BIM技术在地铁机电设备安装过程中的应用

张传栋

（山东天鸿电气设备有限公司，山东 聊城 252200）

1 BIM 技术

1.1 BIM 技术含义

BIM 技术是多维（空间、时间、成本、安全性等）模型信息集成技术，涉及政府部门、业主、设计、监理、运营、维护等。此项作业方式可有效减少设计与建造中出现的差错，降低施工风险，提升工作效率，改善工程品质。

BIM 技术能够将施工阶段的数据、流程和资源高效地连接起来，实现数据的计算、查询、连接和拆解，从而为施工过程中各个环节的运行和管理带来便利[1]。BIM 技术能够有效地处理分散和其他数据的集成问题，实时地创建、管理和共享数据，为项目管理提供重要的参考。

另外，根据实际铺设管路的长度及建筑维护人员所预留场地的实际面积，对安装、维护场所进行适当布置，减少与消防设施及其他辅助设备的排水管线间的管路位置变化冲突的可能。

1.2 协同性特征

BIM 技术能够将整个建筑工程的各个环节联系起来，协同多个方面。由于地铁工程机械设备的安装工程比较繁杂，且工程工期比较漫长，一般的工程结构都是通过各种形式的接触和协作来实现的。

BIM 技术的应用与引进，使这些功能得以全面发挥，能够迅速、精确地向施工方传递地铁工程机械的相关资料，从而分享信息，提高轨道交通机械工程建设的水平。

1.3 模拟性

BIM 技术的模拟作用是对轨道交通的建模，且只对部分有关工作进行了仿真。在工程建设中，逐渐开展4D 仿真工作必须充分应用BIM 技术，并按照工程建设的具体工作方案进行[2]。

2 地铁机电工程施工管理中BIM 技术应用优势分析

利用BIM 技术，达到提升城市轨道交通机电项目施工水平的目的。特别是应用BIM 技术对地下交通机械的建设与建设周期进行分析，在工地上更加方便调节和应用高效的施工工序，加速地铁机电项目的建设进程。

利用BIM 技术实现对轨道交通机电项目的动力学模拟，覆盖了整个施工过程，便于施工单位对其进行全面了解。管理者负责对地铁机电工程建设的全流程进行控制，并根据具体的工程环境，通过模拟建模得到直观的、立体的图像。工程师可以利用3D 图像来对该项目进行细致的分析，从而全面理解该项目的施工过程。

BIM 技术使工程图纸的制作工作有很大改进，将2D 与3D 有机结合，使机电工程的施工更加顺畅，总体而言，在改变平面布局时可以利用BIM 技术对平面进行修改，从而实现对平面布局的改进。该方法简化了以往的图纸手工绘制，为地下铁路机电项目提供了便捷的就地建设。也就是说，BIM 技术是通过对轨道交通的机电项目施工进行有效管理，从而提高整个地铁的机电工程水平。

应用BIM 技术对管线维修的影响。地铁电气线路通常是在悬挂式支架上进行的，有好几种管子，排列的非常紧凑。当管线发生矛盾时，若无法确保管线间的维修间隔，则会造成作业及维修上的问题。BIM技术的可视化，能够判断在工程中紧贴管线排列的维修场地，能否达到作业与维修作业所需的作业面积，并能即时对未达到维修范围的管线进行适当调节，确保维修作业的作业范围，维持良好的施工结果，避免不必要的重复作业。

3 在地铁机电安装施工中应用BIM 技术的情况

3.1 虚拟施工，有效协同

以前，在轨道交通机电工程建设中，施工方仅对已完工的工程进行了全面的剖析与调整，并根据实际施工状况对其进行科学分析，但是这样的作业方式将会对工程的质量和工期造成很大的冲击。同时，利用BIM 技术的可视化，可以将施工全流程进行仿真，比较施工进度，使施工单位、监理单位能够全面、细致地了解项目的整体状况。应用BIM 技术，结合现场视频、施工模拟、施工计划等，能够有效管理工程安全和质量问题，减少工程的整改和返工现象。

