BIM技術(shù)在消防施工工程上的應(yīng)用研究

傅英棟

摘要：近年來，隨著BIM技術(shù)被逐漸重視，其應(yīng)用方式也逐漸多元化，目前BIM技術(shù)在工程施工過程中已經(jīng)呈現(xiàn)出了多方面的助力，其應(yīng)用已愈加廣泛。本論文以某工程消防系統(tǒng)施工項目為例，施工過程中改變了傳統(tǒng)的施工方式，采用BIM建模、預(yù)制施工、現(xiàn)場組裝的先進(jìn)施工工藝，通過BIM建模預(yù)施工技術(shù)排除了整個施工過程中的難點(diǎn)，并大幅度提高了施工效率，同時適當(dāng)降低了施工成本。本文研究成果可為相關(guān)機(jī)電安裝施工技術(shù)與研究提供一定參考。

關(guān)鍵詞：BIM施工; 預(yù)制化施工; 消防施工

消防施工一直以來存在較多施工難點(diǎn)，其中涉及給排水、暖通、電氣多個專業(yè)，在施工的過程中極易發(fā)生管線碰撞、專業(yè)沖突等問題。采用BIM技術(shù)預(yù)制化施工后，通過事先建立信息模型，模擬裝配過程，預(yù)排除專業(yè)碰撞，之后在BIM模型進(jìn)行預(yù)裝，對施工現(xiàn)場出現(xiàn)的未知問題進(jìn)行逐一預(yù)排除，對每個部件進(jìn)行編號梳理，最后實(shí)際進(jìn)場施工。

1 ? BIM技術(shù)簡介

BIM的全拼是Building？Information？Modeling，即：建筑信息模型。BIM即建筑信息的數(shù)字化表達(dá)，其技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)的2D建筑信息，以3D模型為基礎(chǔ)，并通過精準(zhǔn)建模賦值了多種建筑工程項目信息。BIM技術(shù)可以有效解決從工程設(shè)計、施工、管理、拆除的全生命周期管理，并能夠有效解決分布式、異構(gòu)式工程數(shù)據(jù)間的一致性、協(xié)調(diào)性問題，在整個工程的周期內(nèi)有效提高工程效率，并降低工程成本。

2 ? BIM技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用

2.1 ?工程概況

本工程項目為某商店類公共建筑，其總建筑面積為118075m2，地上19層，建筑高度87.9m，工程造價2789.6萬元。該建筑內(nèi)設(shè)置有濕式自動噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動定位射流滅火系統(tǒng)等消防設(shè)施設(shè)備。

在實(shí)際施工過程中，發(fā)現(xiàn)施工圖紙多處同其他專業(yè)產(chǎn)生沖突碰撞，若采用傳統(tǒng)方式繞過碰撞點(diǎn)，則易發(fā)生不符合相應(yīng)設(shè)計規(guī)范的情形。同時該建筑多個機(jī)房存在復(fù)雜管線綜合問題，采用傳統(tǒng)施工方式易產(chǎn)生施工工期長，工程效率低的弊端。為了有效解決多專業(yè)碰撞問題及在一定程度上縮短施工工期，強(qiáng)化工程效率，經(jīng)過同建設(shè)單位、其他施工單位協(xié)調(diào)，決定采用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)制化施工。

2.2 ?BIM預(yù)制化施工流程

2.3 ?根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行BIM模型的建模

通過各專業(yè)CAD二維圖紙進(jìn)行三維BIM建模，模型完成后，通過內(nèi)置碰撞工具對給排水、暖通、電氣、消防等專業(yè)進(jìn)行綜合碰撞測試，通過碰撞測試后，可以有效排除施工過程中的碰撞點(diǎn)，解決實(shí)際施工中的不穩(wěn)定因素。

本工程中通過BIM內(nèi)置碰撞測試后，測得設(shè)計圖紙中存在16項碰撞問題，如濕式自動噴水滅火系統(tǒng)配水支管直接穿越風(fēng)機(jī)盤管、消防水泵出水管碰撞風(fēng)道等問題點(diǎn)，若按原圖施工，將會延長約20日工期進(jìn)行技術(shù)更改，大幅降低工程效率。

