探讨地铁机电安装施工中BIM技术的应用石建东

探讨地铁机电安装施工中BIM技术的应用石建东

石建东

徐州市轨道交通工程质量安全监督站江苏徐州221000

摘要：伴随着工程行业的创新发展，BIM技术在地铁机电安装施工中得以广泛应用，在很大程度上为地铁机电安装施工提供了很大的帮助。因此，本文对BIM技术在地铁机电安装施工中的应用进行了详细分析。

关键词：地铁；机电安装；施工；BIM技术；应用

城市化建设越来越快，但是在城市化建设的时候，交通方面一直都是一个大的难题，这个时候地铁就能发挥出很强的缓解交通的能力。地铁的建设在当下这个计算机技术飞速发展和各种新型软件更新社会，通过建模来实现建筑工程数字化，已经成为了工程实践的主要方法。在机电安装施工的过程中，通过使用BIM技术构建仿真模型，提高机电设备安装的效率，也为地铁行业的建设和发展提供了较为科学性的保障。

1、BIM技术在地铁机电安装施工中的应用概述

BIM系统是一种全新的信息化管理系统，具有关联性和协同性的特征，可将设计、施工、项目运营等各方面中所涉及的所有信息整合在已建立的数据库中，将建筑的真实信息通过数字信息仿真模拟出来，从而达到对施工项目中动态的工程信息进行创建、管理和共享的目的。在我国地铁机电安装行业中，BIM技术已经得到了广泛的应用。安装施工企业从工程的招标、设计策划、施工指导、成本管控、预算结算等方面对BIM技术进行了更加深入的研究，并将BIM技术和安装全过程完美的结合应用，有效的提高了企业安装项目的精细化管理水平和核心竞争力。

2、BIM技术特点

2.1关联性

在BIM技术的信息模型中，其对象具有可识别、相互关联的特点，通过系统可以实现模型信息的汇总和分析，并且逐渐形成特定的文档和图形。如果信息模型中的一个对象发生改变，那么与其相关联的对象都会发生改变，这样便可以确保信息模型的整体性。

2.2协同性

BIM技术可以承载多种信息，所以与地铁机电系统相关的信息以及相应的设计文档等都会存储在集成数据库中，从而实现信息的数字化，加强信息之间的关联。在这种情况下，BIM模型中就会形成一个各个专业协同工作的平台，不仅可以高效解决以往各个软件互不相容的问题，还可以实现各个专业之间信息的共享。

2.3模拟性

模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟。

3、地铁机电安装施工的特点

3.1复杂性

机电施工的复杂性主要包括两个方面，一是机电施工本身包含着众多的专业，施工过程中很大一部分工作都涉及不同专业，如给排水、暖通、电气等的管线协调；二是机电施工往往不是独立施工，多和建筑工程的其他部门合作施工，这就涉及到不同工作领域之间的协调安排。

3.2灵活性

在机电施工阶段，施工人员主要参照施工图纸开展工作，可以通过部门技术人员之间临时的协商和修改进行有效调整，所以在传统信息流通不畅阶段，机电施工这种机动灵活性虽然得到了应用，但由于受到交流时间和交流阻碍的影响并没有充分得到发挥。

3.3安全性

前面的工程特点决定了地铁工程施工安全风险（包括工程本身的风险和对工程周边环境的风险）大，风险官联系强。例如：如果水文工程地质条件不明，工程周边环境不清，措施准备不充分，很容易出现安全质量和险情。

4、BIM技术在地铁机电安装施工中的技术优势

4.1保证信息资源的传输和共享

随着科技的快速发展，地铁机电安装技术也得到了不断优化和提升，其中BIM技术的科学运用可以实现各个层级、各个专业之间的协调性发展。在已有的机电安装工程设计中，专业较多但专业工作分工明确，其中涉及到电梯行业、供电行业以及施工企业等众多行业，所以分析工程项目的程中，工程项目信息繁多且相对分散，这就影响到信息、资源的合理分析与利用。因此，在机电工程项目设计中，合理运用BIM技术可以提供统一模型标准，在信息、资源出现碰撞时，可以对比模型标准，制定标准性的施工策略，提高合理运用信息的能力，并在优化机电安装工程项目中提供科学性依据。与此同时，在施工过程中，BIM技术的有效运用，可以共享已有的信息资源，提高工程项目设计的合理性，为促进和增强企业间的信息交流提供了一条高效的途径。