3.2 BIM 技术的可视化展示

BIM 建模是根据各个行业的设计图纸数据建立起来的，能够全面、系统、真实地展示机械设备的结构，从而及时地找出问题所在。BIM 技术人员应认真分析水、暖、电、土建等工程设计图，建立符合工程规范的、系统化的数值模式，利用BIM 系统，分析管道、主体、管道等方面的问题，并提出相应的改进建议；采用一套有效的解决方案，解决施工过程中出现的管道冲突，减少了项目的变更，提高了项目的安装效率和安装水平。

3.3 资源共享

在地铁机电安装中，BAS、FAS、综合监控、供电等系统的建设与施工单位必须紧密合作，若仍采用常规的施工方式，施工资料相对零散，容易形成信息的“孤岛”，导致项目各方不能进行有效的信息交流和沟通，从而对施工信息和资源的利用率产生不利影响，导致施工成本增加、进度落后、施工质量不高等问题。

BIM 技术的应用，使得项目各方可以在一个平台上进行有效的项目管理，从而达到资源共享，促进各方的协作，充分发挥项目的作用，提高项目的整体质量和员工的工作效率。在进行地铁机电安装之前，采用BIM 技术对各施工过程进行仿真，当发生各种信息资源冲突时，应设计出一套行之有效的施工方案，对施工过程进行最优化，最大限度地减少信息冲突。

3.4 检测管线设计碰撞

在地铁机电工程建设中，应用BIM 技术管理地下管道的电气设备，可以达到对建筑管道的设计和测试工作的优化[3]。

3.4.1 对土木工程中各职业之间发生的碰撞进行检验，并对各行业之间的空间布局进行综合研究，尽量减少矛盾。在地铁机电安装项目的设计中，建筑单位应根据平面图进行三维空间建模，使线路布置更加科学有序，整个项目建设更加合理高效。

3.4.2 在地铁站台安装制冷室中，由于采用常规的安装方式，施工人员按图纸进行管道铺设，容易造成管线整齐度参差不齐、观感质量差等问题，导致以后的各个工艺环节均发生变化，延缓工程进程，提高工程造价。而利用BIM 技术可以将产品的结构图纸转化为具有尺寸、材质等参数的3D 建模，在装配之前对管道进行了优化，保证了装配过程中的模具精确性。同时，利用3D 模型分解图、预制件加工资料、物料表格等资料进行高精密的下料，下料后再进行加工，并粘贴代码，运送到装配点进行零裁，按照代码装配，提高了工程的质量和视觉效果，大大加快了工程进度。此外，应用BIM 技术还可以直观地观察到整条管道的装配和建造，从而使业主对整个工程的施工有一个更清晰的认识。

3.5 可视化管理

机电设备作为城市轨道交通的重要组成部分，其专业、技术含量极高，而隧道机电安装工程由于其施工条件十分繁杂，往往存在多工种、多专业交叉作业的现象，使得其成为了施工危险发生概率最高的施工地区。应用BIM 技术，可以把施工中的各种危险因素都消除在摇篮之中，从而保证项目建设的安全。另外，BIM 技术在轨道交通机电安装中的应用，可以对施工中存在的各种安全风险进行细致剖析，使得施工人员在施工中体会到了一种身临其境的感受，从而达到了可视化的管理，保证了施工的合理有序。此外，BIM 技术还能够对全项目的各个环节、全流程进行仿真，并对其进行优化和升级，使其朝着优质高效的方向发展，及时地找出管道布置过程中出现的不合理现象，并给出相应的改进建议，从而为以后的工作稳定地进行奠定了基础。

3.6 施工进度管理

采用工程规划，将工程的子模块与对应模型的属性名一一匹配，输出后使用Navis-work 进行可视化的工程进展仿真，并在4D(3-D+工程开发时间）仿真、动画和照片级别的特效来展示工程方案。仿真建筑过程，加深对工程的了解，增强可预见性，并增强项目团队的协同工作。

