土木工程施工機(jī)電安裝的配合研究

胡培革 劉曉芬

山西省工業(yè)設(shè)備安裝集團(tuán)有限公司 山西太原 030032

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，我國(guó)土木工程的行業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，許多企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)備安裝，促進(jìn)了機(jī)電安裝行業(yè)的發(fā)展[1]。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著土木工程進(jìn)入信息化和現(xiàn)代化，給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。BIM 技術(shù)是傳統(tǒng)模式CAD 的發(fā)展產(chǎn)物，是工程史上重大的技術(shù)變革[2-4]。它是通過(guò)建立模型進(jìn)行建筑物信息的仿真模擬的一種新型工具，能夠通過(guò)模擬施工及時(shí)調(diào)整優(yōu)化設(shè)備安裝中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)整個(gè)機(jī)電安裝過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，從而有效地整合資源，提高機(jī)電安裝的安全性[5]。

1 土木工程施工機(jī)電安裝的配合方法

1.1 建立BIM模型

BIM 建模就是將自定義的族類(lèi)型，按照設(shè)計(jì)方案和施工情況進(jìn)行比例對(duì)照，以此建立三維數(shù)字模型的過(guò)程在建模過(guò)程中，每個(gè)族之間都有特定的屬性，每一個(gè)圖元都是族的實(shí)際例子。隨著不同圖元和族的演化，相關(guān)模型含有的信息也隨之豐富，并且發(fā)生變化。通常使用Autodesk 軟件進(jìn)行BIM 建模，根據(jù)設(shè)計(jì)階段的不同，制定建模步驟，確定模型內(nèi)容，如表1 所示。

表1 建立BIM模型步驟

由表1 可知，土木工程施工建筑體的基本形狀，一般受環(huán)境和光照因素影響，在估量整體環(huán)境后，對(duì)建模所需的構(gòu)成信息進(jìn)行系統(tǒng)分析。對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)部分的工程量進(jìn)行計(jì)算，繪算給出完整施工圖，最后在所有模型深度確定好的情況下，完善每一個(gè)模型信息，每一條管路材質(zhì)，對(duì)主梁類(lèi)別進(jìn)行標(biāo)號(hào)，并做好各個(gè)模型之間的組織方式。特別要注意對(duì)設(shè)計(jì)好的管線(xiàn)和橋梁進(jìn)行系統(tǒng)化命名和配色，標(biāo)注好主管線(xiàn)路和主體橋梁方位走向，做好識(shí)別，為后續(xù)檢測(cè)碰撞、優(yōu)化管線(xiàn)做好前期準(zhǔn)備。

1.2 優(yōu)化機(jī)電安裝管線(xiàn)

根據(jù)檢測(cè)碰撞的結(jié)果，在能夠協(xié)調(diào)施工空間和維修空間的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)電安裝管線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化。使用綜合管線(xiàn)開(kāi)發(fā)軟件，在同一界面中完成比較方案排版、空間安裝檢測(cè)，并調(diào)整空間高度，具體如表2 所示。

表2 深化設(shè)計(jì)過(guò)程中管線(xiàn)優(yōu)化方法

由表2 可知，通過(guò)檢查管線(xiàn)設(shè)備和墻體之間是否存在明顯沖突，管道和電氣橋梁的高度是否符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。并對(duì)重點(diǎn)部位的管線(xiàn)和設(shè)備進(jìn)行深化設(shè)計(jì)[6-8]。利用工具進(jìn)行碰撞分析，檢測(cè)所有管線(xiàn)的高度、占用空間體積和位置走向，形成報(bào)告，并通過(guò)碰撞結(jié)果，進(jìn)行人為干預(yù)給出調(diào)整建議。

1.3 模擬機(jī)電安裝過(guò)程

利用軟件的虛擬仿真功能，對(duì)機(jī)電安裝的設(shè)計(jì)方案和安裝順序進(jìn)行模擬安裝。

通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)，在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上，考量安裝進(jìn)度查詢(xún)、資源管理、現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題解決和質(zhì)量安全等問(wèn)題，進(jìn)行施工過(guò)程模擬，將施工進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入至軟件內(nèi)。將每個(gè)區(qū)域所需的材料運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)，保證材料供應(yīng)。對(duì)安裝人員進(jìn)行項(xiàng)目分配管理，分析出安裝工程對(duì)人資的需求，讓工作人員提前熟悉施工圖紙、各種管線(xiàn)設(shè)計(jì)及可能出現(xiàn)的問(wèn)題，安排施工人員依次進(jìn)場(chǎng)。其次，在仿真安裝過(guò)程中，對(duì)安裝工時(shí)點(diǎn)的完成情況進(jìn)行分析，及時(shí)針對(duì)安裝中出現(xiàn)的問(wèn)題調(diào)整相應(yīng)的工程，對(duì)人員和物資進(jìn)行二次調(diào)配，確保每個(gè)材料都物盡其用。如果已經(jīng)產(chǎn)生進(jìn)度變化，通過(guò)模擬安裝將進(jìn)度控制在可以接受的范圍內(nèi)。在所有模型導(dǎo)入后，和現(xiàn)場(chǎng)采集的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行配合關(guān)聯(lián)，及時(shí)檢查所有材料的安全性能，對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。所有安裝階段模擬完成后，將各個(gè)機(jī)電信息整理好，保存在登錄的軟件內(nèi)，按照土木工程施工的機(jī)電安裝要求，將信息進(jìn)行移交，方便后續(xù)數(shù)字化機(jī)電安裝工作[9-10]。