4.2保证工程进度、成本预算以及工程结算的有效控制

前期在传统管理方式中对施工规划进度时，合同中提到了要求工期可以按照合理制定的进度进行，而施工时出现的实际问题会影响到进度，从而工程的质量也会受到影响。当应用了BIM技术后，三维空间模拟在工程设计初期就得以实现，而施工的各阶段都能得到模拟，对于各阶段中比较容易出现的技术性难题可以通过模拟就能够发现，技术人员也可以针对这些问题展开讨论，最终也能做出解决问题的方案，及时的纠正措施对于工程后期施工就很有利，而成本预算方面也得以实现精准预算，为施工过程中节约不必要成本，对工程质量和进度通过合理设计来实现有效控制。

4.3BIM技术在地铁机电安装中的管线设计

1）管线综合运用分析

通过分析管线的综合运用情况，利用构建碰撞检测技术能够发现管线的不合理排布，为管线技术提供合理依据。在检测管线碰撞使需要注意两点：①检测各专业间的不合理碰撞现象，在施工工程设计和实施时减少建筑结构和建筑专业间出现的不合理排布。而这一点很难在二维设计图纸中发现，所以施工企业在工程项目设计实施图纸时，必须要先设计二维施工图纸，在建立三维模型，让管线的设计得到实现。②在检测管线和土建专业不合理碰撞时，需要对地铁机电安装在设计中分管过高现象多加注意，对不合理现象要及时调整。BIM技术的应用可以检测管线间的不合理碰撞，即对电气线路、给排水管道等管线装置进行自动性的检测。

2）以图像形式展现机电安装

通过应用BIM技术将文档转变为图像，将地铁机电的安装以图像方式展现出来。碰撞检测的核心目的是能够发现工程设计中存在的不合理设计问题，并对工程设计图纸修改提供合理的建议，立体化的模拟施工场景是通过BIM技术生成的图像提供给工程设计人员，发现地铁机电安装施工中会存有的问题，运用工程技术科学合理的完成地铁机电工程。

5、BIM技术在地铁机电安装施工中的应用

5.1分析施工项目的风险

目前来看，地铁建设规模逐渐增大，但是专业的风险管理人才仍不能满足现在的发展，这就导致了工程质量和工程的风险评估得不到相应的技术支持，并对系统、规范、科学的安全风险管理系统造成了很大的安全隐患。通过BIM技术指导施工实际方案的确立，确定合理的施工项目设计方案，通过直观工程项目的设计，可以更加系统的了解工程，通过对信息的分析，并对其中问题进行合理解决，为工程减少经济损失。

5.2地铁机电设备安装和维护管理利用

BIM系统可以对地铁车站进行三维仿真建模，因其具有可视化功能，可以对地铁车站机电设备进行可视化动态维护管理。具体流程是：首先根据国家有关机电设备的编码规则，对地铁所有的机电设备进行规范编码；再利用BIM技术得到的信息，对机电设备施工过程进行仿真模拟，发现其中的问题，可以为实际的施工过程减少返工次数、降低经济损失；之后再建立设备动态编码信息和车站服务器动态连接，通过获取动态管理所需的设备信息，进行设备的维护仿真。设备动态管理及维护主要是实时了解设备运行状况，实现对设备运行的累计运行时间统计，以及设备的运行情况。建立所需信息库，同时配以BIM提供的模型信息，建立信息交换与共享平台，对于项目信息进行整体的整合。

5.34D建模分析保障施工安全

工程设计过程中应做好安全等级评估，通过碰撞检测技术可以对施工现场进行安全检测，分析检测数据无误后方可开始施工。在施工坑开挖过程中，要合理选择区域，只有选择合适的区域才能保证基坑的质量和施工安全，因此施工过程中要时刻关注地表沉降和管线沉降的各项数据，时刻做好数据检测与记录，杜绝不安全事故发生。施工前需要4D建模分析，一方面建模分析可以对整个工程有一个系统性的理解，从中可以及时发现设计缺陷并及时组织人员解决，确保整个工程设计合理；另一方面建模后可以清楚的了解到建筑模型的各项结构数据，有助于施工过程的有序进行并为后期养护提供技术经验。

