施工原则以及考虑现场施工便利，将预留孔洞合并，同时对预留洞口与构造柱交叉处或管线进行调整，确保洞口可实施性与合理性，提高洞口及管线观感质量。

4BIM预制化技术应用优势

运用BIM三维建模进行碰撞调整并导出加工图纸的功能实现了综合管线的工厂预制加工，现场装配化施工，对工程质量、安全及经济效益的提升有很大帮助。

4.1提升工程质量

管线加工由在施工现场敲敲打打的小作坊式转变为工厂流水作业，尽最大可能实现机械化生产，减少了人为因素的干预，提高了制作精度，进而提升了施工质量和观感质量。

4.2缩短现场施工工期

管线的加工图纸由BIM模型进行导出，在工程前期策划安排上，调整施工生产顺序。现场施工上道工序时或者更早的工序，完成BIM模型的调整，交由预制加工厂提前进行加工，从而实现材料等工序，进而减少现场的施工时间，提高了施工效率。

4.3减少安全事故发生的概率

将管线生产任务移至加工厂进行，提升了生产人员的作业环境，减少了现场临时用电、小型机具的使用时长，同时减少了现场的高处作业及交叉施工的时间，降低了触电、机械打击等安全事故的发生概率。

4.4节约施工现场的加工场地

一般地铁工程站内施工空间有限，各个专业都提前规划相应的施工区域及材料堆放区域，现场加工空间很难得到满足。本项目通过BIM技术实现管线工厂预制化，从根本上解决了这个问题。

4.5减少工程材料不合理的损耗

现场加工时，作业人员对加工用料没有进行统一安排，即取即用，看似方便了施工，实则在操作中避免不了出现长管乱截、大材小用等现象，造成材料的极大浪费。而工厂预制化实现管件集中排版、剪裁，尽量减少边角浪费，实现规模化生产效益，节约了材料，降低了成本。

5结语

公司以本项目为试点，全面推广BIM技术的应用，使一大批年轻的技术人员掌握了BIM软件应用技术，从工程的筹划、实施、成果的展示都积极应用BIM技术，充分展示了BIM技术的优点，也是对传统施工技术能力的补充。应用BIM技术最终实现施工预制化加工，装配式施工，可在装配式施工领域形成新的技术储备。

参考文献：

[1]胡金杰，秦久运，张民才.BIM技术在地铁机电工程施工管理中的应用[J].暖通空调，2019（10）：21-26.

[2]郑健，宁宁.BIM技术在地铁机电安装施工管理中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2019（9）：89-93.

[3]汤黎，邓超，张宇天.BIM技术在某地铁工程中的应用[J].湖北工业大学学报，2017，32（4）：101-103，114.

作者：张昭 单位：中交一航局安装工程有限公司