BIM技术在大型高铁综合客运枢纽机电安装中的应用

龙道杰，王步云

（中铁四局集团管理研究院，安徽合肥 230041）

0 引言

随着BIM技术作为建筑行业一项新技术、新工艺的不断推广，大量的建筑企业通过不断探索与实践，特别是与设计、施工过程的深入融合，积累了宝贵的应用经验，为机电安装优化、安全分析提供了更加有效和可靠的技术手段［1-2］。

基于BIM技术提前进行设计图纸侦错，同时三维模拟分析能够有效规避机电安装过程中的管线交叉碰撞、管线排布混乱、安装不符合规范等现象，能避免返工造成的经济损失和工期延误、以及传统管理造成的质量缺陷，达到设备排布合理、管线走向整齐美观，同时提高机电安装效率与质量［3-5］。

1 项目概述

1.1 工程概况

淮安高铁综合客运枢纽工程位于淮安市生态文旅区，是连接连镇高铁、徐盐高铁、宁淮城际铁路、淮蚌城际铁路、京沪高铁二线5条高等级铁路的全国铁路客运枢纽站，是快速连通苏北、苏中、苏南的交通枢纽和换乘中心，项目占地面积约17万m2，总投资约150 613万元。

项目包含站前广场及地下空间工程，站前广场占地面积约5.7万m2，地下空间为地下3层钢筋混凝土结构，总建筑面积187 196.7 m2（其中人防工程16 310 m2），长225 m、宽256 m。负1层为社会停车场、出租车蓄车场及公交车站，高6.0 m；负2层及负3层为社会车场、高4.2 m，共有2 000多个泊车位，可实现高铁、社会车辆、城市轨道交通等多种交通方式的无缝换乘。淮安高铁综合客运枢纽工程效果见图1。

图1 淮安高铁综合客运枢纽工程效果图

1.2 技术难点

（1）项目为大型地下空间工程，内部交通疏散线路复杂，需同时满足公交车辆、社会车辆通行要求，对机电管线安装净空要求控制严格。

（2）机电安装体量大、专业多且管线排布交叉密集。机电专业含变配电系统、强弱电系统、消防与给排水系统、暖通空调系统、电梯系统、智能化系统等各类机电设备1 492台套和相应管线。

（3）项目工期紧张，实际施工仅1年（机电安装仅3个月），采用多家施工队伍交叉作业增加了管理难度。

1.3 措施

针对以上技术难点，采用BIM技术辅助现场管理，提出以下措施：

（1）通过建立机电全专业项目，对项目重点区域进行净空分析与检查，保证净空达到设计通行要求。

（2）整合机电BIM模型，针对机房出口、车道上方、管道井内部等管线密集区域进行碰撞检查分析，提前解决管线交叉现象，合理排布管线走向。

（3）根据各个施工队伍的作业范围，将BIM模型拆分成若干区域，明确各自施工范围与管线预留接口位置，合理安排工序工时，避免作业冲突。

2 机电BIM应用原则

2.1 机电深化原则

（1）满足深化设计施工规范。机电管线综合应保持各专业系统设计原意，保证各个系统正常使用功能。满足业主对建筑空间要求及建筑本身的使用功能的情况下，遵循大管优先布置、临时管道避让长久管道、有压管道避让无压管道、金属管道避让非金属管道、附件少的管道避让附件多的管道、管线交叉考虑低成本管道翻弯等要求［6］。

（2）合理利用空间。机电管线的布置应在满足使用功能、路径合理、方便施工、尽可能降低施工成本的原则下集中布置，系统主管线布置于公共空间区域。

（3）满足施工和维修空间。充分考虑系统调试、检测和维修等要求，合理确定各种设备、管线、阀门和开关的具体尺寸和安装空间，避免管线碰撞。

（4）满足装饰吊顶。机电管线综合布置应充分考虑机电安装完成后各个区域的净高要求，特别是走廊、商业区域，在无吊顶区域（如车库、设备房等）管线整体排布整齐、合理、美观。

（5）保障结构安全。机电管线需要穿梁、穿一次结构墙时，管线宜位于梁体中部1/3处，即管洞上下距梁顶、底不小于1/3梁高，并经过结构设计师同意方可梁上留洞，保障结构的绝对安全。

