某地铁项目BIM应用总结.doc

西安地铁三号线安装装修四标
大雁塔站BIM应用总结

一、概况
西安市地铁三号线一期工程线路西起鱼化寨，先后走行于富裕路、科技路、小寨路、西影路，在正大制药厂西侧转向北沿规划东二环南延伸线、东二环布设，到辛家庙后线路折向东沿北二环东延伸线走行，过浐河后线路沿东三环安抵立交西侧转向北，沿规划香北路、欧亚大道、港务西路至终点西安国际港务区，形成了主城区东北至西南方向的主要客流走廊。一期工程线路全长37.8km。全线共设车站26座，6座换乘站。
其中大雁塔站位于雁塔北路、西影路和小寨东路交汇丁字路口，为三号线与四号线的换乘站。三号线沿小寨西路和西影路东西向敷设，四号线沿雁塔北路敷设。三号线大雁塔站为地下二层16米米双柱岛式站台车站。共设置4个出入口，两组风亭。车站总长213.057m，，标准段宽度为24.8m，，总建筑面积17310.18m²，其中主体建筑面积10865.8m²，设备区面积6444.38m²。
车站内涉及的专业有设备安装工程（含通风空调与采暖、给排水及消防、气体灭火、低压配电与照明、火灾自动报警系统FAS、环境与设备监控系统BAS、门禁系统等）、高压供电系统、通信信号、AFC售票系统、屏蔽门、多联机、自动扶梯、直梯、广告灯箱、车站公共区和设备区建筑装修工程。
二、项目重难点
1.本工程所包含项目多、专业全面、接口众多。
安装工程主要工程项目：冷水机组安装、风机安装、空调机组安装、冷却塔、水泵、稳压装置、消火栓箱、水泵结合器、控制柜、控制箱、配电箱、报警控制器、模块箱等设备安装；风管风阀风口、消声器安装；水管道及阀门安装、电缆电线敷设、灯具开关插座、传感器、变送器、探测器安装。并完成各系统设备单机调试、单系统调试及联合调试。
装修工程主要项目：基础、圈梁、构造柱施工，砌墙、防静电地板、扶手栏杆、柱面、铝合金吊顶、门窗、公共区轨行区喷黑、涂料、卫生间洁具配件、风亭、广告灯箱、防火封堵等施工项目。
本标段工程涉及到的接口专业有牵引供电、接触网、通信、信号、自动售检票、轨道、电扶梯、综合信息管理等专业。
因此各设备接口及与其他承包商接口问题将作为本工程的重点。施工时根据工期网络、工序计划编制详细的接口实施方案，及时检查接口方案的实施情况。
2. 管线繁多，综合排布难度大
地铁走廊、机房空间狭小，安装工程的各种管线及其支护系统纵横交错纷繁复杂，综合排布及其困难，实际施工过程中常常出现管线布设不规范、相互碰撞、甚至无法安放的情况，直接导致质量返工、材料浪费、观感杂乱。
由于传统的管线综合存在先天的局限性，不能完全保证其管线布局的合理性。采用目前较新的BIM技术，可以大幅度提高管线综合的效率。将施工的建筑和机电设备管线进行三维建模，并采用BIM技术中具有可视化模型及碰撞检测功能，对现有信息模型进行碰撞检查，可直观地发现管线综合中的问题，及时调整，从而减少了施工中不必要的返工，提高了工程安装的一次成功率，从而达到工程对标高及施工质量的高要求。
三、BIM技术的学习及应用
地铁三号线项目部十分注重BIM技术在地铁安装工程中的应用，项目部成立之初即建立了项目总工程师为组长的BIM小组，并积极参与分公司组织的BIM培训课程。项目每周定期开展BIM培训，并安排结合施工现场实际的BIM练习作业。部分局部排布困难处，现场演示，对施工队伍进行交底。

