BIM技術(shù)在地鐵站消防給水方案調(diào)控中的應(yīng)用
——以貴陽水井坡站為例

徐 嘉 黃 玨 林佳凱 彭芷珊

( 廣東白云學(xué)院，廣東 廣州 510450)

1 工程概況

水井坡站為貴陽市軌道交通2號線一期工程第11個(gè)車站，位于金陽路東側(cè)路下方，呈南北向布置。車站總長189.6m(不含圍護(hù)結(jié)構(gòu))，標(biāo)準(zhǔn)段總寬19.9m。為地下2層11m島式車站，車站主體建筑面積為8 145m2；車站附屬建筑面積為3 980m2。本站預(yù)期早高峰客流為421.2人/h，晚高峰客流為320.6人/h，超高峰系數(shù)為1.37。

本站消火栓供水區(qū)間為水井坡-長領(lǐng)路站區(qū)間，消火栓最不利配水點(diǎn)所需壓力為0.5MPa，市政供水壓力為0.14MPa。本站消防泵和消防水池均位于2號風(fēng)道處，消防水池有效容積為144m2，消防泵設(shè)2臺，流量Q=20L/s，揚(yáng)程H=45m。穩(wěn)壓泵設(shè)2臺，流量Q=1.1L/s，揚(yáng)程H=55m。供水系統(tǒng)由引入管接入1根DN100水管進(jìn)入水池，經(jīng)消防泵加壓后由兩根DN150消防水管在站廳層水平閉合為環(huán)，并通過立管與站臺層官網(wǎng)豎向連接成環(huán)狀給水管網(wǎng)，系統(tǒng)內(nèi)噴淋頭間距1.8m，消火栓共設(shè)45個(gè)。

2 給水模型建立

本項(xiàng)目采用Autodesk Revit 2016工作集模式建模。建立服務(wù)器并創(chuàng)建中心模型文件，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在中心模型采用本地分離的形式創(chuàng)建鏡像文件，向各專業(yè)分配權(quán)限和任務(wù)。就能在模型創(chuàng)建完成后同步到中心模型，實(shí)現(xiàn)中心模型文件及時(shí)更新。

各專業(yè)創(chuàng)建系統(tǒng)工作集，設(shè)置權(quán)限及可見性，以便操作。在復(fù)制建筑模型中的站廳層、站臺層，創(chuàng)建相應(yīng)給排水系統(tǒng)模型后，給排水專業(yè)首先對管道系統(tǒng)類型、用材、管徑及連接方式等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并加載相應(yīng)水泵、閥門、儀表等族，檢查設(shè)置其中的物理參數(shù)。結(jié)合結(jié)構(gòu)、電氣、暖通專業(yè)模型，即可對信息模型進(jìn)行各專業(yè)的碰撞檢查、管件統(tǒng)計(jì)、管道壓力損失報(bào)告，以便最終得出優(yōu)化方案。

3 BIM在地鐵給水消防方案優(yōu)化的應(yīng)用

3.1 碰撞檢查

車站綜合管線包括排水、消防、機(jī)電等多個(gè)專業(yè)。在創(chuàng)建給排水模型同時(shí)，其他各專業(yè)也可以在工作集下同步繪制風(fēng)管及電纜橋架，將各專業(yè)模型置于統(tǒng)一、直觀的三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境中。各專業(yè)的管線建模基本完成且完成所有管線繪制和設(shè)備放置以后，即可進(jìn)行第一輪調(diào)整。在三維操作界面下，在結(jié)構(gòu)與管線、管線與管線之間，尋找肉眼能夠發(fā)現(xiàn)的明顯碰撞點(diǎn)，在建模初期避免或減少管線碰撞情況。進(jìn)而使車站空間有限，各專業(yè)在作圖建模過程中無法時(shí)刻保持交流的問題得到初步解決。

經(jīng)初期調(diào)整，管線碰撞問題得到了一定控制，但許多難以觀察的問題依然存在，此時(shí)可利用Revit軟件“協(xié)作”菜單下的“碰撞檢查”命令生成報(bào)告。如圖1、圖2所示，電纜橋架與消防栓給水管碰撞，此時(shí)給排水專業(yè)設(shè)計(jì)人員須將消防給水管道向下偏移150mm。同理，各專業(yè)可根據(jù)報(bào)告調(diào)整設(shè)計(jì)中未發(fā)現(xiàn)的管線碰撞。當(dāng)遇重大調(diào)整時(shí)，可根據(jù)實(shí)際模型協(xié)商解決。

圖2 水井坡站B端站臺層綜合管線碰撞報(bào)告三維指導(dǎo)圖

通過碰撞檢查，在BIM 模型中調(diào)整綜合管線，按照統(tǒng)一原則進(jìn)行避讓，可有效減少后期管線安裝難度，減少因設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)二次切槽、開孔洞的成本，加快施工進(jìn)度。

3.2 管道壓力損失統(tǒng)計(jì)

通過在管道類型中設(shè)定自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的管道以及相應(yīng)的管道附件材質(zhì)，指定物理參數(shù)，在“壓力損失方法中”選擇給定的管道附件族的K系數(shù)。即可統(tǒng)計(jì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中噴淋管道的末端工作壓力。

根據(jù)系統(tǒng)模擬的數(shù)據(jù)，以及公式[1]計(jì)算可得出噴頭的流量q：

(1)

式中，q—噴頭流量，L/min；K—噴頭的流量系數(shù)；P—噴頭的工作壓力，MPa。

根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，在民用建筑當(dāng)中應(yīng)保證任意作用面積內(nèi)的平均噴水強(qiáng)度不低于表1所示的規(guī)定值。

表1 民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)

由上式驗(yàn)算自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的工作壓力，保證其滿足在火災(zāi)發(fā)生時(shí)第一時(shí)間控制災(zāi)害程度的需要。同時(shí)給排水專業(yè)設(shè)計(jì)者可在管道中段設(shè)置減壓孔板、節(jié)流管和減壓閥，保障管道內(nèi)水流速度保持在5m/s左右，且不大于10m/s。從而降低水錘效應(yīng)對環(huán)氧樹脂復(fù)合鋼管造成的不必要損傷，延長管道使用壽命。

4 結(jié) 語

BIM技術(shù)不僅呈現(xiàn)出可視化的三維建筑、 設(shè)備模型， 也能儲存項(xiàng)目中的結(jié)構(gòu)、 設(shè)備構(gòu)件的設(shè)計(jì)及維護(hù)信息， 在工程項(xiàng)目全生命周期的各階段中均可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享， 在貴陽地鐵站水井坡站消防給水設(shè)計(jì)項(xiàng)目中， BIM技術(shù)在消防給水方案的調(diào)控階段主要應(yīng)用分別有管線綜合碰撞檢測， 以及管道壓力損失的檢測， 而在后續(xù)的施工階段及運(yùn)營階段的監(jiān)控中，該信息模型還將幫助實(shí)現(xiàn)施工、運(yùn)營、維護(hù)管理的模擬。

雖然，目前BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)中仍處于本土化的階段，但BIM技術(shù)帶來的理念在當(dāng)下已經(jīng)貫穿項(xiàng)目的全生命周期，利用BIM實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的全過程監(jiān)控是建筑業(yè)信息化的必然趨勢，也是我國建筑業(yè)走向現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。