BIM技术在地铁机电工程中支吊架安装上的应用

汪剑，朱人平

（1.上海振华重工电气有限公司，上海 200125；2.上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司，上海 200125）

1 BIM技术概述

1.1 BIM技术的含义

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，而BIM技术是一个概念，是将建筑工程全寿命周期内的建筑工程信息整合到所建立的单一BIM模型之中。BIM技术在传统2D平面绘图的基础上，加入空间因素形成3D模型，再融入时间进度信息和成本造价信息，可形成3D模型+1D进度+1D造价的五维建筑信息模型[1]，具有广泛的应用前景。

1.2 BIM技术的特点

BIM技术作为一项新的技术，有其独特的优越性，为建筑产业带来了全新的流程变革，改变了传统2D平面绘图工作流程的诸多弊端，提升了BIM技术应用的价值，具体特点表现为如下几方面。

1）可视化：BIM技术提供了可视化的思路，将以往各专业相互独立的平面图整合为单一简单易懂的三维立体实物图形直观地展示在人们的面前，是一种能够在构件之间形成互动性和反馈性的可视化。

2）协同作业：BIM的工作流程是将让所有项目参与人员一起协同作业，同步所有作业是传统作业所不允许的。BIM技术改变了现今建筑产业的普遍做法，增进了工程中各团队之间的协同作业，更将之前各自为战的专业纳入统一平台进行信息整合。

3）参数化：BIM技术运用数据库的形式及参数化构件的概念有别于传统的2D平面绘图概念及工作流程。使用BIM软件可以轻易维护材料的数量和工作流程，不同于以往需要人力来估算材料数量，不仅时间与流程准确，在某一方修改项目模型或是变动数量时，其他相关的图面也可以即时地自动更新。

2 地铁机电安装工程概述

2.1 地铁工程的组成

城市地铁工程主要由土建工程和系统工程2大部分组成。其中，土建工程又分为车站（主体结构、附属结构和砌体建筑）和区间土建工程；系统工程又可分为轨道系统、通信系统、信号系统、供电牵引系统、屏蔽门系统、防灾报警（FAS）系统、设备监控（BAS）系统、自动售检票（AFC）系统、电力监控（SCADA）系统、人防系统、车辆段及车辆系统、通风与空调系统、给排水系统、消防系统、动力照明系统，以及控制中心、电梯和自动扶梯等。

地铁机电安装工程主要由通风与空调系统、给排水系统、消防系统和动力照明系统组成，因BIM技术的引进，车站内的墙体砌筑工程也划归到机电安装工程内，这样可以改变传统的施工工艺，建筑墙体一次砌筑成型，减少施工工序。

2.2 地铁机电安装工程的特点

地铁机电安装一般在土建主体结构完成之后。在施工之前，需要对土建结构、隧道进行实地勘察，对土建施工过程中可能出现的位置偏差进行测量复核，以确保土建结构的尺寸、位置符合设计要求。

机电安装专业管线多且排布密集，需要采用管线综合技术进行排布，施工作业难度大。除机电安装系统自身的管线外，还有列车的牵引系统、接触网、通信系统、信号系统、FAS系统、BAS系统等专业管线，致使安装空间更加狭小，进一步增加了机电安装的难度。

地铁工程整体施工周期较长，但留给机电安装工程的时间比较短，施工工期相对比较紧张，工程中的材料设备及控制系统一般都是比较先进的，且系统多、控制点多。在设备及系统安装完成后，需要进行深度全面的调试工作，以达到尽可能早发现系统中存在的问题的目的，因此，调试工作量相当大，质量要求高，需要具有较高技术水平的工作人员来完成，对专业技术管理人员的要求也更高。

