袁光月

摘要：為了有效解決碰撞問題，提升管線綜合布設(shè)效果，通過使用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行輔助管理。在各個(gè)部分模型設(shè)定后，運(yùn)用軸網(wǎng)文件將模型在平面布置上進(jìn)行整合，并對(duì)模型的信息進(jìn)行核對(duì)。碰撞檢查后優(yōu)化布局，修改部分設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)同步到模型之中。運(yùn)用Fuzor 軟件，將BIM技術(shù)與4D施工模擬技術(shù)進(jìn)行深入結(jié)合，通過可視化將不合理的線路進(jìn)行修改，完成對(duì)管道線路的設(shè)計(jì)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；施工；BIM技術(shù)；機(jī)電安裝

0? ?引言

地鐵工程能夠有效緩解當(dāng)前城市發(fā)展中的交通壓力，為大眾的出行提供便利。在地鐵車站機(jī)電安裝施工過程中，通過了解地鐵工程的地理環(huán)境，設(shè)計(jì)合理的施工方案，并嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，可以有效提高施工效率，減少工程工期，降低施工單位需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

地鐵車站機(jī)電安裝過程中，如果不能針對(duì)施工過程中的具體需求與施工規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化處理，就會(huì)導(dǎo)致施工時(shí)間加長、施工成本提升等一系列問題[2]，不僅會(huì)造成施工精度下降，引發(fā)安全問題，還會(huì)導(dǎo)致施工過程中浪費(fèi)大量的人力物力，施工效果難以符合預(yù)期。

根據(jù)觀測(cè)得到的不同專業(yè)管線之間的距離，來修正地鐵機(jī)電安裝施工過程中的方案，做到優(yōu)化線路布控，有利于消除安裝不合理情況，提升機(jī)電安裝質(zhì)量，保證施工項(xiàng)目能夠順利完成。

本文以某地鐵車站機(jī)電安裝施工為研究對(duì)象，運(yùn)用BIM技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的研究與分析，以期望有效解決碰撞問題，提升了管線綜合布設(shè)效果。

1? ?BIM技術(shù)應(yīng)用安裝施工要點(diǎn)

1.1? ?建立BIM可視化模型

1.1.1? ?建模要求

需先建立不同系統(tǒng)的單項(xiàng)模型，使其形成一個(gè)基本的機(jī)電綜合模型。通過使用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目輔助管理時(shí)，需設(shè)定建筑墻體、梁、板、剪力墻等建筑結(jié)構(gòu)模型[3]。

在建模時(shí)需要仔細(xì)研究位置，確保工程架構(gòu)位置和構(gòu)建能夠嚴(yán)格控制大小。在建模工程中，如果存在與設(shè)計(jì)圖紙不相匹配的情況，需要與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行交流，以保證建筑結(jié)構(gòu)建模合理且精準(zhǔn)度較高。

1.1.2? ?排水管道建模

地鐵站機(jī)電安裝施工中的給水系統(tǒng)比較復(fù)雜，繪制管道排水模型時(shí)，需要將規(guī)定和設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，并且提供相應(yīng)的文字說明。管道標(biāo)高設(shè)定為貼梁布置時(shí)，要遵循具體問題具體定義的原則。

在有坡度的管道繪制時(shí)，要注意管道的管徑長度，同時(shí)要注意消火栓的型號(hào)和連接方式。放置噴頭時(shí)，要注意噴頭的類型和標(biāo)高。具體的排水管道系統(tǒng)BIM模型如圖1所示。

1.1.3? ?連接件排布

在管線建模過程中，需要對(duì)管路構(gòu)件的連接進(jìn)行安排。管道上安裝的設(shè)備和閥門，需要有合適的標(biāo)注。對(duì)構(gòu)件進(jìn)行合理選擇后，對(duì)于放置的問題也要仔細(xì)設(shè)定。在建模過程中，需建立一個(gè)針對(duì)設(shè)備放置的族庫，并要對(duì)不同機(jī)組管路構(gòu)件進(jìn)行連接。

在建模時(shí)，對(duì)機(jī)組與管路構(gòu)件連接，要規(guī)定好進(jìn)出口的接口位置，并在建模時(shí)根據(jù)設(shè)備到場(chǎng)的具體情況，重新校對(duì)管路構(gòu)件的不同連接點(diǎn)，以保證與實(shí)際安裝的工程規(guī)劃相匹配[4]。

1.1.4? ?計(jì)算點(diǎn)與點(diǎn)之間的向量乘積

分集水器為進(jìn)出水管的連接處，其管道密集程度高，在進(jìn)行管線排布過程中，需先將管道標(biāo)高進(jìn)行設(shè)定，再根據(jù)鉆孔點(diǎn)的地層分界面編號(hào)，確定位于三棱柱上表面的3個(gè)點(diǎn)。計(jì)算點(diǎn)與點(diǎn)之間的向量乘積的公式為：

