淺議BIM在醫(yī)院建筑工程中的應(yīng)用

戚永剛

南京鼓樓醫(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院，中國·江蘇 宿遷 223800

1 項目概況

中國江蘇省宿遷市人民醫(yī)院是宿遷地區(qū)最大的一所三級甲等綜合醫(yī)院,2003年，宿遷市人民醫(yī)院在市政府的強力領(lǐng)導下進行了改制，由一家純由中國國家衛(wèi)生局領(lǐng)導下的公立醫(yī)院改制為國有股份制醫(yī)院。

近幾年，醫(yī)院基礎(chǔ)建設(shè)的步伐也逐步加快。2020年7月正式通過驗收并投入使用的6.9 萬平方的門急診樓及病房綜合樓工程，工程計劃總投資2.8 億元，2017年7月15日開工。工程分為門急診樓、病房綜合樓、地下人防車庫及設(shè)備用房三個部分：門急診樓總面積22086 m2，層高為6 層，建筑高度23.5m，設(shè)計為門診及急診用房；病房綜合樓總面積30899m2，層高15 層，建筑高度59.25m，設(shè)計為以病房為主的綜合性用房；地下建筑面積為16123 m2，地下2 層，地下建筑高度-7.4m，其中人防總面積11132 m2，戰(zhàn)時為人防，平時作為車庫使用，設(shè)備用房面積約4991 m2。

2 BIM 應(yīng)用

2.1 全專業(yè)建模及圖紙會審

2.1.1 全專業(yè)模型搭建

工程施工準備階段，宿遷市人民醫(yī)院要求合作的BIM 公司依據(jù)設(shè)計院提供的二維圖紙進行建筑、結(jié)構(gòu)、機電、智能化等專業(yè)模型搭建，形成如圖1所示的效果圖。各階段模型精度須滿足施工階段要求，一是便于醫(yī)院對設(shè)計成果的滿足性給予準確研判；二是醫(yī)療專業(yè)的院領(lǐng)導對建筑工程有了直觀的了解。

圖1 宿遷市人民醫(yī)院BIM 效果圖

2.1.2 圖紙審核

在模型搭建過程中發(fā)現(xiàn)大量的問題,尤其涉及不同專業(yè)之間的問題,如建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)之間的沖突，土建專業(yè)與設(shè)備專業(yè)之間的沖突，專業(yè)設(shè)備的水電、暖通、消防之間的相互沖突。

圖2 構(gòu)件無標注

圖3 機電平面圖中并無密閉通道

本項目發(fā)現(xiàn)圖紙問題123 處，其中建筑22 處、結(jié)構(gòu)56 處、機電45 處，其中比較典型的是如圖2、圖3所示結(jié)構(gòu)和機電系統(tǒng)的問題，將上述問題歸類匯總，及時反饋至設(shè)計院，避免后期出現(xiàn)返工的可能性。

2.2 基坑支護工程

醫(yī)院基坑工程屬于超過一定規(guī)模的危險性加大的分部分項工程（基坑支護超過5m），故協(xié)調(diào)難度大、施工風險較高。設(shè)計院提供的CAD 圖紙進行建模依據(jù)，利用三維可視化對基坑進行深入透析，用現(xiàn)有技術(shù)對建筑行業(yè)重點區(qū)塊進行模擬施工制作方案，避免基坑中的安全隱患，在安全穩(wěn)定的基坑支護中提高工作效率。制定備用方案，在特殊情況下有所應(yīng)對有所作為[1]。

2.2.1 虛擬施工

根據(jù)設(shè)計院提供的如圖4所示的CAD 圖紙進行建模，形成圖5所示的模型，利用三維可視化對基坑進行深入透析，用現(xiàn)有技術(shù)對建筑行業(yè)重點區(qū)塊進行模擬施工制作方案，避免基坑中的安全隱患，在安全穩(wěn)定的基坑支護中提高工作效率。制定備用方案，在特殊情況下有所應(yīng)對有所作為。

圖4 基坑CAD 圖

圖5 BIM 基坑模型

2.2.2 工程量統(tǒng)計

收集項目相關(guān)巖土工程地勘報告和設(shè)計資料，獲取地形、地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立三維地質(zhì)數(shù)據(jù)模型（如圖6所示），基于土方開挖設(shè)計數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)進行土方算量（如圖7所示）。

圖6 場地地形

圖7 土方量匯總

2.3 場地布置

2.3.1 場地三維總平面布置

醫(yī)院施工場地狹小、裙房高度較高，南側(cè)緊鄰已建醫(yī)技樓，東西兩側(cè)為城市道路。場地三維總平面布置的目的是利用場地分析軟件或設(shè)備，建立場地模型（如圖8所示），在場地規(guī)劃設(shè)計和建筑設(shè)計的工程中，提供可視化的模擬分析數(shù)據(jù)，在施工現(xiàn)場改善施工作業(yè)人員條件，消除事故隱患，落實事故隱患事故整改措施，防止事故傷害的發(fā)生，促進安全文明施工。

圖8 中國宿遷人民醫(yī)院場地布置整體效果圖

2.3.2 BIM 三維場地布置的優(yōu)點

（1）有助于保障施工計劃順利執(zhí)行

嚴格按BIM 設(shè)計的場地布置，能保障施工計劃的執(zhí)行。基于BIM 的三維場地布置，能有效的避免材料亂放、機械設(shè)備安裝妨礙施工等情況的發(fā)生。

