BIM技术在地铁车站冷水机房管道预制施工中的运用研究

江苏省常州市轨道交通发展有限公司 江苏 常州 213000

1 引言

随着城市交通的不断发展，地铁在城市中的地位更加重要。地铁车站建设是一个较为复杂的系统工程，地铁施工过程中，牵涉到的专业较多，不同功能和用途的管线也存在相互的交叉，为了避免因管线设计和安装不合适导致返工，给施工建设进度带来影响，施工方纷纷采取了BIM技术。BIM技术(建筑信息模型)通过数字信息技术将施工中的建筑进行仿真模拟，是一种广泛应用于设计、安装和管理的数字化方法，通过此种信息化的管理方法，可以有效保证施工的效率和质量。本文主要结合地铁车站的冷水机房管道预制施工过程对BIM技术的应用进行说明。

2 工程概况

勤业站车站有效站台中心里程为SK3+500.153，全长280.85m。车站有效站台宽度为度为13m，车站中心里程处覆土厚度为2.70m。该车站的冷水机房位于车站西侧的站台内部，提供车站的空调用冷源。机房内部设置有冷水机组2组，冷冻水泵2台，冷却水泵2台。由于空间的限制，机房内部除空调水系统外，还存在通风设备、管线及给排水和消防管线，管线和辅助配件相对较多，因此在进行设计安装之前需要对其进行布局优化，避免出现因管线设计不合理导致出现返工，影响整个项目的施工进度。

针对此工程的实际特点，可以看出此工程中机房管道系统的安装存在以下几个重难点：

(1)由于涉及的管线相对较多，设计人员如果仅通过二维的平面设计图进行空调水系统管道进行设计，很容易出现差错。另外，管线的管件数量较多，容易出现统计错误。

(2)管线的层数较多，包括暖通风管、照明桥架、空调水管和制冷设备管线等，管道的排布设计除了能够保证不同功能管线相互不干扰，还需要考虑安装和后期运维的便利性。如果不进行三维管线设计，可能出现在实际施工中边施工边修改设计，易造成工期的延误。

因此，可以通过BIM技术对管道和设备进行3D模拟，通过三维设计管线的布置，进行管线的模拟预安装，可以提前发现问题，优化设计方案，保证施工的进度。

3 在冷水机房管道安装中的应用流程

(1)BIM模型建立。在运用BIM技术对建筑模型进行设计的过程当中，建筑物当中的每一个元素都会使用一个合理的具体参数来代替。在具体模型还没有完成之前要对冷水机房整体系统进行一个科学、有效的评估工作，然后依据系统实际情况进行相应材料及其数量的合理采购，以此来有效提高此安装工程项目的整体质量和效率，进而提升其施工中各项相关数据的精准程度。此工程项目中是一个包含多个子模型的集成BIM三维模型。

(2)用于碰撞检测和布局设计。BIM技术用于机电项目施工中可以进行管线设计的碰撞试验，从而检测管线设计的合理性。要先由专业技术工作人员依据主管线比较差的部分进行专业标高角度的确定，继而利用专业计算机软件绘制出相应的精准的剖面图。然后再利用BIM技术对施工整个流程进行合理的优化，最终实现智能化模型的精准构建。最后安排专业的施工人员依据具体建设元素参数进行施工图的设计与绘制，由此就完成了碰撞检测工作。

(3)优化设计。根据碰撞后的结果对于管线的设计进行再次优化，一般需要进行多次碰撞试验和多次的管线设计优化才能得到最终的设计图。

4 在冷水机房管道预制施工中的应用

按照上述介绍的施工流程完成建筑结构模型和风水电模型的建立，主体建筑和结构模型建模过程中，要根据现场施工的实际情况进行设计，建模过程中要结合施工中所作的变更进行及时的修正。建筑结构和风电水模型建立完成之后，需要对管道支架进行深度优化。由于冷水机组的各系统管线错综复杂，一张完整的管线3D效果图难以对施工过程起到明确的指导作用，因此将机房内的各系统进行拆分，以空调水系统为例，可以将空调水系统进一步拆分为冷冻供水、冷冻回水、冷却供水和冷却回水四个方面。通过现场对尺寸进行复核后，对固化后的管线进行编号，如图1所示。然后统计各系统的管道直径、长度和标高参数，进而对管道进行提前的预制，预制完毕的管道运到现场后根据3D效果图进行组装焊接。此方法相对于现场配管边测量边放样的方法可以有效节约配管的时间，缩短工期。

图1 冷水机房管线3D效果图

另外，BIM技术最大的优势就是通过可视化的方式解决一些抽象的问题，随着建筑物的规模和复杂程度不断增加，设计师难以仅通过想象进行深度分析和交流，BIM技术的出现为实现可视化操作开辟了广阔的前景，其附带的构件信息为可视化操作提供了有力的支持，不但使诸如应力等一些较抽象的信息用可视化方式表达出来，还可以将设施建设过程及各种相互关系动态的表现出来。

5 结语

BIM技术可以有效解决复杂机电安装过程中的管线设计问题，能通过可视化的3D模型对安装中可能出现的问题进行预演，有效保证施工的质量和效率。同时BIM模型除了可以描述设施的3D几何信息和拓扑关系，还能够描述完整的工程信息。能够实现信息的协调性管理：一方面可以实现数据之间一致性、实时性的关联的创建；另一方面可以在各种实体关联之间实现智能互动。正是BIM技术的这四个特点大大改变了传统建筑业的生产模式，利用BIM模型，使建筑项目的信息在其生命周期中实现开放式共享，高效率传递，为建设项目各个阶段中的所有决策及生产管理提供可靠的信息基础。