2.2 BIM应用流程

机电建模首先确认所有管线的大体标高，根据项目地下通车要求，管线安装最低净空不得小于2.2 m，因此确定“桥架最上层、水管在中间层、风管在底下层”的管道分层，在此基础上再进行建模，避免了后期调整的大量工作。

（1）专业协同建模。初步排布方案确定后，各技术人员通过协同链接的方式进行建模，建模团队在同一个样板文件中建模，保证建模标准统一、成果一致。

（2）合模、管线调整。各专业建模完成后，再对各专业模型进行整合，并对每层管线的横向管道进行移动保证不重叠，对纵向碰撞进行翻弯调整、避让，解决同层管线的碰撞，对于非同层管道，基本不用考虑交叉碰撞问题，调整完成后再结合软件净空分析、碰撞检查结果逆向调整管线，直至满足施工要求。机电BIM应用流程见图2。

图2 机电BIM应用流程

3 机电BIM技术综合应用

3.1 净空分析

在设定的最低净高要求下，整合机电管线综合模型，利用Fuzor软件净空分析功能，查找计算建筑区域内管线最低高度。其中针对车道、机房、管道井、地下一层精装修区域等管线安装密集、安装高度要求严格的重点区域进行详细检查，通过三维视图剖切、管线综合标注等方式直观展示管线层高是否满足要求，并结合人员行走漫游系统性检查楼层管线排布，实现空间利用最优化（见图3）。

图3 基于BIM技术的净空分析

3.2 碰撞检查

通过Revit建模软件分专业建立通风、空调、防排烟、给排水、消防喷淋、电力照明专业三维模型并输入相关信息，在建模过程中尽量不对管线进行翻弯，保证同类管线处于同一标高，支管先不与主管连接，这样便于后期管线的整体调整（见图4）。整合机电各专业管线后，将模型导入Navisworks软件进行碰撞检查，根据碰撞结果对管线进行翻弯调整。同时将碰撞说明同步提交设计单位，提前固化图纸，避免施工过程中的频繁变更造成工期延误［7］。

3.3 排布优化

根据管线净空分析、碰撞检查结果，最后对管线进行优化调整（见图5），在不影响管线功能的前提下通过局部调整管线走向的方式避免出现集中交叉情况，当管线无法移位时，可以改变风管长宽比，但是不能改变风管截面积。过程中需要结合设计单位设计变更意见进行综合调整［8］，实现管线排布的最优化，最终将优化模型用于施工指导和作业交底，为项目管理提供技术支持。

图4 基于BIM技术的碰撞检查

图5 基于BIM技术的排布优化效果

3.4 工厂化预制

通过导出BIM深化模型中管道的类型、管材、壁厚、长度等信息，形成管道预制加工图。并将加工图纸送至工厂进行数字化加工，数字化自动控制机床能够自动识别处理BIM系统生成的预制加工图纸，管道预制加工完成后送至现场安装。结合BIM技术的管道预制加工能够最大限度地避免施工中出现难以重复利用的管道下脚料，同时避免材料在施工现场的二次加工，缩短工期。

3.5 工程算量

基于BIM技术的工程算量是在BIM模型基础上，快速提取模型参数信息，在建模过程中需要同步录入管线尺寸、规格、材质等参数，根据软件设置的相应预留或扣减计算规则，将机电安装工程所用材料、构件快速、精确的按照不同专业、不同施工进度安排、不同楼层等分类汇总工程量，BIM高效准确地工程量统计方式，为工程造价管理提供精确数据，为项目的商务策划奠定基础。通过反复完善BIM数据模型，使其更加贴近于现场实际工程，在竣工结算中可以直接利用模型中的工程量数据作为竣工结算基础数据，充分利用BIM技术在机电安装工程的应用，有效提高工作准确度和效率。

4 结束语

淮安高铁综合客运枢纽工程利用BIM技术建立了设备、暖通、给排水、电气、装修装饰等机电管线综合模型。在施工过程中依托BIM模型完成了管综优化、管线预制加工与工程量统计。BIM技术在机电安装中的深入应用，有效解决了管线交叉造成的频繁拆除返工问题，同时管线预制的应用整体提高了机电安装效率与质量，可为其他大型高铁综合枢纽工程的机电安装BIM深入应用提供借鉴［9］。