1.4 數(shù)字化配合土木工程施工機(jī)電安裝

在建立好BIM 模型、優(yōu)化管路和模擬施工后，通過(guò)軟件進(jìn)行最后施工階段的部署工作，過(guò)程如圖1 所示。由圖可見(jiàn)，首先登錄軟件賬號(hào)，查詢(xún)所有項(xiàng)目信息，準(zhǔn)備好前期施工圖表、原始工程數(shù)據(jù)和中期驗(yàn)證模擬數(shù)據(jù)，將它們匯總在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；將所有設(shè)備模型利用動(dòng)畫(huà)演示剪輯視頻，讓施工人員對(duì)施工過(guò)程有一個(gè)直觀(guān)的了解，可以在手機(jī)和電腦等設(shè)備上開(kāi)展施工安裝前期準(zhǔn)備，根據(jù)所需材料、設(shè)備型號(hào)進(jìn)行采購(gòu)，對(duì)物料進(jìn)行統(tǒng)一分類(lèi)編碼；在機(jī)電安裝過(guò)程中獲得每個(gè)設(shè)備位置、設(shè)備參數(shù)、啟動(dòng)流程等，導(dǎo)出安裝順序，根據(jù)每個(gè)設(shè)備標(biāo)號(hào)和顏色進(jìn)行安裝，過(guò)程中可實(shí)時(shí)看到各個(gè)維度的管線(xiàn)走向；整理好材料清單，將所有物資信息通過(guò)移動(dòng)端，讓施工人員掃碼獲取，采取邊安裝邊更新的方法，及時(shí)增添材料設(shè)備，完成機(jī)電施工安裝。

圖1 BIM技術(shù)在機(jī)電安裝配合中的流程圖

2 實(shí)驗(yàn)研究

為驗(yàn)證以上提出的機(jī)電安裝配合方法，將本方法與傳統(tǒng)方法的繪圖時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，分析應(yīng)用不同方法時(shí)，繪圖時(shí)間對(duì)機(jī)電安裝配合的有效性。選擇15～75m的不同施工建筑高度，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝工作的實(shí)地測(cè)量，預(yù)估每層建筑體的管線(xiàn)分布，對(duì)機(jī)電安裝管理做好高度預(yù)留，保證各項(xiàng)設(shè)備安裝數(shù)據(jù)的完整性，以及繪圖與實(shí)際安裝情況符合；獲取機(jī)電安裝工程相關(guān)的全部資料，和機(jī)電安裝的圖紙相結(jié)合，進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)備的繪圖順序排序；將每個(gè)機(jī)電安裝設(shè)備的位置做好分布統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)管線(xiàn)走向，找到每個(gè)預(yù)留點(diǎn)位置，達(dá)到預(yù)埋件安裝要求。當(dāng)所有機(jī)電安裝設(shè)備信息準(zhǔn)備完善后，對(duì)傳統(tǒng)方法繪圖和本文方法進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 繪圖時(shí)間測(cè)試結(jié)果

由圖2 分析發(fā)現(xiàn)，在建筑高度為15m 的情況下，傳統(tǒng)方法繪圖時(shí)間比本文方法低，適用于15m 以下低高度建筑物。隨著建筑高度的增加，傳統(tǒng)方法繪圖時(shí)間逐漸加大，當(dāng)建筑高度在30m 時(shí)，使用傳統(tǒng)繪圖方法比本文方法多耗時(shí)3 周；在建筑高度為45m 時(shí)，傳統(tǒng)繪圖方法比文中方法耗時(shí)多6 周；在建筑高度為60m 時(shí)，傳統(tǒng)方法比本文方法多用時(shí)12 周。本文方法在機(jī)電安裝配合中，基本能夠在有效時(shí)間1—2 個(gè)月內(nèi)完成繪圖設(shè)計(jì)，時(shí)間可以減少40%，不會(huì)造成務(wù)工延期現(xiàn)象，工作效率對(duì)比傳統(tǒng)方式有明顯提升，有效縮短機(jī)電安裝工程周期。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)運(yùn)用BIM 技術(shù)在機(jī)電安裝項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)比傳統(tǒng)模式，從模型建立開(kāi)始，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)管線(xiàn)等重點(diǎn)環(huán)節(jié)，模擬施工過(guò)程，分析BIM 技術(shù)在機(jī)電安裝過(guò)程中的配合方法，整理出一套科學(xué)的機(jī)電安裝流程。但由于討論的BIM 技術(shù)僅限于土木工程施工項(xiàng)目中機(jī)電安裝的運(yùn)用，無(wú)法代表其他施工領(lǐng)域，故本文產(chǎn)生的BIM 技術(shù)觀(guān)點(diǎn)在其他專(zhuān)業(yè)施工領(lǐng)域的安裝應(yīng)用上會(huì)存在一定局限性。未來(lái)在更多專(zhuān)業(yè)人才的努力下，不斷地實(shí)踐和深入研究，BIM 技術(shù)將得以不斷完善，深入到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，成為新時(shí)代工業(yè)發(fā)展最核心的技術(shù)之一。