BIM技術(shù)在國(guó)家會(huì)展中心一期展館區(qū)機(jī)電安裝工程中的應(yīng)用

佘雨陽 吳光前 孫震寰 賈亞晴 張?jiān)品?/p>

中國(guó)建筑第八工程局有限公司華北公司 天津 300452

近年來會(huì)展經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，建筑功能需求逐漸增多，機(jī)電系統(tǒng)管線越來越復(fù)雜，工程質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的建造方式已無法滿足當(dāng)前的需求。伴隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，各種政策、標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，BIM技術(shù)產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益日益顯著。相關(guān)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工等企業(yè)也在大力推進(jìn)BIM技術(shù)在所建工程中的應(yīng)用，并在BIM協(xié)同設(shè)計(jì)、施工管理、智慧建造等方面總結(jié)出了一定的經(jīng)驗(yàn)[1-4]，但目前BIM技術(shù)的落地應(yīng)用深度仍有待提高。本文通過將自主提煉總結(jié)的W＋GPSLR體系應(yīng)用于機(jī)電安裝工程的深化設(shè)計(jì)與精細(xì)化施工管理過程中，從而實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)的精準(zhǔn)落地，達(dá)到高效建造、質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、成本控制等目標(biāo)。

1 工程概況

國(guó)家會(huì)展中心工程一期展館區(qū)位于天津市津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)，項(xiàng)目包括16個(gè)展廳、中央大廳綜合區(qū)、東西區(qū)交通連廊、地下車庫等?？偨ㄖ娣e約48萬 m2，相當(dāng)于67個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。其中室內(nèi)展覽面積約20萬 m2。結(jié)構(gòu)形式：地下為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地上為全鋼結(jié)構(gòu)（圖1）。

圖1 項(xiàng)目效果圖

機(jī)電專業(yè)系統(tǒng)包括地板輻射采暖系統(tǒng)、地源熱泵地埋管系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、虹吸雨水系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等約50個(gè)系統(tǒng)。

機(jī)房包括352個(gè)空調(diào)機(jī)房、2個(gè)制冷機(jī)房、2個(gè)換熱站、2個(gè)給水泵房、2個(gè)中水泵房、2個(gè)冷卻塔補(bǔ)水機(jī)房、1個(gè)消防泵房、13個(gè)變電所、4個(gè)柴油發(fā)電機(jī)房等（圖2）。

圖2 機(jī)電模型圖

2 項(xiàng)目重難點(diǎn)

1）機(jī)電與土建、鋼結(jié)構(gòu)、精裝、幕墻、屋面等專業(yè)交叉深化及提資眾多，各專業(yè)間的協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)效率要求高。

2）機(jī)電管線密集，專業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜，管道尺寸大，且對(duì)凈空要求高。

3）支吊架形式較多且型號(hào)大，對(duì)安全性及成本控制要求較高。

4）一二次結(jié)構(gòu)預(yù)留洞口數(shù)量眾多，傳統(tǒng)的施工方式無法滿足工程需要。

5）工程體量大，現(xiàn)場(chǎng)施工管理難度大。

3 W＋GPSLR體系簡(jiǎn)介

本文通過將機(jī)電系統(tǒng)劃分為六大部分，即外網(wǎng)W、機(jī)房G、管廊管溝與車庫P、井道S、樓層L、屋頂R，應(yīng)用成熟的W＋GPSLR體系對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行從外到內(nèi)、從下到上的全方位深化，亦是結(jié)合施工順序、管線動(dòng)向?qū)?xiàng)目進(jìn)行從設(shè)計(jì)深化到模型深化再到指導(dǎo)施工的一系列流程，為BIM落地應(yīng)用提供保障。

為確保該體系高效高質(zhì)量運(yùn)行，針對(duì)建模、深化、出圖等階段均編制了詳盡的BIM深化設(shè)計(jì)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)。其中，深化設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)對(duì)各子體系深化要點(diǎn)均有詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)做法要求，保證深化設(shè)計(jì)工作有據(jù)可循。深化后的成果需要經(jīng)過深化團(tuán)隊(duì)內(nèi)部審核，施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員審核，甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位審核，嚴(yán)格的五方審核流程，保證了深化設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

為保證深化設(shè)計(jì)進(jìn)度，根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃，編制深化設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃，明確人員分工，制定精確到周的深化設(shè)計(jì)計(jì)劃，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，及時(shí)調(diào)整深化計(jì)劃，以滿足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工需求。

