軌道交通工程BIM技術(shù)機房優(yōu)化探析

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［摘要］城市軌道交通工程機房安裝具有設(shè)備眾多、管線復(fù)雜、進(jìn)度快等特點，為保障施工進(jìn)度、提升施工質(zhì)量，需開展基于bim技術(shù)的機房優(yōu)化工作。從機房優(yōu)化目的、組織架構(gòu)、實施流程、優(yōu)化內(nèi)容4部分闡述機房優(yōu)化過程，并選取某車站環(huán)控機房和冷水機房2個區(qū)域進(jìn)行機房優(yōu)化布置，實現(xiàn)機房精細(xì)化施工，助力機房安裝工業(yè)化、集成化發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］城市軌道交通；BIM技術(shù)；機房優(yōu)化

城市軌道交通工程是一項投資規(guī)模大、專業(yè)性強、技術(shù)接口復(fù)雜的多學(xué)科綜合性系統(tǒng)工程，隨著城市軌道交通行業(yè)的飛速發(fā)展，城市軌道交通信息化的需求愈加顯著。BIM技術(shù)作為建筑信息化的有效手段，越來越多的政府和企業(yè)認(rèn)識到BIM技術(shù)的應(yīng)用價值，BIM技術(shù)在城市軌道交通行業(yè)進(jìn)入了全面推廣應(yīng)用的階段。機電實施階段是城市軌道交通實施的重要階段，設(shè)備機房安裝是機電實施階段的關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點，其具有參與方眾多、接口復(fù)雜、管理協(xié)調(diào)難度大、進(jìn)度快、標(biāo)段拆分復(fù)雜等特點，在設(shè)備機房安裝過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，可充分發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，促進(jìn)項目各方協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)機房精細(xì)化施工。以南通市城市軌道交通1號線一期工程為例，介紹機房優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用過程，為類似工程開展相關(guān)BIM技術(shù)應(yīng)用提供參考。

1機房優(yōu)化目的

為提升機房優(yōu)化項目方案質(zhì)量，減少現(xiàn)場安裝問題，優(yōu)化機房作業(yè)空間，根據(jù)機房復(fù)雜程度、現(xiàn)場施工進(jìn)度和模型深化情況，開展基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化布置，利用BIM技術(shù)可視化特點，將可能出現(xiàn)的問題前置解決，形成機房優(yōu)化模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2機房優(yōu)化組織架構(gòu)設(shè)備機房安裝

BIM技術(shù)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，該項目在現(xiàn)有傳統(tǒng)工作模式下，引入BIM技術(shù)咨詢團(tuán)隊，根據(jù)設(shè)計、施工、監(jiān)理工作模式，將BIM技術(shù)工作內(nèi)容融入各參建方本職工作中，形成一套由業(yè)主牽頭、BIM技術(shù)咨詢單位策劃、設(shè)計單位審查方案、施工單位執(zhí)行、監(jiān)理單位監(jiān)督落實情況的組織架構(gòu)，如圖1所示。（1）業(yè)主單位：牽頭組織推進(jìn)機房優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用工作，對BIM技術(shù)咨詢單位策劃方案進(jìn)行確認(rèn)，協(xié)調(diào)設(shè)計單位配合機房優(yōu)化、土建施工單位移交土建施工模型、設(shè)備供應(yīng)商移交廠商族，督促機電、系統(tǒng)施工單位完成機房優(yōu)化，并按照優(yōu)化方案進(jìn)行施工，特別復(fù)雜機房可采用專項評審會的形式推進(jìn)。圖1組織架構(gòu)（2）BIM技術(shù)咨詢方：協(xié)助業(yè)主組織開展機房優(yōu)化工作，根據(jù)項目各參建方工作職責(zé)及現(xiàn)場施工情況梳理基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化實施方案，包括各方BIM技術(shù)職責(zé)、機房優(yōu)化計劃等，提供BIM技術(shù)應(yīng)用需要的軟件技術(shù)建議解決方案。（3）設(shè)計總體：作為機房優(yōu)化主要設(shè)計管理方，管理設(shè)計工點配合施工單位完成機房優(yōu)化，并跟進(jìn)各設(shè)計工點的配合情況，對機房優(yōu)化方案的系統(tǒng)性問題進(jìn)行把關(guān)。（4）機電/系統(tǒng)設(shè)計：作為機房優(yōu)化主要參與方，將完成機電/系統(tǒng)施工圖模型提交相應(yīng)的業(yè)務(wù)主管部門，并對機電施工單位優(yōu)化過程中提出的問題應(yīng)及時答復(fù)，對機電施工單位完成的機房深化BIM模型提出專業(yè)優(yōu)化建議，如無優(yōu)化建議需對優(yōu)化方案進(jìn)行確認(rèn)。（5）土建施工：作為機房優(yōu)化的提供資料方，根據(jù)機房優(yōu)化的時間節(jié)點，將完成的土建施工模型提交相應(yīng)的業(yè)務(wù)主管部門，并對提交的土建施工模型與現(xiàn)場實體的一致性負(fù)責(zé)。（6）機電/系統(tǒng)施工：作為機房優(yōu)化的執(zhí)行方，開展BIM技術(shù)模型深化工作，根據(jù)各方意見穩(wěn)定機房優(yōu)化方案，并基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化模型落實指導(dǎo)現(xiàn)場施工。如復(fù)雜機房需開專項評審會，負(fù)責(zé)準(zhǔn)備匯報材料并匯報機房優(yōu)化方案。（7）設(shè)備供應(yīng)商：作為機房優(yōu)化的提供資料方，根據(jù)機房優(yōu)化的時間節(jié)點，將完成的設(shè)備廠商族提交相應(yīng)的業(yè)務(wù)主管部門，并對提交的廠商族與供應(yīng)的設(shè)備一致性負(fù)責(zé)。（8）監(jiān)理單位：作為機房優(yōu)化主要參與方，可在方案優(yōu)化過程中提出優(yōu)化建議，并在模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工過程中，督促機電、系統(tǒng)施工單位基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化方案開展現(xiàn)場施工。（9）其他參與方：如有建設(shè)管理平臺開發(fā)單位，可將其平臺功能與機房優(yōu)化過程結(jié)合起來。