式中：v向量的方向垂直于BC與AC決定的平面，向量v的指向由右手法則來確定。當(dāng)v的方向與三棱柱上表面的法向量一致時(shí)，點(diǎn)的順序符合右手法則。

1.1.5? ?模型整合

在建模時(shí)保證設(shè)定的完整性，不能左右移動(dòng)位置。在各個(gè)部分的模型進(jìn)行設(shè)定后，將不同模型進(jìn)行整合。通過對(duì)系統(tǒng)管線的碰撞檢查，來實(shí)現(xiàn)模型的完整性。在模型整合過程中，運(yùn)用一個(gè)軸網(wǎng)文件使模型在平面布置上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。

由于地鐵站機(jī)電安裝圖紙與結(jié)構(gòu)圖紙不在同一部分，所以在模型建立過程需要對(duì)調(diào)高進(jìn)行有針對(duì)性的選擇。在整合時(shí)，要將結(jié)構(gòu)模型與機(jī)電安裝模型調(diào)高進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定，通常情況下以圖紙的標(biāo)高作為具體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.1.6? ?模型信息核對(duì)

機(jī)電安裝過程中的管線較多，構(gòu)件的材料較為復(fù)雜，在整合過程中可能存在剩余的現(xiàn)象。這樣需要在整合完成后再對(duì)模型的信息進(jìn)行重新核對(duì)，減少遺漏的存在，使得整合模型趨于完整。利用BIM及時(shí)將模型進(jìn)行整合并檢查準(zhǔn)確后，才能將模型進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

1.2? ?機(jī)電安裝施工深化設(shè)計(jì)

在建模完成后，需對(duì)模型內(nèi)部的碰撞進(jìn)行檢查，以便對(duì)管線進(jìn)行綜合優(yōu)化管理。在設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)管線進(jìn)行合理布置，將管線安裝與調(diào)整的空間進(jìn)行預(yù)留。同時(shí)需要調(diào)整材料 用量和造價(jià)。

1.2.1? ?深化軟件選取

在地鐵站設(shè)計(jì)過程中，僅通過局部三維模式很難有效解決模型中存在管線布局不合理情況，為了解決這一問題，一般運(yùn)用Fuzor 軟件，將BIM技術(shù)與4D施工模擬技術(shù)進(jìn)行深入結(jié)合。

1.2.2? ?深化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

BIM模型將生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成VR場(chǎng)景，通過主視覺模型，完成場(chǎng)景中的不同活動(dòng)。運(yùn)用Fuzor進(jìn)行漫游時(shí)，需對(duì)管道的設(shè)計(jì)位置與存在碰撞的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注，再通過可視化管理將不合理的線路進(jìn)行修改。通過建立不合理區(qū)域的ID，對(duì)其進(jìn)行查看與修改，即可完成對(duì)管道線路的設(shè)計(jì)優(yōu)化[5]。

如果管道不存在碰撞情況，但管道內(nèi)部走位程度繁雜、彎道過多，則會(huì)導(dǎo)致施工材料浪費(fèi)，觀感效果不佳。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，可運(yùn)用VR場(chǎng)景能夠進(jìn)行自主體驗(yàn)，并通過意見標(biāo)注來完善設(shè)計(jì)。

1.2.3? ?根據(jù)碰撞檢查預(yù)留洞口

運(yùn)用碰撞檢查結(jié)果，對(duì)洞口進(jìn)行科學(xué)預(yù)留。如果在檢查中收到?jīng)_突消息，可運(yùn)用Revit進(jìn)行開洞?？蛇x擇對(duì)象主體進(jìn)行繪制，使其形成一個(gè)矩形洞口。洞口預(yù)留如圖2所示。

預(yù)先在模型中確定好洞口的位置、數(shù)量和尺寸，使得其能夠符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[6]。運(yùn)用BIM模型按照施工圖紙進(jìn)行洞口預(yù)留，并完成管路構(gòu)件的預(yù)埋工作。這樣不僅有利于減少開鑿的次數(shù)，還能夠提升施工速度。

將Revit進(jìn)行渲染，并提供清晰的視頻交付。運(yùn)用BIM進(jìn)行出圖，對(duì)施工中不同復(fù)雜的區(qū)域，根據(jù)管線綜合平面圖進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注，以利于施工。

通過模型提供精確的位置信息，利用漫游動(dòng)畫進(jìn)行演示。通過準(zhǔn)確定位管道位置和施工規(guī)劃，提升施工的效率，減少施工中存在的不同誤差，不僅能夠提升材料的利用率，還能夠降低工程造價(jià)。

2? ?實(shí)例應(yīng)用分析

2.1? ?工程概況

某地鐵車站施工項(xiàng)目占地面積約為50122m2。建設(shè)車站的走向?yàn)闁|西，建設(shè)總長為12km。地鐵沿線計(jì)劃建設(shè)5座車站。整體工程項(xiàng)目規(guī)模較大，為了降低施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，需對(duì)管線排布問題進(jìn)行深入規(guī)劃與合理安排。