4 W＋GPSLR體系在深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 W外網(wǎng)深化設(shè)計(jì)

本工程室外管網(wǎng)長(zhǎng)約1 030 m、寬約608 m，主要包括消防給水、中水、雨水、排水、電力、智能化、熱力、燃?xì)獾葘I(yè)，智能化檢查井、電氣檢查井、排水井等數(shù)量眾多。深化時(shí)需要考慮各展廳的預(yù)留套管、建筑基礎(chǔ)、圍欄、樹木、路燈、電塔、過街天橋、地源熱泵等因素。

對(duì)室外管網(wǎng)的深化主要包括以下幾點(diǎn)：

1）優(yōu)化蓄水池和檢修井的位置，調(diào)整部分管線的路由，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、外網(wǎng)多專業(yè)施工的復(fù)雜情況。

2）對(duì)管線、井、路燈、圍欄、樹木等進(jìn)行精準(zhǔn)坐標(biāo)定位，確保深化成果的落地。

3）綜合考慮其他管線的埋深、預(yù)留套管以及市政接入點(diǎn)的標(biāo)高，重新調(diào)整雨水排水管線的標(biāo)高。

4.2 G機(jī)房深化設(shè)計(jì)

為滿足使用功能要求，便于設(shè)備運(yùn)維檢修，主要從以下方面進(jìn)行機(jī)房的深化設(shè)計(jì)工作：

1）為保證機(jī)房模型精確以及施工現(xiàn)場(chǎng)的精準(zhǔn)落地，用BIM深化成果真正指導(dǎo)施工，依據(jù)廠家樣冊(cè)創(chuàng)建1∶1的設(shè)備族。

2）綜合考慮設(shè)備尺寸、接管方式、檢修空間、運(yùn)輸安裝空間等因素，對(duì)機(jī)房設(shè)備位置、擺放角度進(jìn)行整體規(guī)劃，優(yōu)化設(shè)備基礎(chǔ)。

3）對(duì)制冷機(jī)房?jī)?nèi)的機(jī)電管線進(jìn)行整體排布，優(yōu)化管線路由，減少主干線管線布置層數(shù)，提升凈空間，并考慮管線共用支架以及機(jī)房外管線的排布情況，合理安排空間，提高觀感質(zhì)量。

4）綜合考慮閥門、過濾器、壓力表等管段的安裝空間以及操作維修空間，合理布置其安裝高度，保證便于日后操作和讀取數(shù)據(jù)。

4.3 P管廊管溝與車庫深化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目共有2條主管廊，總長(zhǎng)約770 m；48條次管廊，總長(zhǎng)約1 104 m；32條主管溝，總長(zhǎng)約6 080 m；240條次管溝，總長(zhǎng)約16 080 m。主要深化難點(diǎn)為專業(yè)系統(tǒng)眾多，管道尺寸大，空間局限且檢修空間要求高，區(qū)域間的銜接處多且管線復(fù)雜。深化過程中遵循主管廊管線進(jìn)入次管廊，主管溝管線進(jìn)入次管溝的深化順序。

4.3.1 主管廊深化設(shè)計(jì)考慮要點(diǎn)

1）在主管廊頂板上方存在多處電梯基坑降板，考慮減少橋架翻彎以及左右兩側(cè)檢修通道的貫通，因此將最上層橋架緊貼基坑降板敷設(shè)，依次向下排布，強(qiáng)電橋架在上，弱電橋架在下，橋架與橋架豎向間距滿足后期施工所需空間（圖3）。

圖3 主管廊局部模型

2）考慮防火門高度的限制，合理優(yōu)化水管布局，將暖通水管分別敷設(shè)于兩側(cè)，給排水管置于橋架下方，以保證防火門開啟空間以及充足的檢修空間。

3）由于潛污泵出水立管閥門按原設(shè)計(jì)位置存在安裝檢

修空間不足的情況，因此將其深化為底板預(yù)埋水平支管的形式，閥門隨立管移動(dòng)到墻邊，水平干管沿墻敷設(shè)。

4.3.2 主管廊大型綜合支吊架的深化設(shè)計(jì)

為保證支吊架的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及美觀性，基于BIM模型，通過Magicad軟件對(duì)綜合支吊架進(jìn)行設(shè)計(jì)選型與校核計(jì)算，考慮多種支吊架形式，優(yōu)選出最終的綜合支吊架方案（圖4）。

