摘要： 针对地铁车站冷水机房施工要求精度高、工期紧、成本高、文明施工难度大等特点，合理地选择和改进设计、施工的方法，缩短施工工期并节约工程造价显得尤其关键。本研究基于BIM技术，将模块化设计、施工方法引入地铁车站冷水机房的建设过程中，在保证工程质量的同时，较好的解决了以上难题，既提高了施工机械化水平，推广了工厂化、预制化生产加工，促进了现场模块装配式施工，又减少了环境的污染，降低了能耗。
关键词：BIM技术;模块化;冷水机房;
1 前言
地铁车站冷水机房设备空间狭小，设备管线多，排布紧凑。主要大型设备包括三台冷水机组、三台冷冻水泵、三台冷却水泵、分水器与集水器，管线系统包括冷冻水管、冷却水管、两条1000X1000排风风管,以及消防水管、动照桥架等。机房的施工涉及到焊接、材料搬运、设备就位、安装调试等工作，现场文明施工难度大。且维修空间狭小，设备拆卸搬运工序复杂、互相影响。要实现高质量的安全文明施工，便捷的设备检修维护，关键在于冷水机房的整体规划、布局与现场实施的质量控制。成都轨道交通18号线机电安装工程中，开展BIM技术模块化设计方法的研究，利用BIM技术进行现场深化设计，合理布局，模块分割，通过工厂化生产、装配式施工，能有效解决以上问题。
2 工程概况
成都轨道交通18号线海昌路站位于天府新区，车站为地下两层三柱四跨11m岛式站台车站，与成都轨道交通1号线三期海昌路站（原牧华路站）换乘，本站快车过站、慢车停站，设越行线。车站总长为478.2m，标准段总宽度为42.8m，车站总高度为14.71m，冷水机房位于9～14轴/A～B轴位置，总面积260.33㎡，层高为4.95m。车站站厅层A端，机房面积小，平面形状狭长，安装施工条件不利。
3 基于BIM技术模块化设计方法的研究
BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性及可出图性等特点。将 BIM 技术与当前装配式建筑设计方法相结合，可以形成适应装配式建筑的基于 BIM 的模块化设计方法。模块（Module）是模块化设计的基础。模块由标准模块和非标准模块经设计组合，具有某种特定功能及结构的单元，能够与其他组件或模块通过规范标准接口构成更大的组合、模块或系统。模块化是建筑业在标准化、系列化、参数化等标准基础上参考系统工程原理发展起来的一种预制装配式的高级形式。在建筑设计中引入模块化设计方法，可以有效地实现建筑物快速有效的聚合、配置、变型及重构，从而形成基于功能、结构的模块化设计。
基于 BIM 的模块化设计方法是建立在不同功能、专业的构件或组件基础之上的，为满足业主需求而映射成的建筑功能。具体方法是将模块按照一定的拓扑结构进行组合，完成建筑基于功能模块的设计；选择与建筑相对应的结构、设备模型按照一定的拓扑结构进行组合，完成各专业的整体模型；在 BIM 协同设计平台上将全专业模型组合成一个整体模型，进行碰撞检测、协调及优化，完成基于专业的模型设计；从深化构件库中选择构件，将结构整体模型进行设计分解，完成基于生产、施工的模块设计
4 BIM模块化技术在冷水机房施工中的应用
4.1 既有建筑结构BIM模型创建
因设计变更、施工误差等原因，早期根据施工图创建的冷水机房建筑结构BIM模型与建成后的机房结构必然存在误差。为准确获取现场安装空间真实数据，采用三维激光扫描仪对既有主体结构进行三维空间扫描，获得空间点云数据。这样有效的解决了现场施工误差，以及其他因素造成的实际建筑结构空间与原设计图纸的偏差，避免深化模型与现场不符的问题。通过系列软件对点云数据处理后，能够获得现场确切的三维空间尺寸。
