1.中电建南方建设投资有限公司；2.中国水利水电第十四工程局有限公司
摘要：地铁冷水机房作为空调系统系统核心机构，机房的施工工艺是体现机电整体施工水平的核心竞争力。随着地铁机电安装的发展，施工周期紧张是地铁机电安装行业的一大挑战，也是一种趋势。机房模块化预制及装配化施工技术的提出，有利地解决了这一大挑战，预制及装配化施工的可推广性、可复制性也成为其发展的瓶颈。模块化集成冷水机房通过BIM设计、工厂化制造、整体运输和现场快速拼装，极大地提高了现场施工劳动效率和施工质量，促进了安装工程工业化和信息化施工要求。
关键词：BIM技术；模块化；装配式；制冷机房
0引言
伴随着地铁行业的不断发展，全国各大城市的轨道交通建设方兴未艾。对于地铁车站的模块化冷水机房工程而言，BIM技术的应用使众多专业的交叉施工达到理想化状态。本文主要介绍了模块化冷水机房的产生背景、优点、工艺流程、BIM设计的要点、BIM应用成果、效益、心得体会等。
1 BIM技术介绍
BIM技术简单来说就是建筑信息模型系统。通俗理解就是，利用三维建模技术，把整个工程的三维数字模型建造出来，制作出一个只存在于电脑里面的数字工程模型，然后通过向这个模型中添加工程的所有相关信息，形成一个工程信息数据库。BIM技术提出后，经不断的创新与发展，已经在全球工程建设行业范围内得到了广泛的认可，并且成为建筑业变革的一种革命性力量。BIM技术具有可视化、协同化、优化性、可交付性等4大特点，在项目管理过程中，可以利用最先进的三维数字设计软件，构建起可视化的数字信息模型，从而实现对整个工程项目在设计、施工、使用阶段的全寿命周期管理。
BIM技术具有可视化协同化，优化性，可交付性等四大特点，伴随着地铁行业的不断发展，对于地铁站模块化冷水机房的一系列问题，BIM技术，实现了对整个工程项目在设计施工使用阶段的全寿命周期管理，BIM技术对于地铁站模块化冷水机房的应用，给设计优化、施工、安全文明施工带来了极大的优势。
2模块化冷水机房
冷水机房同常规的工厂化管道预制不同，不仅仅是管道，所有部件都是在工厂内预制完成，而且在钢平台上全部组合安装好，整体测试合格后才运到现场进行拼装。利用BIM技术进行模块化集成设计、工厂化制造、现场快速拼装，解决了传统冷水机房工期难以保证、场地占用大、生产效率低、质量难以控制、安全难以保障、环境影响大等问题。对机房利用BIM 技术进行精细化建模，形成BIM 深化模型示意图，并将机房管道进行分节，形成分节装配图，交付于数字化基地进行加工预制，管道间连接方式采用法兰连接，便于拆装，保证现场不需要进行动火作业。在预制同时，制冷主机、锅炉等设备进行就位验收，然后将预制好的管线运输至现场模块化装配。
模块化冷水机房可以有效解决传统冷水机房设计选型余量大、设计与现场不符以及施工阶段人工操作不规范等问题，真正从源头解决了冷源系统复杂、施工困难的问题，解决了城市轨道交通工程工期紧张，安全文明施工程度高，质量工艺要求高的现状，解决了常规建造模式下设计、安装、调试过程中的各项技术难点。
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图1 模块化机房设计施工流程示意图
3 BIM技术在地铁冷水机房中的应用
依托成都轨道交通18号线工程机电安装与装修B标兴隆站、海昌路站项目，积极探索设备安装工艺，运用BIM技术，将车站冷水机房管线和支架在预制加工场内加工成模块，现场整体安装，质量、安全得到保证并有效缩短工期。
3.1机房建模
依据厂家提供的设备详图以及土建结构建筑图纸搭建冷水机房模型。参照设计原理图，完成冷水机房全专业模式搭建，并在模型中添加设备相关信息参数，相关管道、阀门等同样根据实际数据在BIM模型中进行管线深化设计。
3.2 BIM深化设计
依据各专业规范、设计、厂家要求、运营使用效果等，以及现场实施施工空间综合考虑，合理深化。预留足够检修空间的同时保证冷水机房的美观性。另外可通过二维码技术，实现模型模块信息化管理，提前做好信息的准确记录，保证二维码信息为开放式，便于后期可增补材料设备信息及维护信息，确保信息化管理的精准性以及全面性，为后期实现应用二维码技术运行维护、楼宇自动化控制、物业信息化管理、能源信息化管理提供有利条件。
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图2 模型导入设备信息参数示意图
3.3机房模块化