圖4 最終的橋架綜合支吊架方案

4.3.3 主次管溝的深化設(shè)計(jì)

由于主次管溝內(nèi)的管線主要服務(wù)于對(duì)應(yīng)的展廳，因此需要考慮展廳冬季給水管泄水要求，以及電氣展位箱和水氣展位箱的安裝空間，還需保證重力排水管以及壓縮空氣管道放坡空間，從而對(duì)機(jī)電管線進(jìn)行綜合排布，合理安排管溝內(nèi)的空間。

4.3.4 地下車庫的深化設(shè)計(jì)

地下車庫兩側(cè)機(jī)房眾多，共有5個(gè)變電所、1個(gè)消防泵房、6個(gè)水泵房、20個(gè)空調(diào)機(jī)房、2個(gè)制冷機(jī)房、2個(gè)換熱站、18個(gè)風(fēng)機(jī)房。在深化過程中，需重點(diǎn)考慮管線進(jìn)出機(jī)房的路由排布，尤其VIP車道部位管線密集且凈高要求高，通過綜合考慮各施工安裝空間、經(jīng)濟(jì)性、安全性等因素，優(yōu)化管線排布，并對(duì)VIP車道進(jìn)行車輛漫游模擬，驗(yàn)證凈高空間。

4.4 S井道深化設(shè)計(jì)

管井管道的綜合排布是一件較復(fù)雜的創(chuàng)造性工作，優(yōu)質(zhì)的管井管道綜合排布不僅能產(chǎn)生合理的施工工序，降低施工成本，提高施工質(zhì)量，而且可以減少管井施工中的部分安全隱患。

本工程中多數(shù)管井空間狹小，在井道的模型深化過程中，綜合考慮管道材質(zhì)、檢修空間、管道間距、支架形式與支架安裝位置、套管安裝空間、H管件的安裝空間等因素，對(duì)管道位置進(jìn)行優(yōu)化。

4.5 L樓層深化設(shè)計(jì)

地上交通連廊和中央大廳區(qū)域的功能性房間凈高要求高，管線密集，需要結(jié)合精裝造型、鋼結(jié)構(gòu)形式、末端點(diǎn)位等進(jìn)行機(jī)電管線的深化設(shè)計(jì)，對(duì)無法滿足凈高要求的區(qū)域，向設(shè)計(jì)方提出洽商，由設(shè)計(jì)方調(diào)整相應(yīng)區(qū)域的凈高。

管線綜合排布過程中，逐步推進(jìn)一二次結(jié)構(gòu)墻體、鋼結(jié)構(gòu)樓層板、幕墻等預(yù)留機(jī)電洞口工作，及時(shí)出具留洞圖紙，保證多專業(yè)交叉過程中機(jī)電所需洞口的精確度。共計(jì)深化二次結(jié)構(gòu)洞口上萬個(gè)，鋼結(jié)構(gòu)樓層板預(yù)留洞口500多個(gè)，幕墻預(yù)留洞口100多個(gè)。

在展廳空調(diào)機(jī)房上方存在多根裸露立管，影響觀感效果且機(jī)電管線的支架安裝困難。通過將其優(yōu)化為梅花造型，保證了美觀性與功能性。

4.6 R屋面深化設(shè)計(jì)

本工程屋面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備眾多，為兼顧功能性與美觀性，結(jié)合設(shè)備接管形式與安裝檢修空間要求，對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)及支架進(jìn)行深化。對(duì)于出屋面的風(fēng)管，結(jié)合屋面專業(yè)節(jié)點(diǎn)做法以及深化后的風(fēng)管立管位置，優(yōu)化風(fēng)管出屋面位置的支架做法，并通過模擬漫游驗(yàn)證深化后的效果。

5 W＋GPSLR體系在施工管理中的應(yīng)用

5.1 高精度施工圖

為精確指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)編制了機(jī)電安裝工程BIM出圖手冊(cè)，實(shí)行“十個(gè)一”的圖紙標(biāo)準(zhǔn)，即：一個(gè)專業(yè)一張圖，針對(duì)各區(qū)域深化模型，生成各個(gè)專業(yè)施工圖紙，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工；一個(gè)機(jī)房一套圖，為確保各機(jī)房的模型落地質(zhì)量，對(duì)機(jī)房區(qū)域按照上述標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)出圖；一個(gè)管井一張圖，對(duì)立管定位、支架形式與定位均有明確的說明；為提高現(xiàn)場(chǎng)一二次墻預(yù)留預(yù)埋的精確度，減少后期拆改，生成一墻一圖；一架一圖的繪制，明確了支架的詳細(xì)尺寸與定位，保證了支架加工與安裝的精度，并能夠快速計(jì)算支架鋼材用量，有效解決了以往支架鋼材統(tǒng)計(jì)效率低、準(zhǔn)確度不高的問題，方便商務(wù)人員進(jìn)行結(jié)算。

