基于BIM 技術(shù)降低機電綜合管線碰撞率

相素芬 劉燕飛 張小娜

（1.中天昊建設(shè)管理集團股份有限公司，山東 東營 257000； 2.山東信誠建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，山東 東營 257000）

據(jù)統(tǒng)計，在大型商業(yè)建筑工程中機電各專業(yè)主干管線安裝所占份額能達到總管線施工量的70%，這樣的占比決定了機電綜合管線安裝的重要性[1]。然而統(tǒng)計各類大型商業(yè)建筑發(fā)現(xiàn)，機電綜合管線安裝后存在著眾多的碰撞點，需要重新人工返工消除碰撞點，不僅費時費力，大大增加施工成本，而且導(dǎo)致管線布局雜亂，對管線后續(xù)運行帶來安全隱患。因此，迫切需要采取合適的措施來解決此問題，而BIM 技術(shù)在土建專業(yè)的良好應(yīng)用為解決機電綜合管線碰撞率高的問題提供了借鑒。

1 機電管線碰撞率高的案例

某大型商業(yè)建筑地下1 層機電安裝工程包含了建筑智能工程、電氣工程、通風(fēng)空調(diào)工程、給排水工程等，涉及的機電管線包含風(fēng)管、自噴管道、消火栓管道、橋架、空調(diào)水管、壓力排水管道等，管線系統(tǒng)規(guī)模龐大、排布密集，安裝過程中存在著較多的管線碰撞點[2]。并經(jīng)過人工深化成果驗證發(fā)現(xiàn)管線碰撞點總共有522 個，由此制作了機電管線碰撞點問題頻數(shù)統(tǒng)計表（如表1）。

由表1 中可以看出，標(biāo)高性碰撞、路由性碰撞、制作工藝性碰撞3 個可見性碰撞所占總碰撞問題比例為：42.3%+30.3%+18.2%=90.8%；空間性碰撞和美觀性碰撞2 個預(yù)見性碰撞雖只占總碰撞問題比例為：4.2%+4.4%=8.6%。

表1 機電管線碰撞點問題頻數(shù)統(tǒng)計表

如能將3 個可見性碰撞和2 個預(yù)見性碰撞問題有效解決，那么綜合管線碰撞率將低至0.2%的極低值，然而由于可能在制作工藝性碰撞問題上受工藝、操作等因素影響存在客觀無法全部解決的問題，故結(jié)合本商業(yè)建筑施工實際將管線碰撞率目標(biāo)值設(shè)定為3%。

2 機電管線碰撞率高的要因

由于機電管線碰撞癥結(jié)問題部分原因存在交叉纏繞影響，導(dǎo)致機電管線膨脹率高的末端因素眾多[3]，總共有8 項，故采用關(guān)聯(lián)圖法（標(biāo)高性碰撞、路由性碰撞、協(xié)調(diào)性碰撞、美觀性碰撞、空間性碰撞和制作工藝碰撞關(guān)聯(lián)圖）進行了要因確認，通過末端因素逐條確認，最終確定主要原因有圖紙深化方法不當(dāng)、構(gòu)件制作參照依據(jù)不足、美觀性優(yōu)化可依據(jù)的可視性不足、技術(shù)交底針對性及可參考性不足4 項。

2.1 圖紙深化方法不當(dāng)

通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)施工所用CAD 圖紙，共出現(xiàn)數(shù)量最多的碰撞點，導(dǎo)致現(xiàn)場安裝進度受限且多次出現(xiàn)拆除返工，不僅安裝進度受到嚴重影響，而且導(dǎo)致安裝成本居高不下。

2.2 構(gòu)件制作參照依據(jù)不足

經(jīng)過全面檢查，依照現(xiàn)有規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，管線安裝中的暖通專業(yè)存在13 處彎頭無法按照設(shè)計尺寸要求加工，各專業(yè)交叉部位難以有效避讓，造成較大施工難度，致使存在較多管線碰撞點，嚴重影響施工進度及質(zhì)量。

2.3 美觀性優(yōu)化可依據(jù)的可視性不足

經(jīng)過全面檢查，地下一層場地范圍內(nèi)共9 條汽車通道，有6 條存在管線交叉且標(biāo)高不統(tǒng)一，后勤通道內(nèi)共有23 處管線布置影響通道成型效果，造成通道美觀性不滿足要求。

2.4 技術(shù)交底針對性及可參考性不足

經(jīng)過調(diào)查，本商業(yè)建筑工程已有由專門的項目技術(shù)負責(zé)人編制機電安裝技術(shù)交底記錄，但交底內(nèi)容無法覆蓋所有施工對象且缺乏操作性，造成部分機電工程專業(yè)及施工部位無法正常施工，出現(xiàn)管線碰撞。