（2）有助于成本控制

BIM 設(shè)計的場地布置能有效的控制現(xiàn)場成本支出。由于施工場地狹小，會產(chǎn)生大量的二次搬運費，在施工現(xiàn)場合理的布置并結(jié)合施工進度，進行合理的材料堆放。減少因為二次搬運而產(chǎn)生的費用，降低施工成本。

（3）有助于優(yōu)化車輛路線

BIM 設(shè)計的場地布置能合理進行車輛路線規(guī)劃。依托BIM 技術(shù)，設(shè)置施工車輛和機械的進場路徑，進行車輛路線模擬，確保施工設(shè)備在進場過程中不出現(xiàn)任何問題[2]。

2.3.3 施工場地多階段動態(tài)管理

在主體施工階段，伴隨基坑與地下室結(jié)構(gòu)框架的澆筑完成，現(xiàn)場辦公室與施工機械和車輛并伴隨內(nèi)移，相關(guān)車輛路徑也隨之相應(yīng)修改?；贐IM 的場地進度模型（如圖9所示）能直觀的展現(xiàn)相應(yīng)位置的變化過程，避免出現(xiàn)重復移位，材料亂放情況的發(fā)生。

圖9 醫(yī)院地上主體結(jié)構(gòu)場地布置模型（a）

圖9 醫(yī)院地上主體結(jié)構(gòu)場地布置模型（b）

2.4 機電優(yōu)化

為節(jié)約成本，設(shè)計院在設(shè)計地下室層高相對較低，按傳統(tǒng)方式安裝協(xié)調(diào)難度大、返工率較高！該項目地下室凈高2.8m，風管高度400 ～450mm；地下室有人防工程，風管尺寸超過1600mm，需在其底部增設(shè)噴淋頭?；谝陨享椖侩y點，利用BIM 技術(shù)虛擬建造，提前發(fā)現(xiàn)管線碰撞問題，確定最終排布方案，做到有序施工，提高安裝效率。圖10為方案優(yōu)化前后的對比圖。

圖10 優(yōu)化前方案（a）

圖10 優(yōu)化后方案（b）

2.5 進度管控

2.5.1 項目整體進度模擬

利用BIM 技術(shù)對現(xiàn)場施工進度進行4D 施工流程模擬，將模擬結(jié)果制作成施工動畫，并將動畫成果以相同視角與工地現(xiàn)場進行比對實證，通過直觀且易懂的動畫特性,對現(xiàn)場生產(chǎn)進度流程一目了然。

2.5.2 進度計劃的編制

進度任務(wù)安排和3D 施工模型的構(gòu)件對象相對應(yīng)，運用BIM 工具將細分的活動4D 進度模擬中展示出來，實現(xiàn)任務(wù)、甘特圖和三維模型完全對接（如圖11所示），整個進度計劃就是4D 模擬需要展示的全部內(nèi)容。

圖11 Navisworks 環(huán)境下項目進度任務(wù)文件

2.5.3 工期管控

（1）進度控制

進度控制的關(guān)鍵是進度優(yōu)化比選。3D 可視化，形象化，動態(tài)模擬，精確計劃、跟蹤和控制，動態(tài)及時地分配各種資源，實現(xiàn)對項目進度的控制，保證項目能按時竣工。

（2）4D 進度模擬

通過將BIM 與施工進度計劃相鏈接，整合在一個可視的4D（3D+Time）模型中，可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程和虛擬形象進度。通過BIM 技術(shù)及時展現(xiàn)項目計劃進度與實際進度的模型對比，隨時隨地三維可視化監(jiān)控進度進展，提前發(fā)現(xiàn)問題，保證項目工期如期完成。

圖12 綜合樓13 層頂板實時過程對比（a）

圖12 綜合樓13 層頂板實時過程對比（b）

2.6 模板工程

中國宿遷人民醫(yī)院項目主體建造過程中，施工模板具體調(diào)整是由木工現(xiàn)場調(diào)整，在遇到特殊疑難節(jié)點時無法做出正確的支模工藝，現(xiàn)場咨詢難度大。利用BIM 解決傳統(tǒng)項目上出現(xiàn)的問題，如變截面、降板等位置，BIM 為方案可行提供了前提條件[3]。

2.6.1 模板精確控制與定位

在模板現(xiàn)場施工中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象就是模板在支模過程中存在計劃量與實際量不符合，導致模板進行二次修正的現(xiàn)象。利用BIM 技術(shù)的信息化三維建模優(yōu)勢，從空間與信息兩個方面準確定位模板大小及位置，完全杜絕了任何模板位置、大小錯誤的現(xiàn)象出現(xiàn)[4]。

2.6.2 現(xiàn)場布置的優(yōu)化

在項目的組織協(xié)調(diào)中，讓現(xiàn)場最為頭疼的就是支模過程中流水段分工及現(xiàn)場資源擺放等歸類協(xié)調(diào)問題。而BIM 技術(shù)為現(xiàn)場工作布置提供了一個很好的平臺，在工程場地模型上進行機械、物料等資源的合理化安排布置，可大大提高施工進度，參照進度計劃，可以直觀的模擬現(xiàn)場具體施工情況，最大化的減少施工風險，提升工程質(zhì)量。

3 結(jié)語

BIM 技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)改變了建設(shè)管理的流程和方式，基于BIM 技術(shù)自身優(yōu)勢合理安排各階段工作，BIM 也真正從質(zhì)量、進度、成本、安全等方面提升了醫(yī)院建設(shè)工程管理的價值。實踐終將證明，BIM 技術(shù)帶給醫(yī)院建設(shè)將是一個革命。