基于BIM的地鐵車站冷水機房預(yù)制裝配技術(shù)

2024年3月24日發(fā)(作者：優(yōu)質(zhì)課堂)

基于BIM的地鐵車站冷水機房預(yù)制裝配技術(shù)

發(fā)布時間：2022-11-11T09:14:40.298Z 來源：《建筑實踐》2022年第13期第41卷 作者： 陳衡

[導(dǎo)讀] 針對地鐵車站冷水機房安裝空間受限和維護空間要求高的特點，

陳衡

北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司 廣東深圳 518000

摘要 針對地鐵車站冷水機房安裝空間受限和維護空間要求高的特點，以深圳地鐵16號線龍城西站為例，結(jié)合BIM技術(shù)詳細介紹冷水機

房深化設(shè)計、模型拆分、編號及預(yù)制、裝配等工藝流程，分析精細化設(shè)計、接口劃分等預(yù)制裝配要點，促進了機電安裝工程的工業(yè)化和信

息化發(fā)展，為類似項目的建設(shè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 地鐵車站; BIM技術(shù); 模塊化; 裝配

0 引言

隨著城市化發(fā)展的加快，交通擁堵問題成為當前我國各大城市發(fā)展的“瓶頸”，軌道交通以其大運量、零污染、低消耗等特點，為緩解交通

擁堵造成的能源、時間等資源浪費發(fā)揮了巨大作用[1]。城市軌道交通進入了一個蓬勃發(fā)展的時期，也是地鐵機電設(shè)備安裝工程全面發(fā)展和

創(chuàng)新應(yīng)用的重要時期。

地鐵車站冷水機房具有安裝空間狹小、涉及專業(yè)多、設(shè)備及閥件密集等特點[2、3]。傳統(tǒng)冷水系統(tǒng)（包括冷水機組、水泵、反沖洗過濾器、

閥件、管路等）的焊接、安裝都在施工現(xiàn)場完成，存在生產(chǎn)效率低、施工條件相對較差、質(zhì)量及工期難以控制等問題[4]。隨著BIM技術(shù)的

日趨成熟，模塊化預(yù)制裝配技術(shù)在機電安裝過程中發(fā)揮著巨大作用[5~6]。

本文以深圳市城市軌道交通16號線龍城西站為例，結(jié)合BIM技術(shù)研究冷水機房預(yù)制裝配工藝流程和施工要點。

1 工程概況

龍城西站為深圳市城市軌道交通16號線的第三個車站，位于黃閣路與如意路交叉口，沿黃閣路呈南北向布置。為地下兩層島式車站，

車站總長度258m，總建筑面積16530.62m2。車站冷負荷1152kW，采用水冷式冷水系統(tǒng)，冷卻塔及膨脹水箱設(shè)置在冷水機房所在端車站風(fēng)亭

附近的地面上，冷水機房內(nèi)放置冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、反沖洗過濾器各兩臺，并放置分集水器、閥件、管路等設(shè)備及管件，冷

水機房面積約150m2。

2 冷式機房預(yù)制裝配工藝流程

冷水機房預(yù)制裝配分為設(shè)計、拆模、預(yù)制、裝配等階段，在設(shè)計階段，借助BIM技術(shù)冷水機房內(nèi)各專業(yè)設(shè)備及管線進行三維建模，并

對模型進行整合，優(yōu)化調(diào)整。在拆模階段，結(jié)合冷水機房設(shè)備運輸路徑，對冷水機房BIM模型進行拆分，對構(gòu)件進行編號，并生成模塊詳

圖。生產(chǎn)廠家結(jié)合模塊詳圖進行生產(chǎn)，運輸至施工現(xiàn)場后進行組裝。冷水機房預(yù)制裝配流程圖如圖2-1所示。

圖2-1 冷水機房預(yù)制裝配流程圖

2.1 單專業(yè)BIM三維建模

冷水機房土建和設(shè)備方案穩(wěn)定后，利用BIM三維設(shè)計軟件（Revit、bently等[7]）對冷水機房范圍的所有土建圖元和設(shè)備圖元進行三維建

