探索BIM技术在福州地铁机电工程中的应用

0 引言

地铁机电工程不同于传统的建筑工程，它不仅包括建筑工程中的水电、暖通、电气等工程，同时还包括铁路工程中的通信、信号、轨道等，系统多且复杂。在机电设备安装过程中，往往存在设备多、系统复杂、设备材料运输安装工程量大、工艺要求高、管线综合布置难度大、送电调试工期紧等[1]，造成多个专业协调难度大，施工困难，整体质量、安全难以保障，在施工中出现的问题比较多。BIM技术出现为解决这些问题提供了很好的帮助。

1 BIM简介

1.1 涵义

BIM，即建筑信息模型，BIM施工技术顾名思义建筑信息模型与施工相结合，即建筑信息模型在建筑施工过程中的应用。把BIM技术引入到建筑工程，对提升施工现场质量安全管理、优化变更成本及减少错漏、提高生产率、加快工程进度、构建绿色建筑等均具有积极的意义。

1.2 优点和潜力

BIM技术作为建筑施工管理的一种辅助手段，可全过程地运用于建筑管理的各个环节，能够更好地对建筑全寿命过程进行管理，对质量、安全、进度、造价等进行智能控制，对多专业工序、工种进行协同管理，提高工作效率，增加经济效益。

为了检测本文设定的基于河道行洪能力复核的防洪工程施工技术模型的评估效果，与传统防洪工程施工技术模型进行了对比。

1.3 国内外发展情况

BIM实践最初主要由北欧的芬兰、挪威及新加坡等国家所主导，美国等一些发达国家紧随其后。经过长期的酝酿及实践，BIM在美国逐渐成为主流，并对包括中国在内的其他国家BIM实践产生影响。如今，BIM应用在国外已经相当普及[2]，其中英国政府更是发文要求截至2016年，全面协同3D-BIM强制使用BIM。

我国BIM发展目前还处于起步阶段，潜力巨大。国家和地方政府均重视BIM的发展，其中住建部《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中谈到“十三五时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力” “普及项目管理信息系统，开展施工阶段的BIM基础应用。有条件的企业应研究BIM应用条件下的施工管理模式和协同工作机制，建立基于BIM的项目管理信息系统”[2]。上海市作为全国首个发布BIM政策的省级政府，至2014年开始先后发布包括《关于在本市推进BIM技术应用的指导意见》等多个BIM技术推广政策。其他如北京、天津、浙江、黑龙江、深圳、成都、济南等省市地方政府也不同程度推出相关政策，推进BIM技术在地方区域的发展。如表1所示。

表1 部分推行BIM技术的政策汇总

1北京《民用建筑信息模型设计标准》2上海《关于在本市推进BIM技术应用的指导意见》、《上海市推进建筑信息模型技术应用三年行动计划》、《关于本市保障性住房项目实施建筑信息模型技术应用的通知》等3广东《关于开展建筑信息模型BIM技术推广应用工作的通知》、《广东住房城乡和城乡建设厅关于发布2015年度城市轨道交通领域BIM技术标准制定计划的通知》4湖南《开展BIM应用工作指导意见》、《湖南省住房和城乡建设厅关于在建设领域全面应用BIM技术的通知》5广西《广西推进建筑信息模型应用的工作实施方案》6云南《云南省推进建筑信息模型技术应用的指导意见》7天津《天津市民用建筑信息模型(BIM)设计技术导则》8深圳《建筑工务署政府公共工程BIM应用实施纲要》、《建筑工务署BIM实施管理标准》9成都《关于在成都市开展建筑信息模型(BIM)技术应用过的通知》10济南《关于加快推进建筑信息模型(BIM)技术应用的通知》

2 工程概述

根据《福州市城市总体规划(2017-2035年)》，福州市轨道交通线网将由14条地铁线路组成，其中地铁2号线西起闽侯县苏洋村，东至晋安区鼓山镇，整体呈东西走向，线路全长30.167km，均为地下敷设。全线共设车站22座，1个停车场，1个车辆段，其中换乘车站5座，如图1所示。目前，2号线主体已大部分完工，进入机电(安装)施工阶段。项目的机电工程主要包括通风空调、给排水与消防、动力照明、信号、通信、BAS、FAS等。

