基于BIM的高铁站房机房装配式施工技术研究

张军

（中铁六局集团建筑安装工程有限公司，北京 102200）

1.研究背景

随着国内高速铁路基建项目的快速发展，交通越来越便利，高铁公交化的概念已经在逐步实现，特别是沪宁城际周边一小时经济圈的形成，新线的增加和旧站的升级改造，使高铁站房的数量逐步增加，要求也越来越高，特别是信息机房在铁路客运服务管理中起着关键性的作用。由于分跨房建、信息、电力、暖通、消防多个专业实施，在工期、工序的协调上存在矛盾。

由于站房施工进度要求紧张，房建和信息专业往往同时在同一个空间作业，信息系统设备安装的环境无法控制，对设备日后运行带来隐患，很难满足建设标准化信息机房要求。以往项目中，信息机房内配套设施由各专业独立设计，虽然满足各系统功能，但实施中往往发生交叉，互相影响且不能形成整体效果，机房内显示零乱，很难满足标准化机房建设的要求，基于以上现状提出了基于BIM的高铁站房机房装配式建设施工技术。

通过优化施工方案建立BIM科研团队，研发了基于BIM的高铁站房机房装配式建设施工技术。使信息设备安装工程与土建、暖通、电力、消防各专业接口进行了无缝衔接。确保机房的建设过程是系统、有序、可控的一体化工程，满足站房工程工期目标及站房信息机房标准化建设的要求，经总结形成本工法。

2.工艺特点

（1）通用性：适用于各类工业与民用建筑信息机房、设备机房装配式一体化施工。

（2）精确性：采用BIM模块化理念，运用Revit绘制标准部位模型，模型按专业合理切块划分，分批集中定制加工，整体安装集中连接，实现信息机房装饰装修、机电安装工程精确装配式施工。

（3）实用性：信息机房由于分跨房建、信息、电力、暖通、消防多个专业实施，在工期、工序的协调上存在矛盾。采用装配式一体化设计后解决了这个矛盾，工艺原理易懂，施工方法简单实用，可操作性强。

3.适用范围

适用于各类工业与民用建筑设备机房。

4.工艺原理

采用BIM模块化理念，运用Revit绘制标准部位模型，模型按专业合理切块划分，分批集中定制加工，整体安装集中连接，实现信息机房装饰装修、机电安装工程预制装配式施工。利用综合布线原理，信息机房强电线缆、弱电线缆、光缆集中排布编码敷设，提升客服系统线缆管理质量，降低维修难度。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

基于BIM的高铁站房机房装配式建设工艺流程如图1所示。

5.2 操作要点

5.2.1 建设前技术准备

采用BIM技术建模进行装配式一体化机房方案设计，对接机房平面布局图，提交建设单位组织相关单位及设计院进行建设方案评审，实施前进行平面布局方案评审（见图 2）。

5.2.2 与房建专业交接

对接房建专业确定机房主体结构完成，墙体砌筑完工，门窗孔洞收口完工。地面垫层及屋面防水施工完毕。

5.2.3 机房装配式装修

机房装修涵盖机房平面布置与墙、顶、地装修等，充分考虑机房抗电磁干扰因素，墙面及顶面均采用金属材质饰面，确保良好屏蔽效果。

（1）平面布置。规划原则：整洁整齐，遵守规范要求确保设备之间的维修空间同时兼顾设备维修更换，设备搬运通道大门不小于1.2m。设备区与电源区应有一定间隔距离，平面布置方案经过审查后实施。

（2）地面选材设计。机房区域铺设无边陶瓷面全钢防静电活动地板，高度为300mm；铺设地板后机房区域与其他区域地面高度不一致，通过缓冲踏步区使其美观而且人性化，方便人员出入；为保证地面的洁净度，地坪做平整清洁处理后，铺设陶瓷地砖；在地板下有电力电缆敷设爬架，路由处安装透明防静电地板以便今后维护检修方便；地板接地网采用6mm2裸铜线十字型压接施工方式，取一端点接至接地铜板，采取单一回路接地，接地电阻小于1欧姆。

（3）地板材料说明。陶瓷防静电地板采用600mm×600mm×10mm防静电瓷砖作为面层，具有高耐磨、防火、防水、高承载、寿命长、易清洁、美观等特点，内衬优于同类产品的复合全钢裸板，四周用导电胶条封边而成，整板的厚度为40mm或45mm，防火性能达到A级或B1级标准。