3機房優(yōu)化實施流程

根據(jù)該項目業(yè)主需求和現(xiàn)場施工進(jìn)度情況，借鑒以往車站機房優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用實施經(jīng)驗，制訂與該項目特點相一致的機房優(yōu)化實施流程，如圖2所示。通過該實施路線，明確各參與方的職責(zé)以及工作界面劃分，保證基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化順利實施。

4機房優(yōu)化內(nèi)容

（1）砌體墻實測模型?；谕两ㄊ┕つＰ秃驮O(shè)計施工圖紙創(chuàng)建砌體墻模型，包括砌體墻、構(gòu)造柱、圈梁、門窗等，由于施工誤差的存在，需進(jìn)行現(xiàn)場實測實量，復(fù)核測量內(nèi)容含砌體墻水平定位、構(gòu)造柱位置、圈梁垂直定位、預(yù)留孔洞位置及尺寸等，以實測結(jié)果修正BIM模型，保證機房優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性。（2）設(shè)備優(yōu)化布置。地鐵車站內(nèi)存在大型設(shè)備的重要設(shè)備機房，如環(huán)控機房、冷水機房、消防泵房等，均存在機房空間有限、設(shè)備數(shù)量眾多，原設(shè)計僅考慮功能需求，未考慮施工操作空間以及后期檢修空間，導(dǎo)致設(shè)備布置不合理。通過設(shè)備供應(yīng)商提供的廠商族進(jìn)一步完善機房模型，結(jié)合設(shè)備實際尺寸和排布原則，開展設(shè)備優(yōu)化布置。（3）設(shè)備基礎(chǔ)優(yōu)化。根據(jù)完善后的機房模型，調(diào)整設(shè)備基礎(chǔ)尺寸，依據(jù)設(shè)備機房施工相關(guān)的技術(shù)文件，優(yōu)化機房設(shè)備基礎(chǔ)與排水溝布置模型，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化特點，結(jié)合設(shè)備基礎(chǔ)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場三維技術(shù)交底，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。（4）管線優(yōu)化布置。結(jié)合機房設(shè)備調(diào)整情況，對機房內(nèi)風(fēng)管、橋架、水管進(jìn)行優(yōu)化布置。根據(jù)現(xiàn)場實際情況考慮保溫層、防火板等厚度。結(jié)合管線相對、交叉布置原則以及管線凈高控制和檢修要求，合理布置管線層次，在保證機房凈高要求的同時，以最短的距離與設(shè)備連接，節(jié)約管材。根據(jù)采購的設(shè)備、管材、閥門等設(shè)備尺寸，創(chuàng)建相應(yīng)的廠商族模型，進(jìn)一步優(yōu)化機房管線布置，通過與現(xiàn)場一致的模型指導(dǎo)現(xiàn)場下料和管線施工。