相比传统BIM深化设计经过管线及设备位置综合深化后，在本项目中，采用模块化组对的方式，将整个机房划分为四个模块装配段：制冷机组段、冷冻水泵段、冷却水泵段、水处理段，四个模块独立装配。因四个模块装配段功能相同，其设备及其阀门附件型号也相同，模块内误差较小，几乎不会出现大的误差，不需要借助精密测量仪器，模块内可实现无误差装配，也可将模块在预制化基地直接组装完成后整体运输。将整个机房模块化后，模块内的设备就位精度要求也不高，只要设备相对位置准确，设备与管线连接也不会出现误差。完成四个模块内的装配施工后，在进行现场实地测量，每个模块间所需的连接管道，再次由预制化加工基地进行补偿段的预制，后进行现场二次装配。此种采用模块化组对结合可调段的装配方式，与过去的一次性装配相比，增加了少量的施工时间，但是其大大降低了所需的测量和预制的精度，技术门槛低、投入小，几乎没有额外投入，可运用于几乎所有制冷机房，可推广性强。
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图3-1 冷水机房模块划分示意图 图3-2 工厂预制加工及预拼装
3.4 加工图出图以及工厂化预制
根据深化的模块及管线优化，将各部件生成配件预制加工图，交由工厂，进行预制化加工，及现场预拼装，利用工厂的先进设备例如焊接机器人、全自动等离子切割机等，对管道切割、焊接等进行加工，相比传统现场手工焊接，既能保证质量，且加工精度可以得到保证，为后续现场拼装提供了有利的保证。
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图4-1 管道、配件加工图 图4-2 深化设计交底
3.5运输、吊装及安装
通过物流手段，将工厂生产加工并提前预拼装的模块，分码编号，运输至现场，利用土建结构预留吊装孔，或者风井风道吊装至现场。现场利用地坦克、倒链等，对模块进行就位，就位过程中，不断根据BIM模型的指导安装方位进行调整，直到达到预定的安装位置后进行固定，如图1所示。
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图5 模块整体运输、安装流程示意图
4模块化冷水机房的施工相对于传统施工的优势
所有支架及管道均在工厂预制加工，现场只用拼装组对，无需动火切割、电焊等施工，大大提高了现场施工的安全系数。
工厂预制加工工艺要求高且设备专业，管段成型、焊缝及喷漆等质量有保证且美观；避免了现场空间狭小作业难度大、环境污染大等问题同时也减少的施工人员职业病的危害。
模块化施工材料使用量统计准确，且工厂预制加工材料使用率高，避免了传统施工时经常补充材料的麻烦，也减少了施工过程中无规划使用材料导致的材料浪费。
工厂预制加工现场施工周期短，对于整体工期的把控有较大的帮助，同时对于一些前期无施工界面后期工期紧的项目的整体的施工节点有保证。
5 应用经验总结
1）BIM建模、调模阶段必须经常与相关设计院以及场施工队沟通，必须在保证现场施工方便、美观、整齐划一的同时保证设计功能需求。
2）BIM工作不能脱离施工现场，不能脱离设计需求。
3）在BIM建模阶段要去现场核对建筑主体结构，根据现场主体结构对模型进行调整。
4）对于材料预制下单必须要与现场施工队沟通，根据现场施工进度进行预制下单，避免到场材料堆积的同时现场缺料。
6 成果总结
15台设备（3台冷水机组、3台冷却水泵、3台冷冻水泵、6台水处理设备）、248m管道、42个阀门部件、298个螺栓、循环泵模块化整体装配、预制管排整体提升装配、2名管理人员、12名工人，仅仅用了30小时就全部完成，较常规机房45天安装时间有显著缩短。装配式模块化机房的应用从时间、质量、安全文明、经济效益等方面具有重大应用价值。
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图6 模块化机房现场及模型对比图
参考文献：
[1]张凤杰.BIM技术在地铁机电工程管线安装中的应用[J].建筑工程技术与设计,2014(12).
作者简介：1.刘仕亲，男，广东揭西人，高级工程师，中电建南方建设投资有限公司系统工程管理部主任，从事城市轨道交通、地下管廊等工程管理工作。
2.徐小劲（1988-），男，四川仁寿人，工程师，主要从事高速公路、城市轨道交通等工程施工管理工作。
3.杨洋（1989-），男，四川成都人，工程师，主要从事高速公路、城市轨道交通等工程施工管理工作。