BIM技術(shù)在鐵路站房機電管線的應用
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1傳統(tǒng)設(shè)計的不足
傳統(tǒng)設(shè)計的不足主要有以下3點[1]：（1）專業(yè)協(xié)同性不強；（2）效率不高；（3）信息不全面。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計師通過二維圖紙出圖，僅能夠表達單一截面或局部信息，破壞了設(shè)計的整體性、連續(xù)性和一致性，很難表現(xiàn)機電管線系統(tǒng)的整體情況，難以避免管線的碰撞問題、凈高要求不足、檢查施工作業(yè)空間不夠等情況，從而導致施工時出現(xiàn)拆改返工和浪費材料的現(xiàn)象，影響成本控制及施工質(zhì)量，拖延工期。
（1）BIM具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點[2-3]。BIM技術(shù)能夠?qū)鹘y(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)化為與實際工程等比例的，包含全部工程信息的三維模型，使人更直觀快速地了解整個工程，實現(xiàn)各專業(yè)工作的協(xié)同管理性。（2）通過BIM技術(shù)能夠查找管線的“錯漏碰缺”等錯誤，配合虛擬漫游功能，模擬確定合理的施工方案[4]。從而大幅度優(yōu)化管線綜合排布，提前解決管線碰撞問題，滿足工程的凈高要求、預留足夠的檢修空間、充分考慮管線和支吊架的安裝空間。減少施工階段可能存在的錯誤造成的返工，有效縮短工期，節(jié)約成本。（3）通過三維BIM模型進行技術(shù)交底，能最大程度地提高施工的準確性，確保滿足業(yè)主的需求。
3BIM技術(shù)的實際應用
3.1工程概況
北京某高鐵站房建筑總規(guī)模為13.47萬m2，融合了鐵路、地鐵、市政、公交以及相關(guān)配套設(shè)施，鐵路站房與城市地鐵、市政換乘設(shè)施同步實施。地下兩層，地上兩層，局部地上三層。其中地下二層為地鐵線站臺層及設(shè)備用房層，地下一層為城市通廊、國鐵與地鐵的換乘空間、地下車庫等，首層為國鐵進站廳、站臺層和新建地鐵線站臺，二層為高架候車層，局部三層為商業(yè)服務。
3.2BIM技術(shù)應用準備
3.2.1BIM應用軟件的選擇
目前BIM建模軟件有很多，經(jīng)多方對比，最終選用Autodesk公司開發(fā)的Revit2016軟件。Revit2016具完善的結(jié)構(gòu)、建筑和機電模塊，建模功能全面。選用NavisWorksManage軟件進行精確的碰撞檢測，同時進行動態(tài)的四維進度仿真和照片級的模型渲染。
3.2.2BIM人員組織
項目成立專門BIM部門，部門主管1人，負責編制BIM應用的整體實施規(guī)劃，與項目參建各方一線人員交流協(xié)調(diào)，組織配置和更新BIM相關(guān)的數(shù)據(jù)集。建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)組2人，設(shè)備管線專業(yè)組2人，虛擬現(xiàn)實綜合組1人。各專業(yè)組職責包括負責完成本專業(yè)BIM模型構(gòu)建，在三維協(xié)同環(huán)境中完成本專業(yè)BIM模型修改，完成BIM主管交給的其他工作。
3.3BIM模型構(gòu)建
3.3.1模型構(gòu)建標準要求
建立統(tǒng)一的構(gòu)件命名及模型精度標準，方便后期模型碰撞檢測、優(yōu)化定位。統(tǒng)一命名為：區(qū)域樓層-系統(tǒng)名稱，如AF1-給水。各專業(yè)模型設(shè)置成不同顏色，并進一步細化分類及精確定位，如添加類型、尺寸、位置、用途、編號等信息。
3.3.2綜合模型構(gòu)建
