楊 茜

(大連職業(yè)技術(shù)學(xué)校 建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116023)

隨著電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用，其保有量逐年攀升。電動(dòng)汽車充電站作為電動(dòng)汽車運(yùn)行的基礎(chǔ)，其需求量也逐步加大并已成為電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用短板。為此，我國制定了“十三五”電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2020 年將建造1.2萬座集中式充電站[1]。充電站的建設(shè)過程，不僅涉及到傳統(tǒng)建筑土建施工的要素，同時(shí)也涉及到新能源汽車充電相關(guān)設(shè)備的安裝、調(diào)試施工環(huán)節(jié)，而且兩者間常常存在多次交叉施工與協(xié)同施工；因此如何制定合理的電動(dòng)汽車充電站施工組織方案，保障土建過程施工與電氣工程安裝施工有序進(jìn)行，降低返工風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義[2,3]。

BIM 技術(shù)是以數(shù)字信息為基礎(chǔ)，通過統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化接口將建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)和交互，進(jìn)而模擬真實(shí)的建筑及施工過程。由于采用統(tǒng)一化的接口，因此具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，能將多個(gè)領(lǐng)域或多個(gè)過程的施工信息進(jìn)行集成；同時(shí)由于采用信息化技術(shù)具有可視化等顯著優(yōu)點(diǎn)，在建筑施工過程中可以提高多領(lǐng)域協(xié)調(diào)施工能力，進(jìn)而合理制定施工組織方案[3]。因此，本文首先分析充電站土建及電氣安裝工程施工的特點(diǎn)和關(guān)鍵要素，進(jìn)而研究BIM 技術(shù)在新能源汽車充電站土建與電氣安裝施工前準(zhǔn)備階段、土建主體結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)施工階段、電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段、工程收尾階段等的應(yīng)用，為優(yōu)化充電站施工過程組織方案、制定合理的施工工序流程，保障土建過程施工與電氣工程安裝施工有序進(jìn)行，降低返工風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，增強(qiáng)充電站施工過程多工種的配合及完善BIM 技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用提供了參考。

1 BIM 技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前BIM 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到建筑工程施工項(xiàng)目中，并作為施工過程信息集成平臺(tái)，其應(yīng)用主要集中在兩個(gè)方面：一是用于項(xiàng)目管理、進(jìn)度安排等，如國家體育場、廣州西塔項(xiàng)目、青島海灣大橋項(xiàng)目等采用BIM 技術(shù)對(duì)施工過程的人員、質(zhì)量、進(jìn)度、場地、材料進(jìn)行管理[3,4]；二是用于施工可視化及模擬施工以制定施工組織方案、優(yōu)化施工流程，如上海國際金融中心項(xiàng)目、蘇州星海生活廣場項(xiàng)目、大連莊河萬達(dá)廣場項(xiàng)目、成都大魔方演藝中心項(xiàng)目等在正式施工前建立現(xiàn)場施工模型，制定出多種虛擬施工組織方案進(jìn)行預(yù)演，對(duì)比分析不同方案的優(yōu)劣,優(yōu)化施工工序，對(duì)設(shè)備、管線等進(jìn)行動(dòng)態(tài)碰撞檢測，進(jìn)而制定最佳施工組織方案及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案[3,5]。

2 充電站土建及電氣安裝工程施工的特點(diǎn)

充電站土建及電氣安裝工程施工過程涉及土建、高壓變電、交直流變換、高低壓輸配電纜、安全防護(hù)工程的施工及多個(gè)工種的交叉施工[6]，因此具有以下特點(diǎn)：①土建階段施工對(duì)后續(xù)電氣安裝工程的影響加大，如土建施工階段未充分考慮后續(xù)電氣安裝工程施工，容易造成返工并影響整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度。②隱蔽工程較多，施工過程規(guī)劃難度大。由于充電站建設(shè)過程其高低壓線路均以隱蔽走線為主，同時(shí)需要高低壓走線獨(dú)立等，需要逐層逐段地做好預(yù)埋預(yù)留，難度較大。③容易造成電氣設(shè)備的二次污染。由于存在隱蔽工程及預(yù)裝設(shè)備，電氣安裝與土建工程會(huì)存在多次交叉施工，如防護(hù)不當(dāng)，容易造成電氣設(shè)備受水泥、涂料等的二次污染。④施工過程危險(xiǎn)源多，安全風(fēng)險(xiǎn)大。充電站土建及電氣安裝工程施工涉及土建、強(qiáng)弱電混合施工，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，施工過程危險(xiǎn)源種類較多；同時(shí)，涉及的人員專業(yè)跨度大，因此安全管理難度高，安全風(fēng)險(xiǎn)大[7]。

