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摘要：为了解决地铁施工中新建管道与原有管道发生碰撞的问题，引入BIM技术将传统的二维设计转化为三维设计，使管道能够直观的观察和方便的分析。以我们刚施工完成的轨道交通13号线为例,介绍了应用程序的BIM技术通风和空调、供水、排水、电力照明三个系统工程中的应用,并进行碰撞检测,结果表明,BIM技术可以有效地解决这一问题的新行和原来的管道碰撞,不仅提高地铁建设的质量,并节省成本。
关键词：地铁车站；BIM；碰撞检测
一、工程概况
上海轨道交通 13 号线（长清路站-张江路）13（2）.202 标长清路站、成山路站装修及风水电安装工程。
以长清路站为例，其位于浦东新区长清路、耀华路交叉口南侧、长清路东侧的长青公园下，车站长 153m（内净），宽 19.6m（内净）。为地下三层 12m 岛式车站。具体涉及到的施工技术有消防技术、给排水施工技术、设备安装技术、通风技术以及采暖技术等。
二、BIM技术在风水电安装工程中的应用
通风空调系统、动力照明系统以及给排水系统的BIM模型应用Revit MEP进行构建，在构建模型的过程中，注意要区分不同专业的相关系统。除了风水电三个领域，其余领域在进行碰撞试验前，必须建立结构图以及各系统专业图纸，保证BIM模型更为有效的体现真实情况的同时，更是为了方便对结构和管线时间进行碰撞检测。
在实际施工过程中，负责数据分析的工作人员必须通过Revit MEP构件各类管线、风机以及空调设备等信息，经过认真分析核对后，在应用相关软件对管线结构进行充分的综合性分析，最终完成BIM地铁车站站模型的建立。应用相关软件中的数据统计工具对管线之间的容差值进行精准的计算，充分考虑保温层厚度以及管线的操作空间。应用BIM模型对各专业系统、车站建筑、风水电专业进行碰撞分析，分析结果显示，该车站原始图存在1000余处碰撞点。
将已经完成施工和结构中存在的碰撞点，需要适当修整土建信息，认真完成碰撞点的核对。通过相关分析和统计发现，大部分的碰撞点是喷淋系统管道和其他管线发生碰撞，为了防止这类冲突，可以对喷淋系统管道的标高进行适当调整。经过合理的设计和沟通，在消防允许的范围内，适当调整了喷淋系统的相关管线，碰撞检测结果显示，冲突有减小趋势。
1、通风空调系统
该工程涉及到的通风系统主要有：车站公共区域内通风空调以及排烟系统，设备管理区的通风空调以及排烟系统。图1为站厅层大轴端系统轴西侧碰撞冲突，通过对图1进行分析发现，左侧桥架和风管存在碰撞，可以适当调整桥架标高避免此类冲突。如果桥架标高已经处于标高的极限位置，不能继续调整，那么可以通过调整桥架结构进行完成。防止重新拆掉风管后返工的现象，因为如果桥架标高得不到有效调整，就可能会造成风管完成施工后，桥架无法施工的现象。右侧桥架和下翻梁也存在十分严重的冲突现象，下翻梁在结构上不允许存在开孔，可以通过设置下滑破的方式进行调整，可以有效防止先安装桥架之间，最终发现桥架不能安装，再将桥架之间拆除的现象发生。
图1 站厅层大轴端系统轴西侧碰撞冲突
图2消防管和排风管的碰撞，通过对图2模型进行分析可以显现，消防管和排风管发生了严重的碰撞现象。为了避开冲突，在消防管遇到排风管之前，对消防管标高进行适当调整。通过模型分析发现存在这类问题，在图纸上对该类问题的位置和解决方法进行表示，在实际施工中，可以有效避免这类冲突的发生。
图2 消防管和排风管的碰撞
图3为排风管和电缆桥架的碰撞，通过对图3进行分析发现，桥架和风管发生了一定程度的碰撞。为了防止这类碰撞的发生，将风管在和桥架接触前，将其标高降低200mm。通过模型发现这类问题，在图纸上对该类问题的位置和解决办法进行标识，同时通知相关施工人员，可以有效防止桥架和风管发生冲突，不仅节省了物料和人工，同时降低了返工的可能性。
