BIM技术在公共建筑地下车库施工中的综合应用

姚 宝

(渭南远大建工集团有限公司，陕西 渭南 714000)

1 概述

国民经济水平的提高直接改变了人们的交通方式,加之近两年新冠肺炎疫情的影响，人们更多选择自驾出行，在公共建筑中，停车位数量及位置的发展成为必须严肃对待的问题，这一问题若无法解决，将直接影响人们的正常生活质量。鉴于此，结合渭南市中心西片区·多功能馆项目阐述BIM技术在公建地下车库施工上的综合应用。进一步对车库集水井、排水沟、停车位、地面分格缝、充电设备进行优化，对管线综合排布，地下车库净高进行分析，提取地下车库门数量，多点控制坡道标高，并对机械停车位空间进行模拟，总结施工过程中的经验，为同类工程提供一定的技术参考。

2 项目概况

渭南市中心西片区·多功能馆项目是渭南市委市政府确定的重点公益类民生项目，该项目将打造成为集共享性，识别性，地域性，生态性为一体的城市多功能综合体建筑坐标。

该项目占地2.52 hm2，总建筑面积77 583.10 m2，其中地下2层，地上7层，档案馆、图书馆、科技馆、青少年宫、妇幼活动中心等四个场馆组成。

工程设计风格是将关中传统建筑的方、院，聚落与华山层层叠叠之形态相融合。具有现代建筑的时尚气息，设计新颖独特。

3 工程特点

该工程建设工期要求紧、质量安全标准高(工程创建中国建设工程质量最高奖“鲁班奖”)，本项目多个专业交叉集中，相互碰撞，总承包单位管理难度大，各专业化要求标准高，工序交叉等矛盾集中在一起，总承包单位施工组织繁杂。正是由于以上几个方面，施工单位工程建设以高起点，高标准，引领示范作用为核心，进行了二次深化设计和精细化管理，从工地平面布置设计到三维模拟演示施工，从地下车库管道排布到工程实物量计算，形成了渭南市第一个BIM信息模型电子档案，将BIM信息技术运用到施工全过程。

4 地下车库施工中BIM应用

4.1 车库集水井、排水沟优化

1)集水井设置位置。

地下室坡道入口处；消防电梯集水井；设备用房排水集水井；地下室地面集水井；建筑物地下室污水设备排水集水井。

2)集水井设置原则。

集水井布置须避开主体结构的基础承台、基础梁；尽量避开地下车库行车道、车位、电梯前室等部位。当无法避开时宜尽量优化在不影响地下车库其他功能正常使用的位置[1]。

现在的地下车库面积越来越大，其使用功能也越来越多，常见的设备用房如：生活水泵房、消防专用泵房、热交换站等均设置排水集水坑。而生活给水泵房、消防专用泵房排水集水坑的设置主要考虑其泵房被淹。

3)本项目集水井优化设计。

现象一：设备用房排水不佳。

原设计图纸集水井、排水沟位置如图1所示。该部位是设备用房排水沟、集水井，主要对设备溢流水、满水试验、维修用水等进行导排。施工前期首先利用BIM技术建立相应构件及设备模型，其次输入各设备参数，最后进行三维动态排水流量模拟，发现排水沟单侧设置未能将全部溢流水正常排出，而优化后，根据排水流量大小，将排水沟在设备周围环形布置，再次输入各设备参数进行排水流量动态模拟，此方案排水效果显著，施工方便，并为建设单位运维节省了劳动力费用，间接性保护设备，提高经济效益。优化后效果如图2所示。

现象二：地下车库坡道入口排水不佳。

原设计图纸集水井、排水沟位置如图3所示。该部位是地下车库坡道入口处，地下车库汽车坡道底部一般设置排水沟和集水井，其作用是收集及排出沿车库坡道进入地下车库的雨水，由于雨水的不确定性，因此，地下车库汽车坡道雨水收集集水井的排水泵一般采用大流量，集水井和排水沟相连，车流频次较多，对集水井盖长期磨损，影响集水井盖周围坡道承载力，应用BIM技术，建立重新优化后相应部位集水井、排水沟模型，采用新材料、新工艺对集水井、排水沟周围进行加固，并进行车流量三维动画模拟，选择较优方案，增强集水井盖周围承载力，如图4所示。