3.7 现场管理

通过BIM 技术与实地对比，管理者可以在任何时候使用平板计算机进行现场的质量问题对比，并将问题的处理结果和图片结合起来，形成一份检查报告，以此来强化工程的质量监控。通过使用CAD、Autodesk360、百度网络等移动设备，可以在工地上查看图纸、三维模型、办公文档、拍照、测量等，协助工地进行质量管理、安全管理，同时还可以增强现场的交流技巧。

3.8 质量管理

3.8.1 工程图纸审查。施工图审查就是一种很好的解决方案，将BIM 模式与工程图纸进行对比，如果BIM 模式与工程图纸不一致，那么就需要进行BIM建模；如果BIM 模式是根据建筑设计图来构建的，则应用revit 进行碰撞检测，找到不同学科之间的关联和不同学科之间的矛盾，并给出相应的改进意见和建议。

3.8.2 技术文件。通过BIM 技术的海量信息库，可以迅速抽取出每个构件的具体特征，使参与项目的工作人员对每个构件性能和基本功能都了如指掌，并将其与工程规划相融合，形成4D 仿真，通过可视化的多媒体形式向全体员工进行演示，使每个参加的员工都能够清楚地理解其施工流程。

3.8.3 物料的品质控制。物料的质量对实际工程质量有很大的影响，物料质量控制是确保工程质量的重要手段，应用BIM 建模技术，可以迅速地抽取出构件的基本特性，将所有进入的物料进行归类、逐个对照，确保进入的物料与图纸相符，检验产品合格证、出厂报告、质量检测报告等资料是否满足需求，并将其制作成照片，发给相应于BIM 中的零件，以便于管理和阅读。

3.9 合理管控成本

应用BIM 模型进行隧道机电设备的安装与施工，可以快速准确计算各类项目的个数和造价，有效避免了项目在全项目中出现的高估、漏算等现象，提高了工程造价的精确度和有效性。BIM 技术在实际建设中起到了很好的推动作用，使整个项目建设的物流信息得到了有效控制。BIM 模式是根据项目的具体建设状况建立的，可以有效且科学地进行项目建设，从而达到降低造价的目的，为以后的项目建设也能打下良好的基础。

3.10 对工程进度、成本预算和工程结算的科学化管理

结合目前的管理方式，对施工公司在施工中进行全面分析，以追踪结果为依据，使项目的目标与实际情况相一致，从而构成了一个目标设计体系。该模式下的施工方案是整个工程的整体，虽然不能保证整个施工过程的顺利进行，但是能为BIM 技术提供支撑，实现对工程的三维建模和实时监控。通过对轨道交通机电工程的现场环境进行数值模拟与模拟，从而达到更科学、更合理的目的。在地铁机电施工中，应用BIM 技术施工，可以直观地看到各要素及各要素的关系，以便合理估算工程造价。总之，能使隧道的机电设计更具科学性和合理性。此外，将BIM 技术应用于轨道交通机电工程建设中，还有利于工程建设的顺利进行，提高工程建设的质量水平。

4 现阶段应用BIM 技术的常见问题和发展方向

BIM 技术自诞生以来，在短短数年的发展中，已经在轨道交通和电气工程中获得了巨大的成功。但BIM 技术在获得成功的过程中，也遇到了很大的困难与挑战。现在，我国正在朝着节约能源、无污染、高效率、低能耗的方向发展，只要有一点小小的提高，就可以产生极大的社会和经济利益。所以，必须继续加强BIM 技术的研发，促进BIM 技术在机械设备行业的推广。

5 结语

在轨道交通枢纽的机电安装工程中，由于其施工内容的复杂性和专业水平要求的提高，施工质量和工期都受到了很大的影响。为此，在工程工地上，必须提高施工人员的业务能力，应用BIM 技术对地铁车站的机械设备进行科学布置，优化系统设备，节约能源，为公司带来更大的经济利益。