5機房優(yōu)化實例

以南通市城市軌道交通1號線一期工程某車站環(huán)控機房及冷水機房優(yōu)化為實例，闡述機房優(yōu)化工作流程與內(nèi)容。（1）各單位提供模型資料。機電設(shè)計單位提供環(huán)控、給排水、動照專業(yè)施工圖模型，該模型與施工藍(lán)圖一致；土建施工單位提供建筑、結(jié)構(gòu)施工模型，該模型為經(jīng)現(xiàn)場實測調(diào)整后模型；設(shè)備供應(yīng)商提供冷水機組、組合式空調(diào)、風(fēng)機、消聲器、風(fēng)閥、燈具等廠商族模型，該模型與采購設(shè)備尺寸、型號均一致，如圖3所示。（2）BIM三維模型整合。整合機電施工圖模型、土建施工模型、砌體墻實測模型形成機房優(yōu)化基礎(chǔ)模型，替換與設(shè)備實體一致的廠商族模型，對冷水機組、組合式空調(diào)、風(fēng)機、水泵、墻面箱柜、閥門等安裝位置、檢修空間進(jìn)行優(yōu)化，并調(diào)整相應(yīng)的設(shè)備基礎(chǔ)位置和排水溝尺寸。在環(huán)控機房中，組合式空調(diào)占地面積較大，需對其周圍的人員檢修通道以及距門間距進(jìn)行優(yōu)化，特別是檢修門處進(jìn)出管線的閥門，應(yīng)在考慮檢修空間的同時，兼顧人員操作高度。在冷水機房中，冷水機組、水泵、水處理儀等設(shè)備較多，應(yīng)將整個機房的管線按照類別分層排布，在保證功能的前提下，合理布置設(shè)備接口處閥門布置，確保設(shè)備及管線布置合理、有效、美觀，如圖4所示。（3）機房優(yōu)化專項評審會。由于環(huán)控機房及冷水機房設(shè)備眾多、管線復(fù)雜，為保障機房優(yōu)化方案的專業(yè)性、可操作性，由業(yè)主相關(guān)業(yè)務(wù)主管部門牽頭組織召開環(huán)控機房與冷水機房專項評審會，以推進(jìn)機房優(yōu)化BIM技術(shù)應(yīng)用工作。專項評審會上，參建單位通過BIM模型、動畫等多種形式展示環(huán)控機房和冷水機房的優(yōu)化方案，評審會主要提出如下優(yōu)化建議：1）優(yōu)化水泵和全程水處理儀間距，預(yù)留足夠的人行通道；2）調(diào)整冷水機組旁手動操作箱位置，以保證其與冷水機組的間距；3）修正組合式空調(diào)風(fēng)管位置，預(yù)留開門間距及相應(yīng)的人行通道；4）提高組合式空調(diào)前閥門安裝高度，保證設(shè)備檢修空間，提高檢修人員可操作性。通過專項評審會，得到了多項機房優(yōu)化建議，解決了管線碰撞、檢修空間不足、手動操作箱布置不合理、設(shè)備廠商族與現(xiàn)場不一致等問題。（4）機房優(yōu)化效果。機電施工單位根據(jù)評審優(yōu)化建議完善機房優(yōu)化模型，并結(jié)合施工藍(lán)圖和機房優(yōu)化開展現(xiàn)場三維技術(shù)交底，落實模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工，監(jiān)理單位跟進(jìn)其落實情況。目前現(xiàn)場施工已基本完成，環(huán)控機房及冷水機房施工順利，在保證施工進(jìn)度的同時，有效減少了施工變更，降低了施工成本，提升了施工質(zhì)量，確保設(shè)備安裝的操作空間及后期設(shè)備的檢修、更換操作空間滿足要求，實現(xiàn)了機房布置合理美觀。（5）經(jīng)驗總結(jié)。由于機電實施階段現(xiàn)場施工進(jìn)度較快，機房優(yōu)化涉及多部門和多單位共同參與，將本項目實施過程中的經(jīng)驗總結(jié)如下：1）在早期策劃中應(yīng)明確各參建方職責(zé)，避免后期執(zhí)行過程中各方針對方案優(yōu)化出現(xiàn)相互推諉的問題；2）對前期交付模型需建立質(zhì)量管理體系，保證模型的精確性和有效性；3）在建設(shè)單位層面落實BIM技術(shù)應(yīng)用管理體系，協(xié)調(diào)設(shè)計、施工、監(jiān)理在計劃時間內(nèi)完成職責(zé)內(nèi)工作；4）盡早開展機房優(yōu)化工作（前置現(xiàn)場施工至少2個月），落實模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

6結(jié)束語

在城市軌道交通工程中機房優(yōu)化布置應(yīng)用BIM技術(shù)，并將BIM技術(shù)融入設(shè)計、施工、監(jiān)理工作中，充分利用精細(xì)化模型，有效優(yōu)化機房節(jié)點細(xì)節(jié)設(shè)計，實現(xiàn)各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，保證現(xiàn)場有條不紊地按照計劃施工。本項目不打破傳統(tǒng)工作模式的基礎(chǔ)上開展基于BIM技術(shù)的機房優(yōu)化布置應(yīng)用，具有可復(fù)制性強、可全面推廣的優(yōu)點，為推進(jìn)下一階段城市軌道交通工程機房安裝工業(yè)化、集成化的目標(biāo)打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃斌.BIM技術(shù)在地鐵站后建設(shè)過程中的應(yīng)用研究[J].中國設(shè)備工程，2020（19）：175–178.

作者:衣娟 單位:上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院