图1 福州地铁2号线示意图

机械加工每天800m2，每个站大约9d完成，成本：(3×260+3×200)×9=12.4万元

3 BIM应用过程

3.1 BIM实施步骤

第一，收集结构、建筑、机电安装等各专业CAD图纸，在完成结构及建筑模型的基础上，依据二维图纸进行BIM管线建模。

第二，根据管线综合图纸，对管线模型进行优化排布，消除碰撞，生成管综模型。

3.5 定期更换无菌敷料及正压接头 更换无菌敷料及正压接头时要严格遵守无菌操作原则，3M透明敷料在穿刺后24 h更换，以后与正压接头一起每周更换1次。若3M透明敷料污染、潮湿或脱落，应及时更换。更换透明敷料时观察导管外露长度是否与记录相符，有无脱出。观察局部有无红肿和条索状静脉炎等表现。更换透明敷料时，如毛发生长过快影响透明贴膜的粘度，应再次剃发。剃发时，需两人配合，一人负责安抚患儿同时固定导管，另一人负责剃发，剃发时要使用婴儿专用理发器，禁止使用带利刃的刀片，以防利刃损伤头皮及外露导管。剃发后需仔细清洁皮肤，严格消毒待干后再固定。

第三，在管线综合模型的基础上对风管三通、弯头等异形件进行进一步优化，对水管构件、桥架、支吊架按照工厂化加工要求添加标准族库构件，保证管件、阀门等构件与实物一致，使模型能够达到工厂化加工水平。

第四，由业主组织各参建方及专家组对BIM模型进行审查，审查修改完成后，对BIM模型图进行会签、封模。

(2)墙体孔洞的精确预留、预埋件的精准布设;

图2 BIM技术实施流程

3.2 主要应用范围

在机电项目施工过程中，BIM技术主要运用以下5个方面：

(1)机电管线综合排布、风水电设备机房深化设计;

最后，对管线模型进行定长分割、编码，并发工厂进行预制化加工，如图2所示。

(3)水管、风管、桥架、综合支吊架等工厂化预制；消防泵房，环控机房装配式安装;

(4)利用3D扫描技术，通过虚实对比查漏补缺，实现3D扫描技术与BIM模型相结合，保证模型与实体一致;

(5)三维建模，确保尺寸精确，施工看图过程简单明了，减少误差操作，减少后期变更及养护成本。

管综建模如图3所示。

图3 BIM技术管综建模

4 BIM技术应用效益

4.1 技术效益

地铁项目机电工程往往具有工程量大、工作环境复杂等特点，在以往施工中，经常会遇到材料运输管理困难、多专业交叉施工沟通协调难度大、工人野蛮施工现象多、质量安全隐患大等一系列问题，运用BIM技术进行三维可视管理，可以最大限度地降低施工管理过程中一些不确定因素产生：

(1)能够对原材进行统筹管理，通过归集材料耗量等，建立主要材料数据库；

安：当然是范·克莱本的演绎！关于你说的解构，我认为他是第一个抛开此曲极其复杂的技术，而以更高的视角审视此曲完整艺术价值的演奏家！这样的视角也是极有前瞻性的。他的演奏不追求极致速度，却是满满的音乐性、歌唱性。他无须用这首曲子证明什么，也并未因为其中的技术而歇斯底里。他把“拉三”当成纯粹的音乐。

(2)通过对工程材料的工厂化加工和模块化安装，实现了机电项目的标准化施工作业；

(3)能够精准按照设计要求，对机电工程孔洞、管线布置等进行综合优化，在提升工效的同时降低了反复拆装造成的材料、人员、时间浪费；

(4)实现了对工程现场的可视化监控，使工程进度管理更加科学，有效解决机电项目中多专业交叉施工问题；

特朗普就任美国总统以来对美国新自由主义政治传统的彻底颠覆和对美国内政外交的重大改变，不仅影响着美国国内政治，更影响着美国身处的世界。中国因其发展迅速、实力不断提升而成为特朗普眼中需要重点应对的“挑战”。中美不仅在大国兴衰这样的历史命题上面临诸如“修昔底德陷阱”等战略困境，而且在结构性的双边关系上重新面临台湾问题的纷扰。