3 BIM 在充電站土建與電氣安裝施工中的應(yīng)用

3.1 施工前準(zhǔn)備階段

在施工前期準(zhǔn)備階段，土建工程技術(shù)人員應(yīng)會(huì)同電氣工程技術(shù)人員對(duì)項(xiàng)目施工組織方案進(jìn)行確認(rèn)，并共同審核施工圖紙。在傳統(tǒng)的施工過程中，由于缺乏信息的可視化和交互性，同時(shí)由于專業(yè)跨度較大，在前期施工方案審核時(shí)很容易發(fā)生遺漏和差錯(cuò)，進(jìn)而影響整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量。借助BIM 的可視化、模擬施工功能，并以此建立聯(lián)合確認(rèn)施工流程，可以很好解決以上問題,如圖1 所示。由圖1 可知，借助BIM 可視工具，如Revit、ArchiCAD、3DS Max、Artlantis、AccuRender、Lightscape 等，將設(shè)計(jì)圖紙、項(xiàng)目要求、電氣設(shè)備參數(shù)、設(shè)備安裝要求等進(jìn)行實(shí)體化和可視化，并根據(jù)相應(yīng)的實(shí)體進(jìn)行施工預(yù)演，使土建工程技術(shù)人員、電氣工程技術(shù)人員能直觀的了解整個(gè)施工過程及相應(yīng)的施工細(xì)節(jié)，如：針對(duì)土建施工過程的預(yù)埋、預(yù)制件的隱蔽工程，由于能直觀的了解設(shè)備的安裝過程，因此可以有效減少施工中問題的發(fā)生；針對(duì)電氣安裝施工過程的充電樁、變壓器等大型設(shè)備安裝，能通過碰撞檢測有效防止吊裝、移動(dòng)過程中的錯(cuò)誤。整個(gè)確認(rèn)流程是在土建工程技術(shù)人員與電氣工程技術(shù)人員協(xié)調(diào)和合作下完成，當(dāng)任意一方發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，相關(guān)方均能直觀的了解該問題發(fā)生的具體細(xì)節(jié)，進(jìn)而根據(jù)問題及相應(yīng)的施工信息制定整改方案，并能再次進(jìn)行施工預(yù)演以確認(rèn)問題是否解決。采用BIM 流程不僅可以實(shí)現(xiàn)施工方案可視化、施工過程直觀化、審核過程流程化，從而避免人為失誤，而且可以利用BIM 的工程管理功能，有效跟蹤施工方案中問題的解決情況，為后續(xù)實(shí)際施工和相關(guān)項(xiàng)目提供參考。

施工過程的安全風(fēng)險(xiǎn)管控是決定項(xiàng)目能否順利實(shí)施的保障，以BIM 技術(shù)為依托，借助BIM 平臺(tái)信息化、可視化、模擬性等功能可以方便地對(duì)現(xiàn)場危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，對(duì)現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行管理。在施工前期準(zhǔn)備階段，主要通過BIM 平臺(tái)整合充電站土建及電氣安裝工程施工中的設(shè)備、物料、人、機(jī)及施工環(huán)境信息，對(duì)施工過程的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別并建立相應(yīng)的安全管控措施；并通過BIM 施工預(yù)演，評(píng)價(jià)安全管控措施的可行性，優(yōu)化施工方案，避免潛在的安全事故發(fā)生；同時(shí)，借助BIM 平臺(tái)的項(xiàng)目管理工具，如BIM5D、P3 MS Project、Bentley Navigator 等，在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段就落實(shí)相應(yīng)的安全責(zé)任人事備案及管理，以保障項(xiàng)目安全方案落到實(shí)處。