产品特点：

1）防静电：该活动地板系统电阻稳定、持久，系统电阻106Ω～1010Ω。

2）耐污染：该瓷质砖面通过改善产品原材料配方，减少毛孔及减少小毛孔口径并在砖的表面涂上一层特殊涂料，使污汁难以渗入内部，从而解决了“吸脏”的难题。

3）无放射：该瓷质砖经国家建材测试中心检测，不含放射元素，安全可靠，保证健康，是天然石材的理想替代材料。

4）抗老化：质量优良，莫氏硬度达到7，使用寿命60年以上。

5）承载能力强：均布载荷大于1600kg/m2。

（4）机柜设备与底座间尺寸关系。机房内各网络机柜、电源、精密空调等设备，制作的底座四边，每条边应比设备尺寸内缩1.5cm，联排设备底座应保持同一水平高度，误差不大于5mm。内缩后的底座安装时前面与静电地板对齐，设备安装时中心点与底座中心点对齐，确保机柜设备安装后，底座四边隐藏于设备四周内。静电地板安装时，切割后要插入机柜设备下与底座拼接对齐，完成后保证机柜底座不外露。

（5）墙面选材设计。考虑到美观和抗电磁干扰的要求，装饰区域内的墙面主要采用机房专用金属防静电墙板，该板在防火、防静电、防尘、屏蔽、美观、耐久等方面的性能适合用于计算机机房的装饰。墙面轻钢龙骨与地面金属龙骨做好电气连接。

（6）顶部选材设计。天花吊顶采用600mm×600mm高档铝合金微孔方板，此材料最适宜机房装修，能达到回风、吸音和防静电的效果。吊顶内结构面层刷三遍环氧树脂油漆作防尘处理。顶部轻钢龙骨与墙面、地面金属龙骨做好电气连接，如图3所示。

5.2.4 机房装配式电气

（1）电源电缆敷设要求。本次机房电力桥架采用梯式桥架自吊顶内引至地面，由防静电地板下敷设安装至各个设备处；地板下梯式桥架上敷设电源线缆、接地电缆。其他缆线不得使用；电力专业入户电缆应按照本设计要求敷设至本专业提供的配电柜内，如图4所示。

（2）一体化机柜。本施工技术采用一体化配电柜、一体化电池柜、一体化UPS柜，如图5所示。

（3）机房照明。机房的照明设计要达到照度、均匀度、眩光限制标准的要求，平均照度按300Lx取值，选用600×600LED照明，为满足操作需要，平均设置在机柜前后方走道正上方，如图6所示。

（4）机房接地系统规划。

1）地线的具体指标要求：交流配电系统安全地、设备工作地和总配线架防雷地应采用联合接地，接地电阻不大于1Ω。

2）终端设备接地要求：给计算机终端提供交流电源只需火线与零线，计算机终端保护地线不得使用交流配电系统的保护地线，需与交换机GND相连。

3）总配线架防雷地线要求：能泄放异常情况引起的过剩电荷，满足国标对配线架的接地的要求，外线电缆屏蔽层在总配线架处应与防雷地相连。

4）接地处理：从接地排到设备上接地螺杠的连接电缆应采用铜芯，尽可能缩短长度。所有的接地连接件应加防腐保护。接地螺杠必须用机械方法加以紧固。

5.2.5 机房综合布线

（1）机房综合布线系统信息线缆敷设规划：弱电缆线均由机柜上方桥架敷设；带有低压电气特性的广播线缆，应在设置的第二层桥架上单独布放，不与其他弱电线缆共层；机柜内设备跳线采用上进上出方式。光跳线和RJ45跳线严格分开路由，分别敷设在各自桥架中，如图7所示。