5.4优化综合管线

没有引入BIM技术之前，综合管线的优化都是在二维平面的情况下进行的，对每个关键位置的专业管线进行优化，从而完成平面布置和剖面布置。在应用了BIM技术之后，综合管线的优化都是按照每个专业管线的三维模型走向来认真检测是否会发生碰撞，是否存在专业交叉的现象，是否有充足的空间进行施工，而且还能够通过三维空间模型充分展示出之后施工过程中有可能会出现的状况，清楚的看到交叉部位、每条管线之间的距离以及施工完成之后每条管线的位置等。这充分体现了BIM技术三维可视化的特点，能够减少识图中存在的误差。

6、BIM技术在地铁机电安装施工中的应用价值分析

6.1实现技术手段向管理手段的进步

首先需要明确的是，BIM技术对于施工企业来说主要有三层深度：①能够实现施工企业形象的提升；②能够促进施工企业突破技术难题；③促使施工企业改善管理流程。从具体来说，解决具体施工现场问题只是第二种深度，表明BIM技术可以实现成果价值的转换，如果仅仅从第二层深度来体现BIM技术的价值是不现实的。因为人力是所有技术手段的掌控者。机电施工中，BIM技术应该是实现技术手段向管理手段转化，通过将建设施工中的各种要素进行结合，找出相关问题的解决对策，确保施工质量，提升企业形象，从而能够从更深层次体现出BIM技术的存在价值。

6.2再造管理流程

在进行具体的机电深化工作实践中，经常会出现突发情况，需要重新规划管道的问题。一旦出现此类问题，那么就会出现与之相关的其他问题：①管道如何重新规划，其规划的具体位置和实施方案；②施工材料的再补充；③与分包单位、材料厂家等产生的争端的解决；④确保施工进度和施工质量。通过BIM技术深化，建立相关数据模型，利用模型能够在纷乱的问题中进行分析，寻找到各方能够协调的意见，促使建设工程的顺利进行，保证工程质量。

6.3提供商议依据

在机电施工出现问题，各方意见不一致之时，如何使各方和平协商，找出适合的解决方法一直是非常困难的问题。因为在产生争议时，在没有任何佐证的前提下，各方为了自己本身的利益，本着趋利避害的原则，必然会在争端中主动出击，将责任推诿，这样做会严重影响建筑施工进度，而且还对机电深化工作的开展产生不利影响。通过BIM技术建立模型，能够非常直观地进行建设施工的流程分析，能够根据这些信息做出理智的选择，进而进行洽谈，商议解决办法，提出新的方案流程，这样做的好处就是各方意见能够使各方能够实现兼容并包，促进机电深化改革顺利进行。

6.4安全区域分析分析

通过对施工组织中设计项目的碰撞检测，可以发现施工期间应该对现场的施工进行持续性的检测，并通过对施工工序及安全等级的分析，在工程设计的过程中应该对开挖区域的安全项目进行分段检测，并给予工程项目管理者最科学性的指导。与此同时，在地铁工程深基坑开挖的过程中，基坑的稳定对安全因素有着十分严重的影响，因此，在施工活动构建的过程中，应该将区域中的地表沉降、管线沉降等作为重点，从而保证数据监测及记录的合理性。

6.5空间冲突检测

在BIM技术运用的过程中，现有的工程模型主要有建筑模型、结构模型及管线模型，通过软件环境的合理检测，可以分析专业间的冲突及碰撞。并利用4D可视化空间对空间的冲突进行分析，同时也可以在3D环境中确立动态化的空间施工场地，为施工现场的合理规划提供良好依据。

结语

在BIM技术使用的过程中，BIM技术为地铁机电工程的设计提供了很好的检测平台，可以避免很多不必要的损失。在将来，随着城市化和经济的不断发展，地铁建设项目还将有一个良好的发展前景，而BIM技术的合理运用，则会增强地铁建设企业的竞争力，并推动国家发展，造福社会。

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