模。先由土建專業(yè)創(chuàng)建冷水機房建筑和結(jié)構(gòu)模型，并將其開放至設(shè)備專業(yè)，風(fēng)、水、電等設(shè)備專業(yè)根據(jù)土建模型提供的機房位置、尺寸、

層高等參數(shù)結(jié)合本專業(yè)設(shè)計特點進行建模，機電專業(yè)冷水機房模型中包含設(shè)備、主要閥件、管路及管件等圖元。

2.2 全專業(yè)模型優(yōu)化整合

借助于BIM設(shè)計軟件Revit中的協(xié)同設(shè)計平臺（工作集）對三維冷水機房模型進行合模，結(jié)合設(shè)備尺寸和維護空間對冷水機房的設(shè)備布

置進行優(yōu)化，并根據(jù)電上、水下的管線布置原則，對構(gòu)件之間的碰撞和構(gòu)件與土建模型的碰撞進行調(diào)整，盡量減少管道翻彎，管道、彎

頭、三通、四通等連接件均采用標準件。根據(jù)閥件安裝和維護空間對冷水機組、水泵等設(shè)備進、出口處的閥件進行優(yōu)化，盡量減少管道長

度，相同設(shè)備和閥件的相對位置保持一致。

圖2-2 冷水機房三維模型

2.3 冷水系統(tǒng)模型拆分

借助于BIM設(shè)計軟件（Revit）中的部件功能，結(jié)合冷水機房布局和運輸通道尺寸對冷水機房的設(shè)備和閥件進行分組，將閥件密集位置

的閥件和與其連接的管道制作成模型組，未安裝閥門的管路結(jié)合運輸通道尺寸進行拆分。冷水系統(tǒng)由機械設(shè)備、模型組和零散管路組成。

圖2-3 冷水系統(tǒng)模型組示意圖

2. 4冷水系統(tǒng)構(gòu)件編號

利用參數(shù)化設(shè)計軟件（Dynamo[8]）對冷水機房中的構(gòu)件進行編號，首先，明確編號的起始位置，為避免編號重復(fù)，起始位置具有唯一

性。其次，按照一定的形式對冷水機房的構(gòu)件進行編號，主要設(shè)備及閥件等有獨立編號的圖元不再進行單獨編號。對長管道需進行分段，

以6m為分界點，若管道長度小于6m則按其實際長度，若管道長度大于6m，則將其按6m為標準長度進行分段，剩余不足6m的部分按實際長

度為一段，對分成多段的管道采用在編號后附加編號的形式進行區(qū)分。此外，對于設(shè)備接口位置、水平管道與垂直管道的連接位置等管線

方向轉(zhuǎn)換位置預(yù)留一段長度可根據(jù)實際施工情況調(diào)整的管道用以消除安裝誤差。構(gòu)件編號可通過Dynamo軟件編程進行實現(xiàn)，對于同一編號

原則的冷水機房，所編程序具有通用性，以便于重復(fù)對不同車站冷水系統(tǒng)進行編號。

圖2-4 管道及模型組編號示意圖

2. 5 冷水機房預(yù)制

利用BIM軟件（Revit）中的創(chuàng)建視圖功能，對部件創(chuàng)建俯視圖、主視圖、左視圖等平面圖，并對其進行詳細標注，以便模塊預(yù)制。

圖2-5 管道及模型組詳圖（冷凍水系統(tǒng)主管4模塊）

利用BIM軟件中的明細表功能對冷水系統(tǒng)的模型組進行材料統(tǒng)計，包括圖元名稱、圖元ID、尺寸、數(shù)量等信息，將其導(dǎo)出相應(yīng)的文檔

（如excel）作為投產(chǎn)依據(jù)。將文檔、模型組詳圖和BIM模型提交給相應(yīng)的廠商，由管路及閥件預(yù)制廠商對其進行生產(chǎn)。由于地鐵項目的特