BIM小组组织结构图

利用BIM技术对施工队伍进行综合排布交底
四、实施过程
（一）BIM实施思路和流程
1、BIM小组的成立。为了推进BIM技术的运用，并立志于研究如何利用BIM模型的信息化来完善、提高机电深化设计及现场施工的质量，项目部成立了有多年深化设计经验的工程师和精通BIM软件操作的BIM团队。
2、BIM软件的选择。BIM应用软件中，Revit和Navisworks软件市场占有率较高，故服务及功能相对较为完善，有更强的经济效益，拟采用Revit和Navisworks软件。
3、设备的配置。BIM软件对所使用的硬件设备要求较高，根据相应的要求配置专用的电脑等设备。
4、建立族库。根据常用的设备材料，建立材料设备的三维族库，并根据不同项目的需要，不断充实和完善族库。
5、结合工程进行建筑结构和设备建模。运用BIM软件，根据二维建筑结构和机电施工图纸，建立三维的建筑、装修和管线模型。
6、现场结构复测。组织人员根据结构图纸进行现场实际复测，根据复测结果修改建筑结构模型。
7、三维碰撞检查。通过BIM软件中的碰撞检测功能进行模型的碰撞检测，并出具碰撞检测报告，根据报告逐一检查及排除碰撞点位。
8、指导施工。根据调整后的模型，在施工前进行技术交底。
9、绘制竣工图纸。根据最终的施工现场，局部调整BIM模型，完成竣工BIM模型。
BIM整个开展流程如下图所示:

BIM实施流程图
（二）、构建结构建筑模型
1、 共享坐标轴网及标高体系建立
大雁塔站专业繁多，涉及二次结构、车站装修、暖通、给排水及消防、低压配电与照明、BAS、FAS、门禁等，针对多专业协同较为困难，我们建立了能够为多专业共享的坐标轴网及标高体系，以便于各专业的模型能够完美融合在一个BIM模型里面，为多专业协调整合打下基础。

大雁塔站轴网

大雁塔站标高
2、 站台层建筑模型建立

大雁塔站台层建筑模型

3、 站厅层建筑模型建立

大雁塔站站厅层建筑模型

大雁塔站整体建筑模型

4、 场地布置模型建立

场地布置图

（三）、构建车站装修模型
地铁车站装修工艺繁多，造型复杂，风格各异，质量要求高，针对这些困难，我们在二次结构完成后对施工现场进行了实测实量并记录数据，利用这些数据分析结构尺寸的偏差，并据此建立车站地面、墙面、柱面和天花模型，导出装修排版图和细部节点图指导现场施工。
1、 站台层装修模型建立

1）站台层装修排版

站台层装修排版图
2）站台层装修模型

站台层装修模型图
站台层装修细部模型图
3） 站台层装修效果

站台层装修效果图
2. 站厅层装修模型立
1）站厅层装修地面排版

站厅层公共区装修地面排版图
2） 站厅层公共区天花排版
3）

站厅层公共区天花排版图

4） 站厅层装修模型

站厅层装修模型图

站厅层装修细部模型图

站台层装修全景
（四）构建机电安装模型
地铁车站机电安装涉及给排水、低压配电、通风空调、弱电等多个专业，再加之空间狭小，因此管线错综复杂，施工过程中容易碰撞导致返工、窝工以及材料浪费，抑或管线距离过小导致后期检修不便，针对这些问题，我们利用REVIT建模软件建立综合管线模型，并利用REVIT的协同整合软件Navisworks对综合管线模型进行碰撞检查，形成检查报告，并对产生碰撞的地方进行调整直至满足设计及规范要求。流程如下图：