5.2 高精度模型物資提量

為探索BIM技術(shù)在施工管理中的深入應(yīng)用，解決傳統(tǒng)Revit明細(xì)表的弊端，使其真正滿足實(shí)際施工提量需求，建立了BIM物資提量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)建立高精度模型，通過Magicad軟件輔助計(jì)算得出各專業(yè)工程量，作為施工前材料招標(biāo)、施工中材料進(jìn)場(chǎng)、施工后結(jié)算的依據(jù)。

5.3 平臺(tái)管理應(yīng)用

BIM團(tuán)隊(duì)制定了與項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管理人員的對(duì)接流程、BIM團(tuán)隊(duì)內(nèi)部管理流程，確保工作高效有序的進(jìn)行。利用中建八局專有的C8BIM協(xié)同管理平臺(tái)，將BIM模型上傳至平臺(tái)，管理人員可隨時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)查看移動(dòng)端模型，發(fā)現(xiàn)施工問題可拍照上傳至平臺(tái)，相關(guān)人員實(shí)時(shí)查看。應(yīng)用此平臺(tái)生成構(gòu)件二維碼，可掃碼定位構(gòu)件，查詢信息，跟蹤材料，并可實(shí)現(xiàn)任務(wù)、問題、表單多端協(xié)同，資料云端同步，隨時(shí)在線查看。

5.4 施工交底

深化后的施工圖紙出圖并審批完成后，讓施工班組領(lǐng)會(huì)綜合排布深化設(shè)計(jì)意圖、明確相關(guān)注意事項(xiàng)、理解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)排布情況，是BIM落地施工的重要一環(huán)。通過施工交底，針對(duì)不同區(qū)域、不同部位向施工人員進(jìn)行詳細(xì)的模型和圖紙交底，對(duì)復(fù)雜部位進(jìn)行工序模擬，使施工人員明確施工工序，協(xié)調(diào)各專業(yè)分包及勞務(wù)分包的作業(yè)面，實(shí)現(xiàn)多部位、多區(qū)域同時(shí)施工，大大縮短施工工期，避免拆改返工現(xiàn)象發(fā)生。

5.5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況檢查

現(xiàn)場(chǎng)管理人員及BIM團(tuán)隊(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)利用C8BIM平臺(tái)移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看、追蹤BIM技術(shù)落地情況，管控現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，與模型不一致的地方及時(shí)詢問原因并糾偏，避免現(xiàn)場(chǎng)隨意施工，導(dǎo)致后進(jìn)場(chǎng)的施工隊(duì)無作業(yè)面的情況發(fā)生，保證作業(yè)進(jìn)度。

通過W＋GPSLR體系下精細(xì)化模型的建立，BIM團(tuán)隊(duì)和現(xiàn)場(chǎng)管理團(tuán)隊(duì)的積極配合，確保模型落地的質(zhì)量，達(dá)到模型與現(xiàn)場(chǎng)100%吻合，為模型算量、后期運(yùn)維打下了基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

1）從深化設(shè)計(jì)到施工管理，W＋GPSLR體系貫穿施工全過程，將機(jī)電管線深化設(shè)計(jì)按區(qū)域進(jìn)行細(xì)分，明確深化環(huán)節(jié)，統(tǒng)一深化標(biāo)準(zhǔn)，在施工前提前解決技術(shù)難題,達(dá)到管理升級(jí)、降本增效、提高施工質(zhì)量、縮短工期的目的。

2）依據(jù)W＋GPSLR體系深化后的模型能夠保證施工材料的精確統(tǒng)計(jì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)的材料采購，有效控制材料成本，方便后期結(jié)算，服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)。

3）通過應(yīng)用BIM技術(shù)可有效縮短各方協(xié)調(diào)聯(lián)絡(luò)時(shí)間，提高溝通效率，助推項(xiàng)目各方的信息傳遞共享。