地铁车站机电安装施工中BIM技术的应用研究

袁光月

摘要：为了有效解决碰撞问题，提升管线综合布设效果，通过使用BIM技术对项目进行辅助管理。在各个部分模型设定后，运用轴网文件将模型在平面布置上进行整合，并对模型的信息进行核对。碰撞检查后优化布局，修改部分设计，并将设计同步到模型之中。运用Fuzor 软件，将BIM技术与4D施工模拟技术进行深入结合，通过可视化将不合理的线路进行修改，完成对管道线路的设计优化。

关键词：地铁车站；施工；BIM技术；机电安装

0   引言

地铁工程能够有效缓解当前城市发展中的交通压力，为大众的出行提供便利。在地铁车站机电安装施工过程中，通过了解地铁工程的地理环境，设计合理的施工方案，并严格按照施工方案执行，可以有效提高施工效率，减少工程工期，降低施工单位需要承担的风险[1]。

地铁车站机电安装过程中，如果不能针对施工过程中的具体需求与施工规范进行相应的优化处理，就会导致施工时间加长、施工成本提升等一系列问题[2]，不仅会造成施工精度下降，引发安全问题，还会导致施工过程中浪费大量的人力物力，施工效果难以符合预期。

根据观测得到的不同专业管线之间的距离，来修正地铁机电安装施工过程中的方案，做到优化线路布控，有利于消除安装不合理情况，提升机电安装质量，保证施工项目能夠顺利完成。

本文以某地铁车站机电安装施工为研究对象，运用BIM技术，结合实际情况进行详细的研究与分析，以期望有效解决碰撞问题，提升了管线综合布设效果。

1   BIM技术应用安装施工要点

1.1   建立BIM可视化模型

1.1.1   建模要求

需先建立不同系统的单项模型，使其形成一个基本的机电综合模型。通过使用BIM技术进行项目辅助管理时，需设定建筑墙体、梁、板、剪力墙等建筑结构模型[3]。

在建模时需要仔细研究位置，确保工程架构位置和构建能够严格控制大小。在建模工程中，如果存在与设计图纸不相匹配的情况，需要与设计单位进行交流，以保证建筑结构建模合理且精准度较高。

1.1.2   排水管道建模

地铁站机电安装施工中的给水系统比较复杂，绘制管道排水模型时，需要将规定和设置进行详细标注，并且提供相应的文字说明。管道标高设定为贴梁布置时，要遵循具体问题具体定义的原则。

在有坡度的管道绘制时，要注意管道的管径长度，同时要注意消火栓的型号和连接方式。放置喷头时，要注意喷头的类型和标高。具体的排水管道系统BIM模型如图1所示。

1.1.3   连接件排布

在管线建模过程中，需要对管路构件的连接进行安排。管道上安装的设备和阀门，需要有合适的标注。对构件进行合理选择后，对于放置的问题也要仔细设定。在建模过程中，需建立一个针对设备放置的族库，并要对不同机组管路构件进行连接。

在建模时，对机组与管路构件连接，要规定好进出口的接口位置，并在建模时根据设备到场的具体情况，重新校对管路构件的不同连接点，以保证与实际安装的工程规划相匹配[4]。

1.1.4   计算点与点之间的向量乘积

分集水器为进出水管的连接处，其管道密集程度高，在进行管线排布过程中，需先将管道标高进行设定，再根据钻孔点的地层分界面编号，确定位于三棱柱上表面的3个点。计算点与点之间的向量乘积的公式为：

式中：v向量的方向垂直于BC与AC决定的平面，向量v的指向由右手法则来确定。当v的方向与三棱柱上表面的法向量一致时，点的顺序符合右手法则。

1.1.5   模型整合

在建模时保证设定的完整性，不能左右移动位置。在各个部分的模型进行设定后，将不同模型进行整合。通过对系统管线的碰撞检查，来实现模型的完整性。在模型整合过程中，运用一个轴网文件使模型在平面布置上实现统一。

由于地铁站机电安装图纸与结构图纸不在同一部分，所以在模型建立过程需要对调高进行有针对性的选择。在整合时，要将结构模型与机电安装模型调高进行统一设定，通常情况下以图纸的标高作为具体标准进行。

1.1.6   模型信息核对

机电安装过程中的管线较多，构件的材料较为复杂，在整合过程中可能存在剩余的现象。这样需要在整合完成后再对模型的信息进行重新核对，减少遗漏的存在，使得整合模型趋于完整。利用BIM及时将模型进行整合并检查准确后，才能将模型进行详细设计。

1.2   机电安装施工深化设计

在建模完成后，需对模型内部的碰撞进行检查，以便对管线进行综合优化管理。在设计过程中，需要对管线进行合理布置，将管线安装与调整的空间进行预留。同时需要调整材料 用量和造价。

1.2.1   深化软件选取

在地铁站设计过程中，仅通过局部三维模式很难有效解决模型中存在管线布局不合理情况，为了解决这一问题，一般运用Fuzor 软件，将BIM技术与4D施工模拟技术进行深入结合。

1.2.2   深化设计要点

BIM模型将生成的数据转化成VR场景，通过主视觉模型，完成场景中的不同活动。运用Fuzor进行漫游时，需对管道的设计位置与存在碰撞的区域进行标注，再通过可视化管理将不合理的线路进行修改。通过建立不合理区域的ID，对其进行查看与修改，即可完成对管道线路的设计优化[5]。

如果管道不存在碰撞情况，但管道内部走位程度繁杂、弯道过多，则会导致施工材料浪费，观感效果不佳。在项目设计过程中，可运用VR场景能够进行自主体验，并通过意见标注来完善设计。