殊性，冷水機組、水泵、反沖洗過濾器、在線清洗裝置等設(shè)備為甲方提供的設(shè)備，管路和閥件等為施工單位（乙方）提供的材料，為便于

預(yù)制生產(chǎn)，將甲方提供的大型設(shè)備作為獨立的模型組，與設(shè)備連接的閥件和管路為單獨的模型組。為便于構(gòu)件定位和裝配，可由生產(chǎn)廠家

將模型組的幾何參數(shù)和信息參數(shù)制作成二維碼，與編號一同印制在相應(yīng)的構(gòu)件上。

在Revit軟件中，圖元ID具有唯一性，可通過圖元ID對構(gòu)件進行精確查找或定位。

2. 6 構(gòu)件運輸和吊裝

運輸前結(jié)合運輸路況、吊裝孔尺寸和運輸車尺寸對冷水機房的構(gòu)件運輸進行評估，在BIM三維模型中模擬冷水機房各構(gòu)件的運輸路

徑，結(jié)合設(shè)備安裝位置和運輸路徑對冷水機房的構(gòu)件進行吊運，先運輸距離運輸通道遠的設(shè)備和模型組，后運輸距運輸路徑近的構(gòu)件。

2. 7 施工現(xiàn)場裝配

引入時間的維度，利用施工進度模擬軟件（Navisworks）對裝配式冷水機房進行4D施工模擬。將三維Revit模型輕量化處理，導(dǎo)入

Navisworks軟件中，結(jié)合施工順序和工期對冷水機房的裝配過程進行模擬，用以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。通過查看編號或掃描構(gòu)件上的二維碼選取

相應(yīng)位置的管道散件，對各設(shè)備之間、設(shè)備和模型組之間進行機械連接。裝配完成后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對冷水系統(tǒng)進行試驗，試驗合格

后的冷水機房即完成預(yù)制裝配。

3 冷水機房預(yù)制裝配要點分析

1）采用BIM技術(shù)精細化設(shè)計。在BIM模型中將冷水系統(tǒng)設(shè)備尺寸按實際設(shè)備尺寸布置，并完善傳感器、設(shè)備基礎(chǔ)、排水溝、固定支架

等內(nèi)容，借助BIM技術(shù)模擬實際機房布置情況。采用BIM技術(shù)整合冷水機房各專業(yè)模型，并結(jié)合其他專業(yè)模型優(yōu)化冷水系統(tǒng)管線及設(shè)備布

置，提高機房使用率，減少管路翻彎，減少系統(tǒng)輸送阻力。

2）明確接口劃分。常規(guī)地鐵項目冷水機組、水泵、反沖洗過濾器、冷卻塔等重要設(shè)備由甲方提供，管路及閥件等材料由施工單位提

供，冷水機房預(yù)制裝配方案可能由第三方單位深化完成，在預(yù)制裝配過程中需明確各單位接口劃分，并由設(shè)計單位做好方案把控，施工單

位統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)備吊運、設(shè)備安裝、模塊組裝等內(nèi)容。

3）效益分析。基于BIM技術(shù)的冷水機房預(yù)制裝配方案能夠優(yōu)化管路及設(shè)備布置，減少機房占地面積10%-20%，提高施工效率，并且使

冷水機房更加合理美觀。工廠化預(yù)制減少了材料浪費和施工污染，避免了施工場地占用，符合綠色環(huán)保施工的要求。

4、結(jié)語

將BIM技術(shù)和工廠化制造相結(jié)合的預(yù)制裝配式冷水機房應(yīng)用在地鐵項目中，在提高冷水機房標準化程度，減少機房占地面積，縮短施

工工期的同時，提高了施工質(zhì)量，能夠有效改善傳統(tǒng)現(xiàn)場安裝和焊接存在的生產(chǎn)效率低、材料浪費、安裝質(zhì)量難以控制等問題，促進了機

電安裝工程的工業(yè)化和信息化發(fā)展。

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