圖1 基于BIM 的施工方案聯(lián)合確認(rèn)應(yīng)用框架

3.2 土建主體結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)施工階段

BIM 技術(shù)在土建主體結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)施工階段的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面：①土建施工過程實(shí)時(shí)報(bào)告。土建施工過程的實(shí)時(shí)報(bào)告，主要是通過Navisworks、BIM5D 等工具，對(duì)現(xiàn)場的物料、施工進(jìn)度及人員安排進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。其目的主要有以下兩個(gè)方面，一是應(yīng)用于項(xiàng)目相關(guān)方了解項(xiàng)目進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并進(jìn)行質(zhì)量問題跟蹤；另一方面用于優(yōu)化項(xiàng)目后續(xù)施工方案，降低成本。②土建施工過程工序交接管理。工序交接管理的目的是判斷前面工序的施工是否符合施工方案，是否滿足后續(xù)工序施工的要求?；贐IM 的工序交接，不僅可以實(shí)現(xiàn)工序交接規(guī)范化、流程化避免人為失誤，而且可以利用BIM 模塊的信息化、可視化等功能，對(duì)人工不易發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行檢測和驗(yàn)收。如在土建主體結(jié)構(gòu)施工中模板搭設(shè)工序到沉梁及底筋鋪設(shè)工序，前一工序主要完成模板搭設(shè)及放線工程，后一工序主要是完成沉梁及底筋鋪設(shè)并按照前一工序的放線做好管道鋪設(shè)和預(yù)埋構(gòu)件；在傳統(tǒng)的工序交接時(shí)，一般采用工序交接卡片及人工現(xiàn)場確認(rèn)的方式，容易造成遺漏；基于BIM 的工序交接，要求每一個(gè)關(guān)鍵監(jiān)測點(diǎn)需要按要求上傳實(shí)際施工現(xiàn)場圖片，并可通過識(shí)別技術(shù)及下一工序的預(yù)埋清單對(duì)前一工序的放線進(jìn)行校核，有效避免人為失誤和遺漏。

3.3 電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段

BIM 在充電站電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段的應(yīng)用主要集中在專用設(shè)備的安裝現(xiàn)場檢查、安裝指導(dǎo)、防護(hù)檢查、回路檢查、接地檢查等施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，如圖2 所示?；贐IM 平臺(tái)的電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段質(zhì)量控制主要是依托IFC（Industry Foundation Class）接口，將人員模型、設(shè)備工器具模型、實(shí)時(shí)環(huán)境模型、變電系統(tǒng)模型、充電系統(tǒng)模型、信息系統(tǒng)模型集成到BIM 平臺(tái)，借助BIM 信息數(shù)據(jù)庫（包括充電站專用設(shè)備參數(shù)、安裝要求、功能要求、調(diào)試要求、檢驗(yàn)要求等信息），利用Revit、Autodesk Navisworks、CATIA 等進(jìn)行安裝過程可視化，指導(dǎo)完成現(xiàn)場充電、變電等專用設(shè)備的安裝；同時(shí)可借助Bentley、Revit MEP、IES Virtual Environment、Trane Trace 等的接口功能進(jìn)行相應(yīng)的電氣回路仿真、接地模擬、防護(hù)檢查，輔助現(xiàn)場調(diào)試人員對(duì)設(shè)備的回路、接地、防護(hù)等進(jìn)行調(diào)試[3]。

圖2 BIM 在電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段質(zhì)量控制中的應(yīng)用

3.4 工程收尾階段

在工程收尾階段，主要借助BIM 對(duì)整個(gè)施工工程的實(shí)際人力物力成本、工程余料等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成施工工程總結(jié)；同時(shí)可以借助BIM 平臺(tái)對(duì)整個(gè)工程的施工組織預(yù)案與實(shí)際施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，找出存在的差異、問題及相應(yīng)的原因，形成充電站施工方案數(shù)據(jù)庫以作為相關(guān)項(xiàng)目的參考。

4 結(jié)語

BIM 技術(shù)應(yīng)用到充電站土建與電氣安裝施工過程可以增強(qiáng)施工過程多領(lǐng)域協(xié)調(diào)能力，保障土建過程施工與電氣工程安裝施工有序進(jìn)行，降低返工風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。因此，本文分析了充電站土建及電氣安裝工程施工的特點(diǎn)和關(guān)鍵要素，并在此基礎(chǔ)上，研究了BIM 技術(shù)在充電站施工準(zhǔn)備階段、土建主體結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)施工階段、電氣工程施工及設(shè)備安裝調(diào)試階段、工程收尾階段等的具體應(yīng)用，為優(yōu)化充電站施工過程組織方案、制定合理的施工工序流程，保障工程質(zhì)量及完善BIM 技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用提供了參考。