BIM技术在地铁机电工程安全文明施工中的应用

时间：2024-07-28

徐文忠

(中国华西企业股份有限公司安装工程公司，四川成都 610071)

在城市地铁工程中，招标人往往将机电工程与主体工程分别单独进行招标。当中标的机电施工单位进场时，主体工程已经完成并会按照合同规定将施工场地移交给机电施工单位，由机电施工单位负责地盘管理。施工现场的临时设施、安全文明的防护等都需要由机电施工单位另外自行搭建。地铁车站的施工场地面积非常大，地下车站内的施工条件差，工期又紧张，施工作业人员多，同时还与其他专业承包单位交叉作业点多。对于单独承建机电工程的专业安装单位来讲，在建筑工程中，这些设施往往都是由建筑总承包单位负责搭建，机电施工单位一般很少涉及到施工总平面的布置和临边洞口的安全防护。而且，建设单位和当地政府职能部门等都高度重视，对地铁项目现场施工要求极高。机电施工单位将面临着如何确保施工现场的安全文明施工，这将是一种极大的考验。本文主要总结了在广州市轨道交通七号线一期2标段(汉溪长隆站、钟村站)机电工程总承包工程、广州市轨道交通九号线一期清塘站机电工程总承包工程、长沙市轨道交通3号线一期机电设备安装及设备区建筑装修工程第一标段(由洋湖湿地、洋湖新城、阳光站、山塘站组成)的施工中，通过组建自有BIM技术团队，充分利用BIM技术优势对施工现场临时设施布置、安全文明防护、临时用水用电等进行辅助管理，有效地确保了施工现场的安全文明施工，提高了安全管理效率。在这三个工程中，BIM技术在安全文明施工方面的具体应用如下：①临时设施的布置；②施工临时用水用电的布置；③现场临边洞口的安全风险分析和安全防范措施；④利用“三维”技术进行可视化安全技术交底；⑤进行WBS拆分和编制派工单，结合门禁和视频监控系统对进出场人员进行有效的安全管理；⑥重要施工工序的动画模拟，直观地反应出施工安全隐患；⑦在BIM基础上，通过VR虚拟现实技术进行安全体验。

1 利用BIM三维模型，合理规划和优化施工现场临时设施的布置

在城市地铁机电工程项目中，临时设施如办公区、宿舍、食堂、加工区等是不允许搭建在地铁车站的施工区域内，一般由建设单位指定地面上的空地并提供给施工单位使用。同时施工合同也约定临建的搭设要求，临设的搭建情况对周边环境和社会的影响非常大。为了有效利用场地、优化及合理布置、更好的展示公司形象，BIM技术团队和项目技术人员共同一起，先进行三维模型虚拟布置，经综合考虑和优化后，报送建设单位和现场监理单位审批，再进行现场搭建工作。通过BIM技术将抽象的平面布置图转换成直观的立体三维模型图，大大提高了施工场地设计的效率，也充分展示出公司的品牌形象。本工地临时设施的三维模型布置和现场布置如图1所示。

图1 利用三维模型合理规划、优化临设的布置

2 通过对临时用水用电的三维模型布置，避免因施工交叉造成拆除和重建

先通过BIM三维模型进行虚拟布置和搭设，合理规划地铁车站内临水、临电、临时消防设施，将临时动力配线、照明配线、视频监控线等所有站内临时线缆集成在综合线槽中，同时还充分考虑了施工进度、施工工序和交叉施工的影响，采用三维模型漫游方式，更直观地反映出临水临电的搭设是否合理、美观，从而彻底解决了现场临时用水用电杂乱的状况，做到了在施工期间不需要再移动和拆除，节省了人力、物力。临时用水用电的模型和现场布置情况见图2、图3。

图2 临水临电和安全防护的三维模型及现场布置

图3 临时用电的三维模型及现场布置

3 利用三维模型进行安全风险分析和采取有效的安全防范措施

在BIM模型中预先识别出施工现场的各类安全风险点，就更能准确地进行风险评估和制定有针对性的安全措施，并先在模型中进行安全防护，将之布置的更加完善,有效地解决了传统管理模式的随意性、计划性不强、依赖管理人员的识别以及对风险认识不明确等不足。安全风险分析见图4、安全防范措施见图5、现场安全防护见图6。

图4 安全风险分析

图5 安全防范措施(模型)

图6 施工现场安全防护和标识的布置

4 利用BIM模型和动画漫游，直观、形象地对施工人员进行可视化安全技术交底

在广州地铁7号线的机电工程施工中，对施工范围内所有主体、机电、装修等各专业采用Revit软件创建三维模型，实地测量主体数据，查阅材料设备资料，合理利用空间以及运用成品支架，通过利用软件的智能碰撞检测功能以及实施“三结合”(BIM 技术“三结合”包含两个涵义：从参与者来讲是 BIM 工程师、项目管理人员、劳务作业人员在技术、经验方面的三结合；从信息表现形式来讲是 BIM 三维模型、二维设计图、施工现场实际情况的三结合)，经过充分的讨论、审核、调整、优化，最后确定最优施工方案。在搭建前，利用三维模型和动画漫游方式对施工人员进行详细的讲解，让施工人员直观感受施工现场临边洞口的位置、安全防护要求、安全控制的要点和难点。项目部进行可视化安全和技术交底见图7。

图7 直观、形象的可视化交底

5 对BIM模型进行分解、合理的WBS拆分、按进度编制派工单，通过门禁和视频监控系统对进出场的施工人员进行有效管理

在地铁机电工程施工过程中，交叉作业的专业施工单位多、人员复杂且隧道空间又长。在建设单位所搭建的轨道交通信息模型管理平台基础上，先对实体BIM模型分解，合理进行WBS拆分；再按施工进度编制派工单，结合门禁系统对人员进出场进行管控以及对施工区域的安全管理。派工单的生成、协同管理以及以派工单为核心的管理模型见图8、图9，轨道交通信息模型管理系统见图10。

图8 派工单的生成和控制

图9 以派工单为核心的管控模型

图10 轨道交通信息模型管理系统

6 通过对复杂设备机房的动画模拟安装，优化施工方案，确保了施工安全

地铁车站的空调机房空间比较狭窄，机组设备和管线布置比较复杂，如何合理排布成为机房安装的一大难题；BIM技术能够将施工方案进行动画模拟对比，直观、形象地反应出施工情况、安全状态以及存在的风险，为选取更优的施工方案提供了决策依据，公司利用BIM模型对机房进行优化布置，安排合理的施工顺序和采取有效的安全防护措施，确保了施工安全，保证了节点工期和工程质量。空调机房的动画模拟安装截图如图11所示。

图11 施工工序的动画模拟