（2）综合布线系统：光路、电路分开敷设，如图8所示；隔50cm距离需要用扎带捆绑固定，走线美观且利于整理；转角走线要有一定的弧度，且贴近内侧走线。

（3）综合布线柜理线规划[1]：线缆端接理线中，要求理线标签清晰、整洁，能让管理人员一目了然。理线时注意轻拉轻放，切忌生拉硬拽。通过多种工具捆扎处理，在能使用理线工具的情况下，尽量不用手操作，保证线缆不破皮、不打结、不扭绞，理线后“横平竖直不交叉”；在条件允许的情况下，能用线卡就不使用扎带。扎带比较一次性，后期拆检需要剪断，容易划伤线缆。黑胶扎带和魔术贴扎带等相对而言比尼龙扎带要更实用，扎带捆扎既不能过紧也不能太松。理线完成后进行测试和检验，保证线缆链路的通畅。即使逆向理线已经先行测试过，连线完成后仍要再测试，以确保日常运行无碍，如图9所示。

（4）综合布线系统分色规划：站房客票系统使用灰白色六类网线，其他系统在进入信息机房前均为蓝色六类网线。信息机房和配线间跳线分色规划：机房内跳线客票系统为灰白色网络跳线。客服系统将以不同系统进行分色跳线，分为旅服平台、引导显示、广播、视频监控、自动检票系统、办公系统，如图10所示。

5.2.6 机房暖通

采用机房专用风冷精密空调，机房内部温度控制在18℃～25℃，具有恒温恒湿功能；具备来电自启动功能；具备空气过滤功能；具备远程监控及通信功能；空调排水应在房建阶段预留出水口。

5.2.7 机房消防

根据机房面积空间设置灭火气体钢瓶；如机房不与站房外墙相连，需要设置独立的强排烟管道至机房外；机房吊顶内和吊顶下及静电地板下均设置点式烟感器和点式温感器；应急照明系统需采用应急照明电源。当市电正常供电时，市电经过双电源自动互投给照明负载供电，同时充电器给应急备用电池进行智能充电。当市电断电，或超过正常电压的25%时，启动逆变电源供电；机房内外均设置声光报警器，发生报警应解除门禁；消防设施控制模块应与车站消控中心联网，具备远程通信功能。

5.2.8 与相关专业接口要求

与土建专业接口：要求结构主体完成，墙体砌筑完成，入户门洞收口完成，屋面防水完成。

与暖通、电力专业接口：提供室内机尺寸、荷载及室外机管道进入机房入口位置。电力专业桥架进入机房入口施工完毕。按要求完成电力电缆至电力配电柜的敷设。

与消防专业接口：提供室内钢瓶设备的底座尺寸，墙面控制箱的缆线数量和控制箱的尺寸。

6.材料与设备

6.1 材料与要求

主要用材料：无边陶瓷面全钢防静电活动地板、陶瓷地砖、专用金属防静电墙板、高档铝合金微孔方板、一体化配电柜、一体化电池柜、一体化UPS柜、精密空调、LED方灯、烟感器、点式温感器、声光报警器、门禁系统、裸铜线、各类网线、光纤、环氧树脂油漆、轻钢龙骨、线卡、扎带等。

6.2 机具设备

本工法采用的主要机具设备如表1所示。

表1 机具设备

7.质量控制

（1）所有量具必须经过严格检定后方能使用。

（2）施工材料质量的控制是工程质量的的重要保证，施工现场材料质量的控制重点是对进场材料的品种、规格、出厂报告等进行验收，对进场的施工材料按要求进行保管和存储，严格控制施工材料的领用。

（3）施工机械设备的质量控制，严格按方案要求进行机械设备的选型，对机械设备的主要性能参数进行核查，严格培训机械设备的正确操作，对机械设备进行规范维护和维修。

（4）严格按照机房整体施工流程的工序进行施工，避免返工。

（5）组装作业时，必须对装配偏差进行严密卡控，严格按规范文件执行。

（6）设备吊装作业时，必须对所吊装零件、构件轻拿轻放，严禁摔、扔。

（7）施工前必须进行技术交底。

（8）施工时特种工上岗人员必须有相关上岗证书。

（9）施工中坚持三检（自检、互检、专检）制度，严格工序质量检验。

8.安全措施

（1）施工现场设安全员进行现场安全措施的落实与管理，对现场施工人员、现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特种作业人员必须是经过培训，持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。进入施工现场的人员必须戴安全帽、穿防滑鞋，电工、电气焊工应穿绝缘鞋，高空作业必须系好安全带。

