BIM設(shè)計(jì)技術(shù)在住宅機(jī)電安裝工程綜合管線中的應(yīng)用

王柏柱，周欣偉，鄭智偉，韓超

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 案例概況

雄東片區(qū)A單元安置房及配套設(shè)施項(xiàng)目位于河北省保定市雄安新區(qū)西北側(cè)，總占地面積121.8×104m2，其中建筑面積40×104m2，建筑高度42m，總層數(shù)11層，開工日期2020年7月8日，竣工日期2021年8月27日，共歷時(shí)384d，合同總價(jià)1.9億人民幣，承包模式為機(jī)電專業(yè)綜合承包。

2 BIM設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及原則

2.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM（建筑信息模型）技術(shù)是應(yīng)用在綜合管線中的數(shù)據(jù)化工具，通過(guò)模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管理安裝、運(yùn)行和維護(hù)全生命周期的共享和傳遞，幫助技術(shù)人員正確判斷，提供協(xié)同工作基礎(chǔ)，其在住宅機(jī)電安裝工程綜合管線中的應(yīng)用具有眾多優(yōu)勢(shì)。在本項(xiàng)目中，由于機(jī)電安裝工程所涉及專業(yè)眾多，既有建筑和暖通，也有消防和給排水，這就需要設(shè)計(jì)單位不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，組建BIM設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，建立基礎(chǔ)信息模型，按照設(shè)計(jì)要求將實(shí)際數(shù)據(jù)輸入BIM設(shè)計(jì)軟件中，通過(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，傳送至共享平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息共享[1]。如此一來(lái)，安裝工程的平面圖變?yōu)榱Ⅲw化模型。立體化模型用來(lái)模擬機(jī)電安裝工程綜合管線中實(shí)際的施工進(jìn)度，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)內(nèi)部漫游的方式查看安裝工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)和綜合管線走向，比如，紅色標(biāo)注為已確認(rèn)的碰撞點(diǎn)、綠色標(biāo)注為實(shí)際施工過(guò)程中未確認(rèn)的碰撞點(diǎn)。在明確綜合管線排布規(guī)則后，機(jī)電安裝主要負(fù)責(zé)人和BIM設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)人再進(jìn)一步優(yōu)化綜合管線，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目機(jī)電安裝工程的不足之處，提醒設(shè)計(jì)人員作出設(shè)計(jì)變更。

本工程項(xiàng)目運(yùn)用BIM設(shè)計(jì)中的模擬性能避免機(jī)電安裝工程中的沖突，減少人力、財(cái)力資源浪費(fèi)，防止返工現(xiàn)象，達(dá)到與BIM技術(shù)一致的安裝效果，從而保質(zhì)保量地完成本項(xiàng)目工程，提高安裝效率和降低安裝成本。

2.2 應(yīng)用原則

2.2.1 避讓原則

在本項(xiàng)目機(jī)電安裝工程綜合管線布設(shè)工作中，如遇綜合管線交叉時(shí)，綜合管線的小管徑要避讓大管徑，壓力流道避讓重力流道；綜合管線冷水管避讓熱水管（因熱水管的造價(jià)高于冷水管）；彎曲綜合管避讓不可彎曲管；金屬材質(zhì)管避讓非金屬材質(zhì)管；附件少的管線避讓附件多的管線。這樣有利于機(jī)電安裝工程順利推進(jìn)，便于后續(xù)維護(hù)與保養(yǎng)綜合管線。

2.2.2 上下原則

綜合管道分層布設(shè)時(shí)，由上自下嚴(yán)格按照蒸汽、熱水、給排水管線順序排列，通過(guò)BIM設(shè)計(jì)的模擬化并在滿足綜合管線規(guī)范布設(shè)的前提下，合理利用管線布設(shè)空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合管線少碰撞、少交叉的目的。

2.2.3 先后原則

為了滿足本項(xiàng)目的防火要求，分別獨(dú)立設(shè)置電纜井、管道井、排煙排氣道等各種豎向管井，并布設(shè)在豎井中；平面上，綜合管線一般布設(shè)于項(xiàng)目的吊頂、技術(shù)層或夾層中。但是，由于吊頂內(nèi)部空間較小，綜合管線布設(shè)還遵循需先后原則，預(yù)留檢修余地。

3 機(jī)電安裝工程綜合管線中BIM設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 在預(yù)算統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用

①在傳統(tǒng)的住宅機(jī)電安裝工程綜合管線布設(shè)中，施工人員大多借助Auto-CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，使用二維繪圖和基本的三維設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易出錯(cuò)。而BIM本身就是一個(gè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，能幫助工作人員獲得準(zhǔn)確與可靠的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行前期方案比選、成本估算以及工程預(yù)決算等工作。

②BIM技術(shù)給本項(xiàng)目機(jī)電安裝工程綜合管線及附件工程量的統(tǒng)計(jì)、預(yù)算、成本和管理創(chuàng)造了便利條件?；贐IM設(shè)計(jì)技術(shù)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，使獲得到的數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確可靠，降低了施工人員測(cè)量、審圖、統(tǒng)計(jì)等繁重的工作任務(wù)，充分體現(xiàn)了綜合管線各施工階段材料供應(yīng)與實(shí)際需求的情況[2]。