管综流程图
1、管线综合由项目部组成深化设计小组，会同项目总工程师、生产经理共同制定深化设计、施工工作计划，确保设计、施工的连续性。
2、管线工程综合设计原则
1)大管优先，因小管道造价低易安装，且大截面、大直径的管道，如空调通风管道、排水管道、排烟管道等占据的空间较大，在平面图中先作布置。
2)临时管线避让长久管线。
3）有压让无压是指有压管道和无压管道。无压管道，如生活污水、粪便污水排水管、雨排水管、冷凝水排水管都是靠重力排水，因此，水平管段必须保持一定的坡度，是顺利排水的必要和充分条件，所以在与有压管道交叉时，有压管道应避让。
4）金属管避让非金属管。因为金属管较容易弯曲、切割和连接。
5）电气避热避水在热水管道上方及水管的垂直下方不宜布置电气线路。
6）消防水管避让冷冻水管（同管径）。因为冷冻水管有保温，则有利于工艺和造价。
7）低压管避让高压管。因为高压管造价高。
8）强弱电分设由于弱电线路如电信、有线电视、计算机网络和其它建筑智能线路易受强电线路电磁场的干扰，因此强电线路与弱电线路不应敷设在同一个电缆槽内，而且留一定距离。
9）附件少的管道避让附件多的管道，这样有利于施工和检修，更换管件。各种管线在同一处布置时，还应尽可能做到呈直线、互相平行、不交错，还要考虑预留出施工安装、维修更换的操作距离、设置支、柱、吊架的空间等。
3、综合管线的排布方法
1)定位风管(大管)。因为各类暖通空调的风管尺寸比较大，需要较大的施工空间，所以先要应定位各类风管的位置。风管上方有探测器的，安装在探测器之下，并保持距离探测的距离不小于0.5米；风管上方没有探测器的，尽量贴板底安装，以保证其他专业管线的敷设空间。
2）定位桥架。车站电气部分涉及低压配电与照明、BAS、FAS和通信等专业，这几个专业都有桥架，因此需要合理规划各自走向，保证强弱电桥架之间距离不小于0.3米。
3)定位排水管(无压管)。排水管为无压管，不能上下翻转，应保持直线，满足坡度。一般应将其起点(最高点)尽量贴梁底使其尽可能提高。沿坡度方向计算其沿程关键点的标高直至接入立管处。
4)确定了无压管和大管的位置后，余下的就是各类有压水管，此类管道一般可以翻转弯曲，路由布置较灵活。此外，在各类管道沿墙排列时应注意以下方面：保温管靠里非保温管靠外；金属管道靠里非金属管道靠外；大管靠里小管靠外；支管少、检修少的管道靠里，支管多、检修多的管道靠外。管道并排排列时应注意管道之间的间距。一方面要保证同一高度上尽可能排列更多的管道，以节省层高；另一方面要保证管道之间留有不小于0.3米的检修空间。管道距墙，柱以及管道之间的净间距不应小于100mm。
4、综合管线实施结果
1）综合管线初步模型

综合管线模型图
2） 综合管线碰撞检查及优化调整
首先将各专业管线融合在一个综合管线模型，然后进行综合管线碰撞检查，对于产生碰撞的地方按照综合管线排布规则做相应调整，完全调整之后即可优化管线密集处的综合支吊架，以实现综合支吊架利用率的最大化，并且尽可能地减少返工。
①风管与桥架碰撞检查

② 水管与桥架碰撞检查

③ 风管与水管碰撞检查

④ 综合支吊架优化

3） 根据调整的综合和管线模型生成综合支吊架平面及剖面布置图

大雁塔站站厅层东设备区综合支吊架平面布置图

大雁塔站站厅层东设备区综合支吊架剖面图
4) 预留洞口的统计
地铁的安装装修施工空间狭小，管线密集，管线穿墙穿板非常普遍，门窗洞口和管线穿墙洞口预留一直是施工过程中令人头疼的事，要么漏留，要么留错，抑或多留，这都会对施工过程中的管线敷设和洞口封堵带来隐患。为了克服这一难点，我们根据建筑模型和综合管线模型生成比较比较精准的预留洞口，并对每个洞口进行标记，并形成预留洞口统计表（如下图所示），以确保在前期砌筑的过程中留洞准确。