（2）作业面应有可靠的架台、护身，经检查无误，进行操作。吊点处应有防滑措施，高处作业使用的工具、材料应放在安全的地方，禁止随便放置。

（3）机柜提升或下降要平稳，避免紧急制动或冲击。专人指挥，信号清楚、响亮、明确，严禁违章操作。

（4）施工现场的机电设备、闸箱、电焊机应有可靠的防潮措施。电器操作必须由专业人员进行，严禁非专业人员操作。电焊机使用严格安全操作规程。

（5）安全措施有专人按规定统一设置，其他人不得随意拆动。因工作需要拆动时，要经过有关人员允许，事后要及时回复，安全员要认真检查。

（6）做好安全用电，所有用电设备的拆除及现场照明均由专业电工担任，使用电动工具时必须安装漏电保护器。

（7）重点把好高空作业关，工作期间严禁喝酒及打闹，手持工具应系好安全挂绳，避免直线垂直交叉作业。

9.环保措施

（1）机柜、配电柜、UPS、空调室内机安装时，同时配备墙面保护防护人员；信息系统光纤及缆线入户端接入阶段为无尘化施工。配备专职保洁人员。同时配备鞋套、吸尘器、垃圾周转箱等保洁设施。

（2）施工现场垃圾分类集中收集、处理。

（3）加强机械设备的维修保养和达标活动，减少机械废气、排烟对空气环境的污染。

（4）尽量选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械。产生强噪声的切割、下料，应尽量放在工厂、车间完成。施工现场的强噪声机械要设置封闭和机械棚，以减少强噪声的扩散。

10.效益分析

10.1 经济效益

新建连云港至镇江铁路大港南站、丹徒站站房工程，站房设计形式分别为线正下式与线侧上式铁路客运站房，站房机房主体结构为框架结构，屋面为钢筋混凝土屋面，信息机房分别设置在一层与架空层，连镇项目部与信息施工单位通过优化施工方案建立BIM科研团队，共同研发了基于BIM的高铁站房机房装配式建设施工技术[2]。站房信息机房分跨房建、信息、电力、暖通、消防多个专业实施，在工期、工序的协调上存在矛盾。应用此方法确保了机房的建设过程是系统、有序、可控的一体化工程，满足站房工程工期目标及站房信息机房标准化建设的要求。彻底改变站房工程中信息系统工程被动、无序、标准低，提高了安装质量，缩短了工期，同时降低了交叉施工带来的劳务成本，总共降低成本23万元，其中临时措施10万元，人工费13万元。

10.2 社会效益

新建连云港至镇江铁路大港南站、丹徒站站房工程，站房设计形式分别为线正下式与线侧上式铁路客运站房，由于站房施工进度要求紧张，房建和信息专业往往同时在同一个空间作业，信息系统设备安装的环境无法控制，对设备日后运行带来隐患，很难满足建设标准化信息机房要求。以往项目中，信息机房内配套设施由各专业独立设计，虽然满足各系统功能，但实施中往往发生交叉，互相影响且不能形成整体效果，机房内显示零乱，很难满足标准化机房建设的要求，应用基于BIM的高铁站房机房装配式建设施工技术。有效地解决了机房装修施工与安装施工的矛盾，对最终保质保量完成该项工程起到至关重要的作用，为类似机房装配式一体化施工积累了丰富的经验，值得推广借鉴，得到了甲方、监理及设计单位的好评，具有良好的社会效益。

11.应用实例

新建连云港至镇江铁路大港南站、丹徒站站房工程，站房设计形式分别为线正下式与线侧上式铁路客运站房，站房信息机房主体结构为框架结构，屋面为钢筋混凝土屋面，信息机房分别设置在一层与架空层，中铁六局连镇项目部通过优化施工方案，建立BIM科研团队，研发了基于BIM的高铁站房机房装配式建设施工技术（如图11和图12所示），使信息设备安装工程与土建、暖通、电力、消防各专业接口进行了无缝衔接。确保机房的建设过程是系统、有序、可控的一体化工程，满足站房工程工期目标及站房信息机房标准化建设的要求，彻底改变站房工程中信息机房工程被动、无序、标准低、存在质量隐患的局面，探索从源头开始装配式一体化设计，开辟信息机房建设新途径和新标准。该施工技术可操作性强，工艺相对简单，成本投入小，具有较好的社会经济效益，为类似工业与民工建筑设备机房装配式建设提供了技术支持，积累了丰富的经验，具有很好的推广应用价值[3]。