2.4 ?搭建BIM實(shí)施平臺

由于BIM模型涉及工程建模、工程進(jìn)度、工程造價、虛擬實(shí)境等多個施工環(huán)節(jié)，一套完整的BIM模型不僅應(yīng)包含詳盡的項目信息，還應(yīng)包含相應(yīng)的工程進(jìn)度信息，工程造價信息和工程動態(tài)展示信息，下表1為BIM實(shí)施平臺的基本架構(gòu)。

2.4 ?模型碰撞

碰撞測試工序主要分為六個階段：各專業(yè)模型提交;主模型負(fù)責(zé)方審核;統(tǒng)合各專業(yè)模型，調(diào)整項目中心點(diǎn)及高程;進(jìn)行碰撞檢查并輸出結(jié)果，制作碰撞測試報告;根據(jù)輸出的報告優(yōu)化BIM模型;重復(fù)上述五個階段，直至BIM模型最終成型。

在生成一輪碰撞測試報告后，應(yīng)將具體碰撞點(diǎn)進(jìn)行收集整理，并同相應(yīng)的設(shè)計單位、施工單位進(jìn)行集中討論，在修改設(shè)計方案后在BIM模型上進(jìn)行相應(yīng)更改，并重新運(yùn)行碰撞測試，直到完全通過碰撞測試。

在所有碰撞點(diǎn)都通過修改后，將修改意見匯總并修改BIM建模，對原有BIM模型進(jìn)行優(yōu)化，輸出無碰撞問題的優(yōu)化模型，并基于該模型進(jìn)行BIM預(yù)制化施工基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

2.5 ?BIM模型的細(xì)化、拆分和編碼

在BIM模型完全通過碰撞測試并經(jīng)過優(yōu)化后，將已建立的模型進(jìn)行部件拆分，將所有部件都形成單獨(dú)個體，并逐一進(jìn)行二維碼編號。之后劃分主要路徑，根據(jù)主路線整理部件，為預(yù)制施工做準(zhǔn)備。

編號原則如下：如編碼為01G-DF125-01，其中01代表主管道中的第一條管道，G代表其性質(zhì)為供水管，DF代表該部件為蝶閥，125代表其規(guī)格為DN125，末尾01代表該閥件為該條主管道的第一個部件。

3 ? BIM預(yù)制化施工

3.1 ?資料準(zhǔn)備

在正式采購、安裝前，先收集整理并深化安裝技術(shù)文件、工效、工序、邏輯關(guān)系等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并編制檢驗工序功效的指導(dǎo)文件;在此基礎(chǔ)上，將原有的BIM模型進(jìn)行細(xì)化（精細(xì)化建模）。裝配工序的指導(dǎo)文件應(yīng)包括：安裝順序及質(zhì)量控制點(diǎn);設(shè)備就位及固定工序;墻體預(yù)埋孔洞處理;管線綜合支吊架安裝處理;管道及閥門、軟接、水系統(tǒng)連通安裝;掛設(shè)備、閥門標(biāo)識牌、設(shè)備使用說明;調(diào)試及驗收工序。

3.2 ?通過BIM軟件算量，制作明細(xì)表2

3.3 ?技術(shù)交底

該工程的難點(diǎn)在于現(xiàn)場管道情況復(fù)雜，機(jī)房空間狹小，管線綜合實(shí)際安裝難度大，隱蔽工程較多。依托BIM模型導(dǎo)入fuzor系統(tǒng)后，可形成三維動畫的虛擬實(shí)境漫游模型，通過該模型可以進(jìn)行技術(shù)交底，其表現(xiàn)形式深入淺出，通俗易懂，極大地提高了技術(shù)交底效率。