图3 排风管和电缆桥架的碰撞
2、给排水系统
给排水系统由两部分组成，分别是消防水系统和给排水系统。给水系统主要包含生产用水、循环用水以及生活用水；其中冷却循环用水的设备为冷却水泵，主要是空调制冷循环水系统，循环水经过冷却水达到降温的目的。排水系统主要包含以下系统：污水系统、雨水系统以及废水系统。图4为站厅层大轴端系统轴东侧碰撞冲突，通过对图4的模型分析发现，桥架和水管存在一定的碰撞现象，弱电桥架和右侧的消防水管也存在较明显的冲突。如果先进行桥架施工，水管的位置就必须移动，为了防止这类冲突出现，可以对消防水管的位置进行调整。
图4 站厅层大轴端系统轴东侧碰撞冲突
3、动力照明系统
动力照明系统主要的碰撞点为电缆桥架与其它系统管线的冲突，由于部分公共区及设备区的电缆桥架宽度较大，占用空间较大，导致其它管线无法正常穿越，因此对其安装位置也许重点控制。
4、碰撞结果
通过对检测结果分析发现，主要的碰撞点数量为100多个，其中19处冲突必须上报设计单位，对管线进行优化完善后方可进行修改。
经过BIM碰撞检测，对不同的碰撞点进行分析，合理对管线进行优化和调整，为了防止碰撞冲突发生，可以综合优化和完善不同专业的标高、桥架结构以及风管规格。在实际施工过程中，通过对施工记录进行分析发现，BIM碰撞检测的应用，大幅度降低了各专业因为施工不同步造成的摩擦，有效防止了安装后出现返工的现象，大大提高了施工效率，经济效益提高30%左右。
三、碰撞检测中应用BIM技术结论
BIM技术在地铁站施工设计中的应用，有效解决了碰撞冲突的发生。
1、施工初期在应用BIM技术对机电安装碰撞进行检测的过程中，完成碰撞试验后，一般通过肉眼对碰撞进行观测，应用BIM技术对碰撞进行检测，存在的主要优势是可以有效的检测出硬性碰撞，对于桥架和管线桥架之间的碰撞检测效果十分明显。工期延误的主要原因就是施工过程中遇到了硬性碰撞。所以，BIM技术的应用可以有效提高施工效率，保证施工在工期内完成。
2、在对地铁进行实际施工过程中，需要对机电的安装过程进行实时跟踪，着重关注设备区过道、车站走廊区域的综合施工情况，因为这类区域通常在表面没有问题存在，但是在实际施工过程中常常因为管线设备不准确造成施工困难的情况发生。
3、BIM技术不仅可以发现硬性碰撞，还可以对软性碰撞进行检测和分析。一般来说，运营单位后期整改的主要原因来源于软性碰撞。工程一旦存在软性碰撞，肯定会造成返工现象频繁发生，工期严重拖后，费用大幅度提升。
结束语
综上所述，在地铁安装工程中引入BIM技术，不仅可以提高项目的经济效益，还可以显著提高施工人员的技术水平。通过对BIM技术应用结果的分析，发现BIM技术是一个从二维建筑思维向多维建筑思维转变的过程，是建筑领域发展的主要发现。BIM技术的应用不仅可以通过三维环境观察每一个施工过程，还可以有效地监测各种专业系统的管道碰撞情况。此外，BIM技术还可以计算实际工程量，对项目进度进行有效的模型，监控整个项目的施工质量。总之，BIM技术在地铁施工领域的引入和应用，极大地提高了地铁施工质量，值得广泛推广和应用。
参考文献
[1]庄宁.BIM技术在地铁机电安装施工中的应用[J].设备管理与维修，2018，（15）：129-130.
[2]张禄.基于BIM技术的地铁风水电安装碰撞检测[J].铁道建筑技术，2014，（09）：93-95.
论文作者:张磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/26
标签：风管论文; 桥架论文; 系统论文; 技术论文; 管线论文; 冲突论文; 标高论文; 《基层建设》2019年第11期论文;