将三维点云数据生成模型与BIM建筑结构模型进行对比，利用三维点云模型对BIM模型进行校核，对空间尺寸差异大的部分进行分析确认，对BIM模型进行纠正。通过现场复核后对BIM模型进行调整。在冷水机房既有结构设定测量特征点，通过特征点与模型中对应点进行互相校核，并利用选定的测量定位特定点作为后期安装定位参照点。采用全站仪对现场施工点位进行施工放样，为后期现场安装做准备。
4.2机电管综深化与模块划分方案
在利用三维点云模型复核纠正后的BIM模型上，根据通风空调、低压动照专业相关图纸，创建三维管综模型。根据地铁综合管线深化设计要求，从运输线路、安装、调试全过程考虑，全面模拟现场施工实施情况，协调专业间矛盾，优化冷水机房平面布局，从而制定冷水机房管综深化方案。冷水机房设备管线深化方案形成后，提出模型化分割方案。
以海昌路站为例，创建深化设计三维模型如图3.2-1，冷冻水泵模块如图3.2 -2，冷却水泵模块如图3.2 -3。
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4.3管综深化方案数据导出及管线自动生产加工
利用机械加工部件数据导出软件Rebro，对冷水机房深化设计方案中各部分管线加工数据导出，将加工尺寸数据导入数字化机床进行自动加工。各个部件成品粘贴安装位置识别二维码，通过管理平台识别二维码，可确定该部件的安装位置、构件编号、构件尺寸等详细信息。
深化BIM模型的各模块包含阀门、法兰盘、管段等，利用二维码进行精确定位安装，为后期模块拼装连接做好准备。某些大型设备，需要进行安装前期相关准备工作，例如冷水机组需进行法兰接口工厂焊接等。冷却水泵、冷冻水泵等设备需进行模块支架固定安装，即进行模块化工厂组装施工。对已经完成的模块要进行要进行模块校核，是否符合深化设计方案。
各个模块要进行吊装、搬运、安装施工模拟，确保站内运输通道有足够宽度，后期封闭墙体设置合理。
4.4模块支架深化设计数据导出加工
对冷水机房管综模型分割后，在加工厂进行加工、拼装、焊接作业，计算各个分块的重量，进行钢框架受力分析，按相关规定制作对应钢结构框架，并完成对模型进行钢框架焊接安装，以便后期吊装运输。钢结构框架要满足吊装、运输的便捷性、安全性，满足运输过程中受力变形要求。
4.5现场安装准备
1设备基础施工
根据深化设计方案平面布置图，进行设备基础施工，机房排水沟施工。在BIM模型中设定参考点位，用以校核现场施工精度，设备基础平整度等情况。确保模块安装位置的精确度。对不满足要求的要及时调整。
2现场运输通道及安装条件确定
采用汽车吊装模块、运输至车站。将模块吊装至活塞风井内，采用地坦克及滑轮水平运输，通过人防门运输至冷水机房。在冷水机房靠近车站小里程方向设置后期砌筑封闭墙体，作为临时运输通道。运输顺序为分集水器模块、冷水机组模块、冷却水泵模块、冷冻水泵模块，其他连接管段、装配构件运输。
4.6设备现场安装
采用BIM三维施工模拟，设备吊装、运输施工现场情况，先对整个流程进行演示。采用全站仪将BIM模型中的安装点位在施工现场进行放样。若现场偏差较大要及时调整，并找到原因以及最优解决方案。设备要进行多次预拼装，校核连接安装精度，确保符合安装规范要求。吊装就位安装无误后，同时进行后砌筑墙体封闭施工。
5经济及社会效益
1、海昌路站冷水机房模块化施工技术的应用，工效提升30%，节约工期40天。
2、模块化通过工厂预制，标准化生产，大量减少现场施工时间，保证了现场文明施工水平。
3、利用BIM技术、三维点云数据采集，对厂家设备尺寸参数进行BIM深化，通过施工模拟，提高了方案深化的详细程度和精细程度，同时提高了生产加工精度和质量。
参考文献
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