(5)能够有效减少中间变更手续，提升施工现场生产水平；

(6)在地铁机电施工领域形成了标准化模式，对优化项目资源配置，提升工程质量安全具有重要意义。

现场实景照片如图4～图6所示。

图4 某站点现场墙体孔洞预留

图5 现场成品工厂化预制

图6 现场管线综合排布

4.2 经济效益

实施BIM意味着企业前期要增加投入，包括购买软硬件、聘请专业人才等，但根据研究发现，在实施BIM后期，“随着相应生产效率的提高，BIM产生的质量、经济效益将逐步显现，并对企业产生长期的影响”[3]。美国斯坦福大学整合设施工程中心(CIFE)根据32个项目总结使用BIM技术产生的效果：“能够消除40%预算外变更，能够把造价估算控制在3%精确度范围内；造价估算耗费的时间缩短80%；通过发现和解决冲突，将合同价格降低10%；项目时限缩短7%，及早实现投资回报”。地铁2号线共设22站，经测算，节约的成本也相当可观。

4.2.1 可节约的成本

节约成本：54.5×22=1199万元

每个站大约7000m2，人工制作需要3个大工，3个小工，4个月完成一个车站

单个车站人力成本：(3×260+3×200)×30×4=16.5万元

守望的日子是如此漫长，太阳从东边升起，又从西边落下，火车拉长着汽笛远远地消失天的尽头。夜色如一团粘稠的汁液裹来，墨黑墨黑，裹挟着我，喘不过气来，我终于彻底失望地绻缩在床上。

(4)采用BIM后实现了孔洞精准预留

22个车站：16.5×22=364.5万元

因基于传统二维图纸的机电安装工程中，由于安装空间狭窄或管线过于密集等方面原因，施工现场存在着大量的“错漏碰缺”现象，不同专业的管线交叉碰撞严重，导致安装空间严重不足或安装效果极差，给机电工程项目管理造成了很大困扰。同时，由于采用二维尺寸图，图纸繁且复杂，尺寸多变，容易造成安装偏差，造成既影响使用功能又影响感官质量，此种情况下，为有效解决上述难点，减少现场协调、管理压力，2号线部分站点采用BIM技术以走出遇到的管理困境。采用Revit、Rebro等软件进行BIM建模，主要实现BIM的工厂化预制，并指导工程施工，能够在施工前提前发现设计矛盾，优化管线布设，降低后期施工返工率，节省变更费用。通过方案设计、扩初和深化施工图设计，利用Revit、Rebro等软件对管线布置进行BIM建模，模拟机电设备的安装顺序，模拟不同专业安装可能存在的碰撞问题，在实现工厂化预制化的同时，提高机电工程安装准确度，降低工程成本，提升施工现场标准化水平。

(2)语言文字：来稿力求做到文字通顺、精炼，逻辑性强，避免口语化和非专业用语。使用国家规范汉字，不用繁体字和非规范的简化字，遵守规范化的标点符号使用规则。

以支付宝生成密钥为例，首先根据开发语言选择密钥格式。其次选择密钥长度，一般新建应用使用2048位。利用支付宝提供一键生成一对RSA密钥。再点击“生成密钥”，会自动生成商户应用公钥和应用私钥。如图2所示。

节约成本：364.5-27.3=337.2万元

(2)桥架

每个站大约20万元，使用BIM后材料成本节约率约为12%(通过优化路径和科学下料节约)

节约成本 20×12%×22=52.8万元

(3)水管

峋四爷走近香炉，点头道：“难怪，的确是好香。既然是香囊里的残香，也没什么可惜的，物尽其用，倒也得其所哉。”

每个站大约110万元，使用BIM后材料成本节约率约为8%(通过优化路径和科学下料节约)