3.4 ?現(xiàn)場安裝

將明細(xì)表交付工廠后，所有配件經(jīng)過材料質(zhì)量、管道連接焊縫、支架設(shè)置方式及承重、水壓測試、閥門測試后進(jìn)場，并根據(jù)BIM模型進(jìn)行現(xiàn)場安裝。

3.5 ?施工進(jìn)度動態(tài)管理

在施工過程中，由專人結(jié)合現(xiàn)場情況調(diào)整BIM模型，隨時查詢、添加或更改相應(yīng)的項目動態(tài)信息，結(jié)合Microsoft Project等軟件，可將施工進(jìn)度進(jìn)行動態(tài)呈現(xiàn)，便于項目管理人員隨時控制施工進(jìn)度，及時發(fā)現(xiàn)問題，并根據(jù)施工現(xiàn)狀優(yōu)化施工方案。

4 ? BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)制化加工的優(yōu)勢

4.1 ?管線優(yōu)化排布

通過建模技術(shù)和碰撞測試，在實(shí)際施工前消除碰撞點(diǎn)，解決"錯、漏、碰、缺"等常見問題。同時可通過BIM技術(shù)調(diào)整管線走向、支吊架位置、閥門位置等綜合信息，在工程實(shí)際施工前大量排除問題，使實(shí)際施工更趨于簡易和穩(wěn)定。

4.2 ?保證施工質(zhì)量

預(yù)制化施工具有不受施工現(xiàn)場限制的顯著特點(diǎn)，在指定的地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、簡易化施工，不受場地面積，交叉施工，天氣照明等因素的干擾和制約，可以完整地掌握施工過程，并極有效地提高施工速度、精度，在一定程度上整體提升工藝水平。

4.3 ?提高工效并降低成本

采用BIM技術(shù)可以有效地進(jìn)行建筑工程全過程管理，在前期可精確地分析成本，并可通過BIM建模迅速有效地計算工程量。在具體施工過程中可通過解決碰撞問題、材料精確采購、工廠預(yù)制等技術(shù)手段降低施工成本，現(xiàn)場安裝時可通過BIM建模進(jìn)行技術(shù)交底，并指導(dǎo)安裝人員各類技術(shù)細(xì)節(jié)，大幅度提高施工效率。

4.4 ?有利施工管理

由于采取預(yù)制加工技術(shù)，減少了大量的現(xiàn)場施工不穩(wěn)定因素，諸如現(xiàn)場施工安全生產(chǎn)管理、噪音管理、夜間施工管理、環(huán)境污染管理、建筑垃圾管理等。同時，預(yù)制技術(shù)減少現(xiàn)場機(jī)具的敷設(shè)和使用，大大降低了現(xiàn)場架設(shè)臨時機(jī)具的風(fēng)險性。通過預(yù)制化技術(shù)作為前置工序，使整個施工過程有序、透明、簡潔，大幅度提高了施工管理效率。

5 ? 結(jié)論與展望

消防施工工程一直以來在機(jī)電安裝工程中難度較高，其涉及給排水、暖通、電氣等多個橫向?qū)I(yè)，極易在施工過程中同其他專業(yè)發(fā)生摩擦。按照傳統(tǒng)施工方法（如在風(fēng)管下方加設(shè)噴頭、改變自動噴水滅火系統(tǒng)配水支管位置、改變消火栓栓口位置等變通方式），不僅耗時費(fèi)力，且極易造成協(xié)調(diào)后的施工成果不符合相應(yīng)規(guī)范要求。

目前隨著BIM技術(shù)的逐漸成熟，通過一系列的預(yù)施工，預(yù)處理技術(shù)，可以在開始施工前有效地避免多專業(yè)相互干擾的弊端，且借助BIM技術(shù)的3D化、可視化特點(diǎn)，在技術(shù)交底、復(fù)雜工序上有著傳統(tǒng)CAD圖紙無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢。通過不斷的項目實(shí)踐和驗證，BIM技術(shù)勢必將對整個安裝行業(yè)造成極大的推動作用，并不斷顛覆傳統(tǒng)的安裝施工方式方法。

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