4.2 地下车库地面分格缝、车位、充电设备位置优化

为减小地下车库面层大面积混凝土的收缩值和温度应力，避免因结构层互相变位，受力和温度变化引起面层开裂的现象，根据地下车库的空间位置，尺寸和结构布置将结构层进行分割，留缝，即分成若干个符合规范要求的方格[2]。

地下车库耐磨混凝土地面根据柱网轴线进行分格，柱网轴线之间间距为9 000 mm,分格缝间距不大于6 000 mm,因此，分格缝设置于柱网轴线中间部位，分格尺寸为4 500 mm×4 500 mm，墙柱边200 mm设置分格缝与柱网分格缝交圈，为避免机械设备靠近墙柱根部较难施工，分格缝切割不到墙柱根部，墙柱根部混凝土地面开裂问题。与墙柱根部交接处设置5 mm厚EPS板隔离措施，分格缝切割深度为整体面层厚度的2/3，为解决空鼓、开裂、分格缝翘曲问题，地面增加植筋Φ6@600 mm×600 mm、耐磨层增加Φ4@200 mm×200 mm钢筋网片。

将施工现场与施工图纸进行查验，并且对BIM模型进行校核，设置地面分格缝、排水沟宽度。其设置位置需结合地下车库面层材质进行分格(面层为金刚砂耐磨地面)，按照规范及创优细部做法相关资料对停车位及行车道宽度进行优化，并严格进行书面技术交底。

施工工艺流程：施工现场与图纸及模型校核→BIM模型中进行分格缝设置、停车位置优化、充电设备设置(多方案对比讨论)→确定最优方案→施工现场找标高、弹面层水平线→基层处理→做灰饼→铺钢筋网片→刷素水泥浆结合层→浇筑C30混凝土→表面非金属硬化处理→养护→割缝。

车位优化主要是针对地下停车场停车位置进行分析。车位位于集水井位置，车位距离防火门较近(部分车位挡住防火门，防火门不能正常开启)，个别车位紧邻墙边，缺少泊车余地等。利用BIM技术，建立地下停车场车位相应模型，并进行三维可视化应用，合理布置车位(集水井位置集水井盖加固)以及行车路线。行车路线中间分格缝设置与行车路线标识平行，距离行车路线边缘50 mm设置，如果分格缝与车位行车标识线重合，在后期使用过程中，车辆多次碾压标识线及温度变化影响，导致标识线与分格缝开裂，增加了运维费用[3]。

充电设备布置位置结合停车位进行合理布局，便于车辆充电，宜靠近供电电源，以缩短供电线路的路径，便于充电，充电设备与充电车位、建(构)筑物之间的安全距离应满足消防用电及维护检修要求。

在结构外墙部位，柱轴线间距是9 000 mm,设置三个停车位，三个充电设备居停车位中间设置，距离两侧墙、柱均匀，对称布置，并设置充电设备基础护墩，预留预埋充电线路，充电设备基础护墩标识清晰、安全用电。

在加气混凝土砌块墙体部位，本项目设计材料为非承重墙体，需要在砌体施工过程中预留预埋混凝土固定点，或充电设备背面墙体采用承重材料砌筑，保证充电设备安装牢固，方便使用，充电操作简单、迅速。本项目利用BIM技术结合施工方案对地下车库施工提前策划，坚持样板引路，弘扬工匠精神，实现过程精品，质量一次成优。

4.3 管综优化及净高分析

4.3.1 管线综合排布原则

1)管径较大的管线优先。如空调通风管道管径截面均较大，在合理的管线安装范围内占据了主要的空间位置，应在平面图中先进行布置，确定位置。

2)临时管线避让永久管线。

3)水管避让风管。在相同的标高位置，单水管与单风管相碰撞时，水管应避让风管。

4)有压管线避让无压管线。如靠重力排水的无压管线均有一定坡度，在与有压管线碰撞时，有压管线应该避让无压管线。

5)金属管线避让非金属管线。如 PVC给水管线与金属给水管线交叉时，金属给水管线应避让PVC给水管线。

6)为了便于施工和后期的检修，还需要考虑管线施工时施工人员的工作面以及各专业管线的支架空间等[4]。

4.3.2 管综优化、净高分析

对地下车库的所有图纸进行汇总，包括结构、建筑和机电 (包含电气、采暖与通风空调、给排水、消防、智能化)图纸，建立相应模型，按照以上管线综合排布原则进行优化。地下车库部分往往结构复杂多变,常有变截面或降板等构件,无法在传统平面图内进行有效检查并发现净高问题[5]，但在 BIM 模型中可以利用测量工具对各区域进行净高测量,检查管线净高是否符合要求，并且还能检测楼梯走道、坡道等一些非垂直区域的空间。