4) 现场交底
对于管线排布密集的区域，我们提前对班组进行三维可视化交底，详细讲解各专业管线走向、标高和位置，以确保工程质量和进度。
（五） BIM在成本方面的应用
大雁塔站安装装修模型建立完成后，我们根据地铁项目的特点，对模型进行基础数据维护，主要包括主要材料及机械成本，施工区域，主要材料使用部位等，以方便对施工过程的管理和把控。

综合支吊架成本设置 蝶阀成本设置

三通成本设置 电缆桥架成本设置
1. 主要工程量明细表

2、 主要材料明细表（包含材料价格）

（六） BIM在进度管理上的应用
项目开工伊始，项目部根据土建移交节点通车时间，在考虑各方影响的前提下排出各施工节点的进度计划，接着我们利用navisworks软件进行动态模拟，通过模拟优化施工工序，进而形成最终的施工倒排计划，并利用navisworks软件对施工进度进行动态管理。
施工进度动态模拟图
（七） BIM在大型设备运输上的应用
地铁下面空间狭小，但设备众多，像风机、空调机组、配电柜等，这些设备都是在二次结构快要完成的时候才进场，这样设备的运输就是一大难题，针对这一难题，我们利用navisworks软件对大型设备运输进行动态模拟，优化设备的进场时间和运输路径，并提前做好设备运输洞口的预留。

（八） BIM在安全生产上的应用
地铁属于地下工程，光线不足，并且临边洞口较多，为保证临边作业人员的安全，临边洞口防护和日常巡查就显得格外重要。为了便于是过程中的安全管理和提高安全管理的有效性，我们利用revit软件对站台站厅层的临边洞口进行编号，并生成临边洞口明细表，以供安质部门对各个临边洞口进行逐一防护。