3 BIM技术地铁机电工程支吊架安装中的应用

在传统的施工模式中，管线的支吊架采用图纸测量、现场加工制作、安装的方式，遇到管线未考虑到或支吊架碰撞等情况，需将已安装的支吊架取下，再重新进行测量、制作、安装。需要在现场划分出材料加工区，不利于现场的规划和文明施工管理，支架制作过程中焊接作业也会给施工场地带来污染问题。将BIM技术运用到地铁机电工程支吊架的安装上，可以在BIM模型文件中布置支吊架的形式、数量及安装位置，导出BIM成果文件，然后在预制化加工厂制作完成，以成品支吊架的形式运至施工现场，现场再按照BIM模型导出的安装位置图进行支吊架的安装[2]。能够有效地改善传统模式的不足，避免碰撞问题，节约施工成本，缩短施工工期。

3.1 支吊架划分及设置原则

地铁机电安装工程中的支吊架形式主要为综合支吊架、组合支吊架和末端支吊架。支吊架沿管线方向每隔2m设置一副支吊架，局部干涉时可小于2m。

1）综合支吊架：设备区走廊内各专业管线较多，且安装空间狭小，各专业管线单独设置支吊架施工比较困难，采用综合吊架的形式可以很好地解决这个问题。

2）组合支吊架：公共区水管和桥架在同一垂直面上，采用组合吊架的形式，可以减少支吊架的布置数量，节约材料和安装空间。

3）末端支吊架：未落在综合支吊架和组合支架上的独立风水电专业管线，设置末端支吊架。

4）区间支架：设置在隧道区间，用于区间水管及电缆桥架的支撑和固定。

3.2 支吊架布置成果文件

利用建模大师（机电）软件在模型中沿管线方向逐个设置支吊架，并在支吊架旁设剖面，对支吊架进行调整并编号，规格形式相同的其编号也应相同，便于统计加工。支吊架设置完成后导出BIM成果文件，成果文件包含支吊架平面布置图、支吊架明细表和各编号支吊架的剖面图。

1）支吊架平面布置图。从模型中导出DWG格式的支吊架平面布置图，在CAD中将建筑底图灰显，再将支吊架平面布置图与建筑地图重合，标注支吊架位置信息，生成施工用的支吊架平面布置图。

2）支吊架明细表。支吊架明细表从模型中导出时只保留支架的编号、数量及注释等信息，其余用于筛选的参数隐藏，生成简洁明了的支吊架明细表清单。

3）各编号支吊架剖面图。将各支吊架的剖面图在模型中按照明细表的顺序排列，再将图纸导出，对缺失的尺寸信息进行标注，生成提交版剖面图。

3.3 支吊架预制

预制化加工厂在支吊架BIM成果文件的基础上对其进行深化设计，选取支吊架原材型号规格尺寸，并提供受力分析报告，经设计院和施工单位确认后，再依据深化后的图纸进行预制生产加工。图1a、图1b为深化设计前后的综合支吊架剖面图。

综合支吊架考虑调整的灵活性，采用可调刚性支吊架的形式，而组合支吊架、风管支吊架、水管支吊架、桥架支吊架和区间支吊架采用固定支吊架的形式，用型钢黑材焊接加工成型，再运送至镀锌厂整体镀锌，可以很好地保证支吊架的抗腐蚀性能。

图1 支吊架剖面图

3.4 支吊架安装

施工现场依据支吊架的平面布置图，提前在施工现场对各支吊架进行测量放线定位，确定各支吊架的安装位置，然后对螺栓安装位置进行钻孔并安装膨胀螺栓，成品支吊架运送至施工现场后，按编号将其分别运放于其所在的平面位置，最后再逐个进行安装固定，直至所有的支吊架安装完成。

4 结语

BIM技术在地铁机电工程支吊架中的应用只是很小的一块。随着BIM技术的发展，其在建筑行业中的应用也越来越广泛，表现出了强大的生命力，受到了建筑行业的青睐。地铁机电安装工程作为建筑行业中的一部分，又有着其自身的特点，施工周期较短，涉猎的专业范围广，影响因素多，交叉施工现象严重等。探索BIM技术在地铁机电安装工程中的应用落地，对改进传统的工程管理模式和施工理念有重要的意义。