城市轨道交通管线综合优化与应用
[摘 要]由于城市轨道交通车站内空间狭小且管线繁多、走向错综复杂，管线综合优化问题近几年来逐渐引起社会与人们的关注。如何更加简单合理的进行轨道交通管线布局成为了一个学者们争相思考解决的问题。本文围绕着城市轨道交通管线综合优化的基本原则，结合苏州市城市轨道交通1号线工程实例，运用了BIM建模技术与Revit二次开发技术，对城市轨道交通车站管线综合布局进行合理的优化与应用。
[关键词]城市轨道交通；机电综合管线；三维建模；Revit二次开发
中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0142-02
在城市轨道交通工程中，尤其是車站内管线的分布十分受限且走向复杂，往往会在平面和立体空间位置上相互挤占、发生冲突、造成空间混乱或浪费。由于施工顺序有先有后，同时各系统与专业承担施工单位不同，如不预先对管道进行综合布置，就会给后期的施工安装乃至竣工后的维修和管理工作带来诸多不便，轻者返工，重者影响工程质量安全。目前，国内的轨道交通车站主要分为岛式和侧式，车站内管线种类繁多，管线总长度大概约几十千米。同时由于各城市轨道交通车站设计样式和空间结构的不同，导致其对管线布局的设计和施工也有不同的要求。本文将围绕着城市轨道交通管线综合优化的基本原则，结合国内工程实例，针对其管线综合优化与应用，进行研究与分析。
1 管线综合优化布置基本原则
城市轨道交通车站管线综合优化布置是对车站内各系统综合管线进行重新设计与布置，以达到更好的设计标准与施工需求，具体基本原则如下：
（1）总体原则。风管布置在上方，桥架和水管在同一高度时候，水平分开布置；在同一垂直方向时，桥架在上，水管在下进行布置，综合协调，利用可用的空间；
（2）避让原则。有压管让无压管，小管线让大管线，施工简单的避让施工难度大的；
（3）管道间距原则。考虑到水管外壁，空调水管、空调风管保温层的厚度，电气桥架、水管，外壁距离墙壁的距离，最小有100mm的距离，直管段风管距墙距离最小150mm，沿结构墙需90°拐弯风管及有消声器、较大阀部件等区域，根据实际情况确定距墙柱距离，管线布置时考虑无压管道的坡度，不同专业管线间距离，尽量满足现场施工规范要求；
（4）机电末端空间原则。整个管线的布置过程中考虑到以后送回风口、灯具、烟感探头、喷洒头等的安装，合理地布置吊顶区域机电各末端在吊顶上的分布，以及电气桥架安装后放线的操作空间及以后的维修空间，电缆布置的弯曲半径不小于电缆直径的15倍；
（5）经济性原则。城市轨道交通管线综合优化布置不仅要考虑整个轨道交通管线设计与施工的成本与损耗，还要考虑到日后管线保养与维护所必要的支出。在条件所允许的情况下，尽量为管线的保养与维护预留足够的空间，从而确保管线布局整体的优化效果。
2 建筑信息模型（BIM）技术
传统的管路布局设计流程，首先根据管道设计相关规范和手册，例如：给排水设计规范、暖通设计规范、消防设计规范、管线设计规范。之后结合建筑内环境的构造结构、建筑空间使用情况、当地的气候、地理等特点进行考虑，最后结合管道是否合理、科学、节能、技术的合理性等进行设计。在传统的CAD建筑管路设计中，城市轨道交通车站内的情况复杂， 在二维平面设计时容易出现失误，设计与其它专业设计容易造成建筑使用空间重复使用，施工方的返工率上升造成相关的建材浪费，能源消耗增加，因此会造成不必要的浪费，耗时耗力。
BIM 建筑信息模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大 特点。它将建筑信息在设计阶段、施工阶段、运营维护阶段进行传递，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高设计质量、降低施工单位的材料损耗以及设计、施工和建设方的管理成本，大大提高各方的工作效益，从而创造社会效益[1]。BIM的出现是整个建筑设计领域自从CAD诞生之后的又一次大跨越，设计者仅仅需要在BIM系列的软件，例如Revit软件，进行平面设计，设定标高，最后生成三维立体模型。同时Revit软件的功能相对于传统的CAD又有了质的提升，其软件包含的设计专业更加多样化，例如建筑、结构、机电、暖通等。在管线综合设计方面，设计出的管线更加三维立体，还可以进行各个不同专业之间的碰撞检测，有效的控制了施工方的返工率，减少了不必要的时间消耗和相关建材损耗[2]。相较于CAD而言，BIM系列的软件出现了一个新的概念：协同设计。传统的二维设计，各专业设计人员负责自己设计的部分，出现问题时并不能进行及时的沟通交流，因此容易造成建筑空间的重复使用，增加整个建筑设计的误差率，增加施工方的返工率，造成额外的人力物力的损耗。协同设计的出现有效的降低了整个建筑设计的误差率，提高了设计人员的工作效率，能够达到事半功倍的效果[3]。特别是对于城市轨道交通车站这样一个密集空间中包含众多管线的复杂工程项目来说，采用 BIM 技术进行三维管线综合设计有着明显的优势及意义[4]：
管线交叉的地方可以直观的暴露出来，这样就可以在初始设计环节尽可能避免各专业间的管线碰撞；
碰撞处的管线调整有扩展性，也可以同时兼顾管线布置的连贯性；
管线的标注和高程直观准确，同时可以考虑壁厚、法兰、保温层等参数；
三维管道综合设计图纸图面简单易懂，施工、监理人员读图方便迅速；
它将建筑信息在设计阶段、施工阶段、运营维护阶段进行传递，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高设计质量、降低施工单位的材料损耗以及设计、施工和建设方的管理成本，大大提高各方的工作效益，从而创造社会效益。
3 Revit二次开发技术
随着近几年国内BIM技术的迅速发展，大家越来越充分的意识到建筑信息模型的必要性。Revit是Autodesk公司独立开发的建模软件，相较于其他建模软件而言，国内关于Revit建模软件的书籍资料比较齐全，最重要的是Revit软件还具有非常优秀的可拓展性。由于建模过程很多方面的大同小异，设计者不得不浪费时间去做一些重复性的工作，这会大大的影响建模的效率，设计师还有可能由于长时间的重复性操作而造成细微的错误。Revit二次开发不仅可以通过编程语言代替软件的操作功能，而且还能实现复杂功能的简单化操作。设计师可以根据项目的实际情况编写对应的程序，可以直接完成模型的建立，有效的提高建模效率。