洞口防护图
五、BIM应用总结
BIM在施工阶段的应用分为以下几个方面:①.设计效果可视化；②.模型效果检验；③.四维效果的模拟和施工的监控。在利用专业软件为工程建立了BIM三维模型后，我们得到项目建成后的效果作为虚拟的建筑，因此BIM为我们展现了二维图纸所不能给予的三维视觉效果和认知角度，同时为有效控制施工安排，减少返工，控制成本，创造绿色环保低碳施工等方面提供了有利的支持。BIM模型将所有专业整合到同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、高度方向上的碰撞是重点。模型均按真实尺寸建模，传统表达予以省略的部分，例如管道保温层等均得以展现，从而将一些深层次的问题暴露出来。机电管线使用revit软件进行BIM建模。按照各设备专业的施工图，分系统进行BIM模型建立，如送风管、排风管、给水管、排水管、喷淋水管、动力桥架、照明桥架、弱电桥架等等，各系统设置不同颜色以便区分，建模的顺序大致按从上到下、从大管到小管的顺序进行，以减小后期调整避让的难度。如果有横向的重力排水管则需特别注意，应在风管及其他水管之前建模，这是由于重力管有坡度，而且不能上弯，一般需要其他管线去避让它，因此先行建模有利于后期调避让。在大型、复杂的建筑工程设计中，设备管线的布置常常出现管线之间或管线与结构构件之间发生碰撞的情况，给施工带来麻烦，影响室内净高，造成返工或浪费，甚至存在安全隐患。BIM软件均可进行管线碰撞的检测，可全面检测管线之间、管线与建筑之间的所有碰撞问题，并反提给各专业设计人员进行调整。在建模的过程中即需观察管线间的空间关系并予以调整，在局部区域完成建模后，及时使用navisworks软件的碰撞检测功能，检测并消除碰撞。在西安地铁三号线大雁塔站综合管线模型中共发现各种碰撞241处，发现设计不合理12处，然后解决之。如果在施工时才发现，会是一个什么样的场景：返工、修改、延误工期，无端增加工程成本，其损失是非常大的。以往我们说做设计可能考虑的比较周到，但是还有一些地方会遗漏，而不同专业不同系统之间的错漏缺将严重影响到施工设计和成本。一般情况下，施工设计人员会对施工前进行管线设计并解决到大量的管线碰撞问题。在二维图纸往往不能全面反映个体、各专业各系统之间的碰撞，同时由于二维设计的离散行为是不可预见性，也将使设计人员疏漏掉一些管线碰撞的问题，因此我们可以在管线综合平衡设计时，利用BIM的可视化功能进行管线的碰撞检测，将碰撞点尽早地反馈给设计人员，为实际解决问题提供信息参考，在第一时间尽量减少现场的管线碰撞和返工现象，以最实际的方式实现降本增效。项目的施工图是在模型检验完以后，通过模型导出来的，这样各方面的施工就不会再有碰撞的问题，避免了安装过程中的返工问题。四维的施工模拟将BIM模型与建筑信息相结合，即可实现四维模拟，通过它不仅可以直观地体现施工的界面、顺序，从而使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了，而且将四维施工模拟与施工组织方案相结合，使设备材料进场，劳动力配置，机械排版等等各项工作的安排变得最为有效经济地控制。工程量是工程最关键性要素，它是项目进行造价测算、工程招标、商务谈判、合同签订、进度款支付等一切造价管理活动的基础。而BIM恰是一个富含工程信息的数据库，可以真实地提供造价管理需要的工程量信息，借助这些信息，计算机可以快速对各种构件进行统计分析，大大减少了繁琐的人工操作和潜在错误，非常容易实现工程量信息与设计方案的完全一致。通过BIM获得的准确的工程量统计可以用于前期设计过程中的成本估算、在业主预算范围内不同设计方案的探索或者不同设计方案建造成本的比较，以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。我们在运用BIM技术的过程中，还有很多，比如说设备吊装方案，一些重要的施工步骤，现在都可以用四维模拟的方式把它很明确地向业主、审批方展示出来。我们用BIM技术做的冷冻机房的模拟。对施工质量与进度控制，在施工过程中，我们还可以用BIM与数码设备相结合，实现数字化的监控模式，更有效地管理施工现场，监控施工质量，这种模式使现场管理人员不用把大把的时间用与现场的巡视监控上，还可以把更多的精力用在现场实际情况的提前预控和对重要部位、关键产品的严格把关等准备工作上，这样不仅提高了工作效率，相应减少管理人员数量，还可以帮助管理人员在尽早发现并制止质量问题成为现实。
总的说来，采用BIM技术进行三维的管线综合设计有着明显的优势及意义。与传统二维管线综合对比，其优势具体体现在：
1.BIM模型将所有专业放在同一模型中，对专业协调的结果进行全面检验，专业之间的冲突、高度方向上的碰撞是考量的重点。模型均按真实尺度建模，传统表达予以省略的部分（比如管道保温层等）均得以展现，从而将一些深层次问题曝露出来。
2.建筑及设备全专业建模并协调优化，全方位的三维模型可在任意位置剖切大样及轴测图大样，观察并调整该处管线的标高关系。
3.BIM软件均可进行管线碰撞的检测，可全面检测管线之间、管线与土建之间的所有碰撞问题，并反提给各专业设计人员进行调整，理论上可消除所有管线碰撞问题。
4.对管线标高进行全面精确的定位，同时以技术手段直观反映楼层净高的分布状态，轻松发现影响净高的瓶颈位置，从而优化设计，精确控制净高及吊顶高度。
 5.除了传统的图纸表现，再辅以局部剖面及局部轴测图，管线关系一目了然。三维的BIM模型还可浏览、漫游，以多种手段进行直观的表现。
 6.由于BIM模型已集成了各种设备管线的信息数据，因此还可以对设备管线进行精确的列表统计，部分地替代设备算量的工作。