通過鏈接的方式將建筑結(jié)構(gòu)模型鏈接到機電模型中，作為參考，從而將整個工程的全部信息統(tǒng)一整合[5]。在最終模型建立后，將各專業(yè)的模型與二維圖紙進行對照，保證不出現(xiàn)管徑、命名、位置標高等錯誤，不出現(xiàn)路由走向、多管少管等方面的問題，同時依照建模標準進行查缺補漏。
3.4碰撞檢測
3.4.1碰撞分析
應用NavisworksManage軟件的“ClashDetective”功能進行專業(yè)內(nèi)及各專業(yè)間的碰撞檢測及協(xié)調(diào)工作，碰撞檢查包括給排水、暖通、電氣設(shè)備、管道之間及與結(jié)構(gòu)、建筑之間的碰撞[6]。但是站房內(nèi)部管線實體數(shù)量龐大，排布錯綜復雜，若一次性全部進行碰撞檢測，計算機運行速度和顯示會非常慢。所以本項目按照施工進度采取分區(qū)、分階段進行碰撞檢測。本項目應用BIM技術(shù)對管線進行碰撞檢測，形成了碰撞報告。共檢查出碰撞點1萬余處，其中管線綜合碰撞8000多處。
3.4.2優(yōu)化解決
利用BIM技術(shù)將管線由上到下、由大管到小管進行優(yōu)化，優(yōu)化原則為：（1）管線相對位置一般原則：電上、風中、水下；（2）管線避讓原則：電讓水，水讓風，小管讓大管、冷水管讓熱水管、有壓讓無壓，重力排水管優(yōu)先；（3）盡可能減少翻彎、距離就近、美觀整齊；（4）考慮工作面空間及檢修空間的問題，確認凈空高度，高效利用空間；（5）管道較多的情況下采用綜合支吊架，統(tǒng)一支架。
3.4.3綜合管線碰撞檢測流程
BIM綜合模型經(jīng)過碰撞優(yōu)化后將大幅提高施工效率和工程質(zhì)量，利用BIM技術(shù)進行碰撞檢測的流程。
3.5優(yōu)化出圖
根據(jù)碰撞檢查、優(yōu)化解決后，從三維模型中直接導出帶有準確、清晰標注的平面圖和任一部位的剖面圖，可用于直接指導施工。按專業(yè)劃分，分專業(yè)出圖，不同專業(yè)的管道、管件等構(gòu)件要求出圖顏色統(tǒng)一。
3.6BIM技術(shù)指導施工
3.6.1四維模擬施工
BIM技術(shù)中的四維模擬施工是將BIM模型與建筑信息結(jié)合起來，實現(xiàn)施工的可視化[7]。施工模擬主要由工作分解、進度計劃及模擬視頻3部分構(gòu)成的。通過對施工的模擬，實時分析項目進度計劃，對進度計劃進行優(yōu)化處理，各專業(yè)施工人員提前進行相互協(xié)調(diào)，優(yōu)化物資和機械的現(xiàn)場布置，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[8]，通過對施工進度和施工質(zhì)量進行實時監(jiān)控，提高施工現(xiàn)場管理的效率。
3.6.2可視化交底
對綜合后的管線模型制作施工模擬視頻，并針對管線比較密集且復雜的地方，比如一層夾層空間，采用三維模型或視頻進行施工交底，使施工人員更方便理解施工情況。是夾層洞口的BIM排布優(yōu)化圖和施工后的現(xiàn)場圖。同時可以導出剖面圖并制作成二維碼，張貼在現(xiàn)場以便工人隨時查看。還使用VR軟件，讓業(yè)主可以真實地在施工現(xiàn)場進行漫游，從真實視角感受最終成品的情況。
4結(jié)束語
本文介紹了某高鐵站房機電工程應用BIM技術(shù)的實例。通過應用BIM技術(shù)，有效對施工進度與質(zhì)量安全進行管控，極大地減少了機電管線安裝施工中可能出現(xiàn)的碰撞問題，提高了施工效率，最大限度縮短了工期，降低了因錯誤而變更所額外增加的成本，減少了材料的浪費，提高了經(jīng)濟效益。BIM技術(shù)因其本身的三維建模和強大的信息整合功能，優(yōu)勢和價值日益顯現(xiàn)。未來，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應用一定會越來越重要。
作者：胡瓊宇 李國華 王治全 高朋朋 裴書虎 單位：中鐵建工集團諾德投資有限公司 中鐵建工集團有限公司北京分公司