3 防碰撞對策與實施

3.1 制定對策

根據(jù)已確定的主要原因制定對策，對策制定嚴格按照“5W1H” 原則進行[4-5]，如表2 所示。

表2 基于BIM 技術(shù)的降低機電管線碰撞率對策措施表

3.2 對策實施

3.2.1 針對深化方法不當(dāng)采取的措施

（1）以人工深化后圖紙為藍本進行MEP 管綜模型搭建。

（2）基于BIM 平臺，輸出碰撞檢測報告。

（3）根據(jù)碰撞檢測報告，于3D 環(huán)境下逐條進行碰撞消除。

（4）循環(huán)步驟（2）、（3），直至碰撞檢測報告顯示碰撞點為0。

3.2.2 針對構(gòu)件制作參照依據(jù)不足采取的措施

（1）統(tǒng)計特殊點位及其所需特殊管件尺寸信息。

（2）參照相關(guān)規(guī)范核對并篩選可實施性點位構(gòu)件。

（3）基于BIM 技術(shù)進行特殊構(gòu)件模型搭建、模擬、出圖。

（4）將特殊構(gòu)件制作圖紙交付相關(guān)班組進行構(gòu)件制作。

3.2.3 針對美觀性優(yōu)化可依據(jù)的可視性不足采取的措施

（1）基于BIM 平臺制作漫游動畫。

（2）召開專項會議，基于漫游動畫討論管線排布待優(yōu)化點及優(yōu)化方案。

（3）依據(jù)會議確定方案進行美觀性優(yōu)化變更。

3.2.4 針對技術(shù)交底針對性及可參考性不足采取的措施

（1）收集現(xiàn)場施工重、難點。

（2）針對每一重難點制作針對性3D 形式文檔或施工模擬動畫等形式交底。

（3）召集施工操作人員于現(xiàn)場實地進行交底，及時解決交底問題。

（4）交底完成后隨機調(diào)查被交底人員交底內(nèi)容接受程度，循環(huán)步驟（3），直至接受率達到100%。

3.3 實施效果

將上述措施應(yīng)用到地下2 層的機電工程管線安裝施工中，取得了良好的應(yīng)用效果。

3.3.1 深化方法恰當(dāng)

經(jīng)過4 次檢測與可見性碰撞點消除，實現(xiàn)了可見性碰撞點的完全消除。

3.3.2 構(gòu)件制作參照依據(jù)完善

通過特殊管件實現(xiàn)生產(chǎn)制作，在地下1 層中存在的較多制作工藝性碰撞點幾乎完全消除。

3.3.3 美觀性碰撞點完全消除

預(yù)建造完成的動畫漫游可直觀形象的發(fā)現(xiàn)管線布局中的不美觀點，23 個美觀性碰撞點的完全消除。

3.3.4 實現(xiàn)了良好技術(shù)交底

通過這種針對性極強，同時交底形式具有良好的可視性、形象性，大大提高了交底效率，這種交底形式也得到了業(yè)主以及安裝操作工的一致好評，22 個空間性碰撞點完全消除。

3.3.5 全項目應(yīng)用效果顯著

在本建筑地下2 層實施完成后，繼續(xù)對配樓負F1、F2、F3 層機電綜合管線同樣進行了基于BIM 技術(shù)的圖紙深化與施工指導(dǎo)，并進行了機電綜合管線碰撞率統(tǒng)計（表3），發(fā)現(xiàn)總碰撞率降低至1.9%，遠小于最初制定的3%目標(biāo)值，成效顯著。

表3 基于BIM 技術(shù)應(yīng)用后的機電綜合管線碰撞率統(tǒng)計表

4 結(jié)語

機電綜合管線碰撞率高是導(dǎo)致大型商業(yè)建筑機電安裝工程施工進度慢和效益低的一個重要因素。通過關(guān)聯(lián)圖法進行要因確認，明確了圖紙深化方法不當(dāng)、構(gòu)件制作參照依據(jù)不足、美觀性優(yōu)化可依據(jù)的可視性不足、技術(shù)交底針對性及可參考性不足是導(dǎo)致碰撞率居高不小的4 個最主要末端因素，而按照“5W1H”原則，利用BIM 技術(shù)平臺搭建機電綜合管線3D 模型進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與操作徹底解決了路由性碰撞、標(biāo)高性碰撞、制作工藝性碰撞3 個可見性碰撞和空間性碰撞、美觀性碰撞2 個預(yù)見性碰撞所帶來的碰撞率高難題，取得了顯著的經(jīng)濟效益。