2.2? ?BIM技術(shù)應(yīng)用分析

2.2.1? ?建立BIM模型

在地鐵站機(jī)電安裝施工過程中，專業(yè)管路線路復(fù)雜，為有效預(yù)防布控管理過程中，施工位置發(fā)生相互交叉碰撞的情況，將地鐵站內(nèi)的空間信息和不同專業(yè)管路建立BIM模型。小組1運(yùn)用本文方法對(duì)管路之間的交叉碰撞情況進(jìn)行檢查，小組2、3運(yùn)用傳統(tǒng)方法進(jìn)行檢查。

運(yùn)用Recit軟件進(jìn)行建模前，需要保證施工滿足整體要求，將施工參入完成錄入模型匯總。應(yīng)用BIM技術(shù)將建模后的圖紙進(jìn)行掃描，工作人員運(yùn)用軟件內(nèi)置的clash detective功能，對(duì)模型中的碰撞點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.2? ?碰撞檢測(cè)流程

先檢測(cè)系統(tǒng)中的碰撞問題，并對(duì)模型進(jìn)行深入檢查，根據(jù)施工規(guī)范完成對(duì)管線的布置與檢測(cè)。在布線過程中，要將通風(fēng)口設(shè)定在電氣設(shè)備的臨側(cè)，通風(fēng)管之間的距離要保證滿足預(yù)留目標(biāo)。

在檢測(cè)之前設(shè)定碰撞過程中的公差值。如果兩個(gè)構(gòu)件之間的公差值大于實(shí)際距離，就表示存在碰撞點(diǎn)。公差值的選擇范圍要參考設(shè)計(jì)文件，管線之間的距離要小于30m。同時(shí)，對(duì)于檢測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)要符合標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)備大量的閥門和流量測(cè)試裝置，保證在施工中的完整性。

在構(gòu)建完成模型后，運(yùn)用開洞插件及相應(yīng)規(guī)則實(shí)施模型對(duì)孔洞進(jìn)行開鑿，及時(shí)生成對(duì)應(yīng)的孔洞信息，記錄相應(yīng)的套管清單以及剖面圖。同時(shí)對(duì)施工中的安全問題進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。結(jié)合碰撞檢測(cè)報(bào)告，對(duì)管線碰撞點(diǎn)、墻體的預(yù)留孔洞進(jìn)行檢測(cè)與分析。

2.2? ?檢測(cè)結(jié)果分析

檢測(cè)不同項(xiàng)目中車站碰撞點(diǎn)分布情況，對(duì)線路中存在碰撞點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。安裝施工后，不同項(xiàng)目中碰撞點(diǎn)具體分布結(jié)果如表1所示。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，運(yùn)用BIM模型進(jìn)行檢查后線路中的碰撞點(diǎn)數(shù)量為0個(gè)。由此說明，運(yùn)用本文方法能夠有效解決碰撞問題，碰撞點(diǎn)數(shù)量大幅度減少?？梢酝ㄟ^提升管線綜合布設(shè)水平，提高預(yù)留孔洞分布圖的數(shù)量，對(duì)機(jī)電設(shè)計(jì)安裝問題進(jìn)行優(yōu)化。

對(duì)照組的碰撞點(diǎn)較多，說明系統(tǒng)中存在管線發(fā)生碰撞的情況。需要在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)于管線碰撞問題提高重視程度。車站的機(jī)房空間較為狹小，從綜合位置信息來看，橋架的位置存在碰撞的可能性較大，需要對(duì)地鐵車站的橋架點(diǎn)進(jìn)行更為優(yōu)化的實(shí)際。

綜上所示，通過運(yùn)用施工圖紙對(duì)應(yīng)信息建立BIM技術(shù)應(yīng)用模型，將地鐵車站機(jī)電安裝項(xiàng)目進(jìn)行合理規(guī)劃，對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、修正施工方案中存在的問題。在BIM模擬中對(duì)不同工程漏洞和設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行排查，生成準(zhǔn)確的碰撞檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，有利于完善施工方案，提升視覺呈現(xiàn)度，加快工程效率。

3? ?結(jié)束語

為了有效解決碰撞問題，提升了管線綜合布設(shè)效果，本文通過使用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行輔助管理。在BIM模擬中，對(duì)不同工程漏洞和設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行排查，生成準(zhǔn)確的碰撞檢測(cè)報(bào)告數(shù)據(jù)，有利于完善施工方案，提升視覺呈現(xiàn)度，加快工程效率。

通過對(duì)機(jī)電安裝施工中BIM技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，提高了工程施工精準(zhǔn)度，加快了地鐵車站的施工速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于地鐵車站機(jī)電安裝的安全施工。但該設(shè)計(jì)還存在不足之處，如存在工期分配不合理、成本相對(duì)較大的問題等。今后在研究中，應(yīng)在保證技術(shù)應(yīng)用安全基礎(chǔ)上著力提升安裝實(shí)用性，并規(guī)范施工材料使用，以便減少施工誤差，全面提升地鐵車站機(jī)電安裝施工的技術(shù)水平。

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