节约成本：110×8%×22=193.6万元

1.全场封锁，隔离病猪群，进行无害化处理病死猪彻底消毒，再进及时打扫圈舍环境卫生且将其污物、排泄物消毒后，再用复合酚浓度为1：200倍稀释消毒圈舍，用具每天2次，连续消毒3 d后改为复合酚浓度为1：300倍稀释，每天1次，连续消毒3 d。

使用传统的综合管线蓝图孔洞预留准确率为70%,采用BIM孔洞预留准确率为96%，准确率提高了26%，避免了孔洞预留不准确导致后期重新施工成本，每个站节约6万元

节约成本：22×6=132万元

(5)使用BIM后提高的施工效率

22个车站：12.4×22=27.3万元

使用BIM前每个站的施工周期约为7个月，使用BIM每个站的施工周期缩短了1.5个月，节省了人力成本。每个站总计施工成本为300万元。

1个站节约成本 300/(7-1.5)=54.5万元

(1)风管

4.2.2 需增加投入

“傻丫头，你刚才昏过去了，妈妈不知道多担心你。”我环顾四周，我又回到了21世纪，之前的种种仿佛做了一个很长很长的梦。我的书桌旁放着一本史书，谁都没注意到有一页翻开了——1645年4月25日，扬州城在坚守了三天三夜后城破，清军在扬州城进行了屠杀，史称“扬州十日”。

(1)购置风管加工厂设备总计150万元，设备折旧率为每年20%，最终残值为50万元。2号线生产风管需要1年，折旧费：

(150-50)×20%=20万元

(2)风管运输费

由加工厂送至现场，每个站需运送风管25趟，每趟产生成本500元。

累计成本：500×25×22=27.5万元

家庭在青少年的成长过程中有着重要地位，是预防青少年犯罪的第一道防线。但是，在互联网高速发展的今天，一些家长的“网络素质”显然跟不上发展要求，他们不知如何对孩子进行网络教育，缺少对孩子的网络引导，导致孩子受外界不良因素影响，最终走上犯罪的道路。

(3)BIM技术团队投入

采用BIM，技术团队预计投入30号人，每人工资每年15万元计，产生费用。

30×15=450万元

(4)软硬件购买及更新维护

购买各项软硬件及后期维护预计投入100万元。

4.2.3 累计产生的经济效益

22个站累计约节约成本：337.2+52.8+193.6 +132+1199-20-27.5-450-100=1317.1万元。

4.3 安全及社会效益

采用BIM后，施工材料采用工厂化预制、现场装配式施工，大大降低了现场的噪音及使用加工机具带来的安全隐患，极大改善了现场的施工环境。

最后，完善合同条款，明确对方服务标准和要求，如服务时间、开机率、服务季报及重大维修专项报告等；付款实行分期季付或半年付，且先服务后付款，尤其是最后一期付款前，维保服务提供方应完成整机主要参数指标情况比照，并由医院对维保服务成效确认后才可进行支付。

(1)基于总量控制目标的二氧化硫和氮氧化物的排放绩效宏观测算结果(265 mg/kWh和333 mg/kWh)均为热能动力学理论计算值(110 mg/kWh和160 mg/kWh)的两倍多，表明火电机组实施超低排放后，在年运行5000 h的前提下，“十三五”火电行业污染物总量控制目标的完成具有一定冗余量。

同时，由于地铁工程等均为民生工程，投资大、工期紧、社会关注度高，采用BIM技术，能够有效加强各方面管理，对减少工程损耗、节约投资、加快进度及确保施工现场质量、安全、文明均具有重大的意义。

5 结语

BIM技术的最大魅力在于做好前期工作，后期即可产生不可估量的技术、经济及社会效益。福州地铁BIM技术的应用尚处于探索阶段，深度及潜力还有待挖掘，从目前运用部分来看,其作为一种新兴技术和工具，优势明显且潜力巨大，具有很大的推广价值。

参 考 文 献

[1] 熊贤树，曲啸.BIM技术在城市轨道交通中的施工前景分析[J].科技致富向导，2015.

[2] 住房和城乡建设部.2016-2020年建筑业信息化发展纲要[Z].2016.

[3] 张锡坤.BIM的应用价值及经济效益分析[J].中国电子商务，2013.