③通過(guò)利用BIM技術(shù)中的云處理服務(wù)，為設(shè)計(jì)單位、施工單位項(xiàng)目管理公司、甲方（物業(yè)管理）、設(shè)備供應(yīng)商、材料供應(yīng)商提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)庫(kù)信息（見圖1），促進(jìn)工程項(xiàng)目順利實(shí)施，實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)的適應(yīng)性和管理能力。BIM技術(shù)以工程項(xiàng)目管理為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目群體、單體、工程數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理，保證數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和完整性。

圖1 BIM技術(shù)助力住宅機(jī)電安裝工程綜合管線信息數(shù)據(jù)輸送模式圖

3.2 在綜合管線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

從目前情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)很多大型住宅機(jī)電安裝工程中越來(lái)越多采用了BIM技術(shù)，足以說(shuō)明BIM設(shè)計(jì)已逐漸成為必備技術(shù)。機(jī)電安裝工程綜合管線設(shè)計(jì)需要根據(jù)住宅的給排水、電氣、暖通等使用要求，布置與之對(duì)應(yīng)的綜合管線，對(duì)于綜合管線相對(duì)復(fù)雜的情況或者綜合管線集中的部位（綜合管線轉(zhuǎn)換層、技術(shù)層、走道吊頂），其在位置上會(huì)發(fā)生擠占或者沖突的現(xiàn)象，這就要在符合設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的前提下對(duì)綜合管線統(tǒng)籌安排。此時(shí)，利用BIM技術(shù)中的可視化功能，動(dòng)態(tài)模擬綜合管線中存在的擠占和沖突現(xiàn)象，明確綜合管線在機(jī)電安裝工程中的合理位置，幫助設(shè)計(jì)人員制作出綜合管線大樣圖。待各條管線經(jīng)過(guò)綜合之后，既滿足了技術(shù)要求，又布置得整齊有序，為后續(xù)機(jī)電工程的安裝奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 在綜合管線施工中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的機(jī)電工程綜合管線施工過(guò)程中，施工圖紙需要經(jīng)過(guò)人工審核，確定施工過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。人工審核容易造成人為失誤，且施工過(guò)程損耗巨大。BIM設(shè)計(jì)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用，能夠幫助綜合管線布設(shè)人員提前捕捉施工過(guò)程中的重難點(diǎn)問(wèn)題，提高施工效率。另外，BIM技術(shù)模擬本項(xiàng)目的施工工藝，，明確住宅機(jī)電安裝工程綜合管線三維模型（見圖2），幫助設(shè)計(jì)人員直觀認(rèn)知設(shè)計(jì)中的不足和缺陷，加強(qiáng)了機(jī)電安裝各專業(yè)之間的協(xié)同效率，優(yōu)化了施工效率，提高了施工質(zhì)量，減少了返工和整改，縮短了施工周期。

圖2 住宅機(jī)電安裝工程綜合管線三維模型圖

BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使原本復(fù)雜的機(jī)電安裝工程綜合布設(shè)管線變得簡(jiǎn)單。在傳統(tǒng)的安裝模式中，各綜合管線互不相讓并互相擠占空間，先布設(shè)的管線不考慮其他管線，不僅造成了嚴(yán)重的空間浪費(fèi)，而且提高了設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)成本。引入BIM技術(shù)之后，制定出準(zhǔn)確、專業(yè)的機(jī)電工程安裝進(jìn)度計(jì)劃表，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的可視化管理，合理安排施工順序，減少資源浪費(fèi)，減少窩工、返工現(xiàn)象，提高工程項(xiàng)目的社會(huì)效益。

3.4 在綜合管線碰撞檢查中的應(yīng)用

在本項(xiàng)目的機(jī)電安裝工程中，相關(guān)人員可憑借BIM軟件檢查建筑物體各層的水、電、暖，明確各綜合管線布置情況。檢查內(nèi)容主要包括：

①所有水電暖管道協(xié)調(diào)一致、配電室上方不得安裝衛(wèi)生間和盥洗室；②配電箱和浴室不得使用同一墻體；③空調(diào)水管不得安置在電氣控制柜上方；

④水過(guò)濾器設(shè)置在冷風(fēng)機(jī)組入口的位置；

⑤保證機(jī)電設(shè)備安裝的預(yù)埋件、留洞與整個(gè)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)相一致；

⑥井道內(nèi)的設(shè)備間和機(jī)房保持一致等，最后將以上內(nèi)容通過(guò)BIM三維模型呈現(xiàn)出來(lái)。

4 住宅機(jī)電安裝工程綜合管線中BIM設(shè)計(jì)發(fā)展前景

時(shí)下，隨著機(jī)電安裝工程行業(yè)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，BIM技術(shù)在其中的應(yīng)用早已不止以上所述，未來(lái)時(shí)期內(nèi)，3D模型將會(huì)逐漸發(fā)展成為4D模型乃至5D模型。雖然目前的BIM設(shè)計(jì)軟件依然處于研究和試用階段，但相信不久之后，BIM設(shè)計(jì)技術(shù)將會(huì)成為提高住宅機(jī)電安裝工程綜合管線的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的日新月異，各種新材料、新技術(shù)以及新工藝在機(jī)電安裝工程中得到了迅速推廣與應(yīng)用，住宅工程項(xiàng)目逐漸向著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。BIM技術(shù)對(duì)機(jī)電安裝工程中的成本、質(zhì)量、進(jìn)度、合同管理以及綜合管線設(shè)計(jì)方面發(fā)揮出了重要作用，值得大力推廣。