1.2.3   根据碰撞检查预留洞口

运用碰撞检查结果，对洞口进行科学预留。如果在检查中收到冲突消息，可运用Revit进行开洞。可选择对象主体进行绘制，使其形成一个矩形洞口。洞口预留如图2所示。

预先在模型中确定好洞口的位置、数量和尺寸，使得其能够符合设计标准[6]。運用BIM模型按照施工图纸进行洞口预留，并完成管路构件的预埋工作。这样不仅有利于减少开凿的次数，还能够提升施工速度。

将Revit进行渲染，并提供清晰的视频交付。运用BIM进行出图，对施工中不同复杂的区域，根据管线综合平面图进行详细的标注，以利于施工。

通过模型提供精确的位置信息，利用漫游动画进行演示。通过准确定位管道位置和施工规划，提升施工的效率，减少施工中存在的不同误差，不仅能够提升材料的利用率，还能够降低工程造价。

2   实例应用分析

2.1   工程概况

某地铁车站施工项目占地面积约为50122m2。建设车站的走向为东西，建设总长为12km。地铁沿线计划建设5座车站。整体工程项目规模较大，为了降低施工过程中的安全风险，需对管线排布问题进行深入规划与合理安排。

2.2   BIM技术应用分析

2.2.1   建立BIM模型

在地铁站机电安装施工过程中，专业管路线路复杂，为有效预防布控管理过程中，施工位置发生相互交叉碰撞的情况，将地铁站内的空间信息和不同专业管路建立BIM模型。小组1运用本文方法对管路之间的交叉碰撞情况进行检查，小组2、3运用传统方法进行检查。

运用Recit软件进行建模前，需要保证施工满足整体要求，将施工参入完成录入模型汇总。应用BIM技术将建模后的图纸进行扫描，工作人员运用软件内置的clash detective功能，对模型中的碰撞点进行检测。

2.2.2   碰撞检测流程

先检测系统中的碰撞问题，并对模型进行深入检查，根据施工规范完成对管线的布置与检测。在布线过程中，要将通风口设定在电气设备的临侧，通风管之间的距离要保证满足预留目标。

在检测之前设定碰撞过程中的公差值。如果两个构件之间的公差值大于实际距离，就表示存在碰撞点。公差值的选择范围要参考设计文件，管线之间的距离要小于30m。同时，对于检测传感器的设计要符合标准。准备大量的阀门和流量测试装置，保证在施工中的完整性。

在构建完成模型后，运用开洞插件及相应规则实施模型对孔洞进行开凿，及时生成对应的孔洞信息，记录相应的套管清单以及剖面图。同时对施工中的安全问题进行实时跟踪。结合碰撞检测报告，对管线碰撞点、墙体的预留孔洞进行检测与分析。

2.2   检测结果分析

检测不同项目中车站碰撞点分布情况，对线路中存在碰撞点的数量进行统计。安装施工后，不同项目中碰撞点具体分布结果如表1所示。

由实验结果可知，运用BIM模型进行检查后线路中的碰撞点数量为0个。由此说明，运用本文方法能够有效解决碰撞问题，碰撞点数量大幅度减少。可以通过提升管线综合布设水平，提高预留孔洞分布图的数量，对机电设计安装问题进行优化。

对照组的碰撞点较多，说明系统中存在管线发生碰撞的情况。需要在优化设计中，对于管线碰撞问题提高重视程度。车站的机房空间较为狭小，从综合位置信息来看，桥架的位置存在碰撞的可能性较大，需要对地铁车站的桥架点进行更为优化的实际。

综上所示，通过运用施工图纸对应信息建立BIM技术应用模型，将地铁车站机电安装项目进行合理规划，对工程结构进行优化设计，有利于及时发现、修正施工方案中存在的问题。在BIM模拟中对不同工程漏洞和设计缺陷进行排查，生成准确的碰撞检测报告数据，有利于完善施工方案，提升视觉呈现度，加快工程效率。

3   结束语

为了有效解决碰撞问题，提升了管线综合布设效果，本文通过使用BIM技术对项目进行辅助管理。在BIM模拟中，对不同工程漏洞和设计缺陷进行排查，生成准确的碰撞检测报告数据，有利于完善施工方案，提升视觉呈现度，加快工程效率。

通过对机电安装施工中BIM技术的改进和创新，提高了工程施工精准度，加快了地铁车站的施工速度，实现了对于地铁车站机电安装的安全施工。但该设计还存在不足之处，如存在工期分配不合理、成本相对较大的问题等。今后在研究中，应在保证技术应用安全基础上着力提升安装实用性，并规范施工材料使用，以便减少施工误差，全面提升地铁车站机电安装施工的技术水平。

参考文献

[1] 徐剑，王立庄，杨荣伟.BIM技术在地铁车辆段施工全过程中的应用[J].现代隧道技术，2021，58（S2）：185-191.

[2] 陈秋竹，柴海峰.去模型化BIM技术在施工数据管理中的应用研究[J].公路，2022，67（11）：271-275.

[3] 夏存景，李传海.建筑工程施工中BIM技术深度应用及智慧建筑理念研究[J].工业建筑，2022，52（05）：229.

[4] 王文斌，赵传博，赵云.BIM技术在发电站建筑工程中的研究与应用[J].武汉大学学报（工学版），2021，54（S1）：194-197.

[5] 石硕.GIS+BIM技术在轨道交通工程建造管理中的应用研究[J].铁道标准设计，2022，66（11）：29-35+42.

[6] 何利辉，李朝军，张文治. BIM技术在煤矿巷道设计中的应用研究[N]. 中国信息化周报，2021-09-13（023.