在本工程中，应用BIM技术对地下车库进行管线综合排布，地下1层四个走廊各有一处2 500 mm的降板，地下1层设置主要的功能房间和各类电气设备用房，走廊宽度较窄并且管道密集，施工技术要求高，排布难度大，东侧走廊位于机房一侧，各类管道比较多，利用BIM技术排布多种方案，经过多方商榷后，管线排布净高为2 400 mm。西侧走廊最窄处宽度是2 240 mm，最低梁下高度是3 700 mm,管线综合排布后净高为2 200 mm，不能满足吊顶高度要求，通过BIM技术优化后净高为2 500 mm,提升300 mm满足吊顶高度要求(如图5所示)。

由于管线综合排布模型对竖向净高要求高、管线排布密集复杂,结构净高不利区域应提前对净高进行分析,出具剖面图，并对关键节点部位及整体净高进行确认，以便进行管线综合排布。结合BIM模型，优化施工工序和工艺，提高施工效率，提升机电安装的施工质量，节约工期，减少返工，降低人工、材料等成本[6]。

4.4 地下车库功能房间门工程量提取

本工程为多功能馆，公共建筑地下车库设备用房较多，统计门数量较慢，利用BIM技术，按照本项目《BIM实施标准》建立门族类型，结合施工图纸设计要求进行快速建模，精准提取门数量，通过明细表，直接显示门规格以及尺寸，建立门族类型时，添加门材质，直观可视化门颜色，并可直接测量门平面位置以及门顶标高，避免了项目管理人员提取门数量时出现的错、漏、重复等问题，经过相关人员确认后，可向供货商直接出具材料供应要求，便于及时提供材料清单。

4.5 BIM技术辅助地下车库坡道施工

地下车库汽车坡道是地下车库的重要组成部分，是连接地下车库室外和室内，地上与地下的竖向交通枢纽。本项目图纸中设计两层地下车库，地下1层和地下2层，两个汽车坡道，螺旋式形式。应用BIM技术，结合坡道施工图建立汽车坡道模型，在三维模型中进行仿真模拟，保证驾驶员视线通透，提高后期使用时的安全系数。施工时，从坡道模型中提取多个坡道点位标高，坡道转弯半径，坡道坡度的详细数据信息，辅助现场管理人员施工，避免了坡道施工图纸点位标高少，造成施工误差大的现象，严格按照设计图纸控制模型坡度，并将施工坡道坡度信息逐级交底至作业人员，避免了汽车坡道标高、坡度施工错误造成的返工等不利影响[7]。

4.6 机械停车位停车空间模拟

本工程属于公共建筑，车流量较大，地下1层车库，设计部分机械停车位，机械停车位是一个能够可以移动的非独立式空间设备，它必须依附于机械的正常运行和空间的相互转换来达到多个车位使用的目的。图纸中设计两层机械停车位，设备分为上、下两层，下层设置留有一个空位，作为上下层车位互换使用。下层车位与地面标高一致，车辆可以自由进出，并可左右横向移动，下层车位移出后，该位置成为空停车位，上层车位下降至下层空停车位，方便驾驶员自行进出。它与平面车位不同，停车范围有所限制。利用BIM技术，对机械停车位停车空间进行模拟，特别是停车入库、出库四周视角空间进行模拟，设置车库标识牌，显示可停车宽度、高度范围，避免了后期使用过程中，新手司机停车困难、容易刮车的现象，便于人们更快、更准确的将车辆停放入库[8]。

5 结语

利用BIM信息技术，针对公建地下车库施工上的综合应用，具体将集水井、排水沟、分格缝、停车位、充电设备、管线排布，管线净高进行提前策划，提供多种方案进行比选，选择最佳方案，减少施工过程中的返工及材料费用，节省施工过程中的成本。提取部分构件工程量，查看模型，提供多个坡道点位标高，对机械停车位进行空间模拟，提高了停车位空间利用率，并结合建筑物设计方案进行合理优化，缩短工期，提高工程质量，产生良好的社会和经济效益。