采用BIM技術(shù)的墻體孔洞預(yù)留施工技術(shù)研究

蔡菁 申帥

中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，中國(guó)·四川 成都 611130

1 引言

對(duì)于城市地鐵站后裝飾裝修工程而言，與機(jī)電安裝施工聯(lián)系最緊密的便是砌筑工程施工，而砌筑工程需要考慮到風(fēng)、水、電、供電、軌道、接觸網(wǎng)、常規(guī)機(jī)電、通信通號(hào)、AFC、綜合監(jiān)控、屏蔽門(mén)、電扶梯、安防系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)等多達(dá)十幾個(gè)專業(yè)的接口預(yù)留孔洞，對(duì)各專業(yè)工程技術(shù)人員也是個(gè)艱巨的任務(wù)現(xiàn)在依托BIM 模型所建即所得特點(diǎn)、借助三維模型進(jìn)行方案展示極大地提高溝通效率，方案通過(guò)后輸出含構(gòu)件位置、高度、尺寸、材質(zhì)等參數(shù)交底圖助力現(xiàn)場(chǎng)施工。

2 傳統(tǒng)孔洞預(yù)留工藝特點(diǎn)

2.1 缺乏嚴(yán)格的圖紙審查

地鐵內(nèi)建筑體型龐大，功能復(fù)雜，內(nèi)部各系統(tǒng)專業(yè)比較常規(guī)建筑更為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，因經(jīng)驗(yàn)不足會(huì)產(chǎn)生很多不合理之處。設(shè)計(jì)人員對(duì)地鐵建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與機(jī)電安裝與裝修方案間的綜合考慮不夠細(xì)致；現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)藍(lán)圖的審定往往局限于本專業(yè)的單獨(dú)分析，難以以綜合管線的角度對(duì)所有管線進(jìn)行分析，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際施工中無(wú)法避免的管線碰撞以及紛繁龐雜的協(xié)調(diào)工作，致使現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度難以推進(jìn)，施工質(zhì)量難以保證。

2.2 多專業(yè)交叉，協(xié)同難度大

地鐵施工中除結(jié)構(gòu)、建筑、風(fēng)水電專業(yè)承包商外還包括牽引供電系統(tǒng)承包商、通信信號(hào)系統(tǒng)承包商、接觸網(wǎng)及環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)承包商、AFC、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)承包商、自動(dòng)扶梯承包商、電梯承包商、屏蔽門(mén)系統(tǒng)承包商、氣體滅火系統(tǒng)承包商、廣告燈箱、公共區(qū)裝修施工單位，各種單位的管線、設(shè)備等預(yù)埋件均需要進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理，傳統(tǒng)的方式容易造成管線的遺漏，現(xiàn)場(chǎng)施工碰撞等情況而運(yùn)用BIM 技術(shù)可以確保預(yù)埋件、預(yù)留孔洞不漏設(shè)、不錯(cuò)設(shè)，位置、數(shù)量、尺寸大小符合設(shè)計(jì)及后期使用要求[1]。

2.3 技術(shù)交底不透徹

傳統(tǒng)施工進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，多采用文字描述結(jié)合施工照片進(jìn)行交底，直觀性差，難以透徹地把技術(shù)要點(diǎn)、施工順序傳達(dá)給各級(jí)施工人員，致使相關(guān)施工操作人員在進(jìn)行實(shí)際施工作業(yè)時(shí)屢屢出現(xiàn)與交底偏差的情況。

3 BIM 技術(shù)在孔洞預(yù)留預(yù)埋中的應(yīng)用

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)的出現(xiàn)可以有效地解決傳統(tǒng)施工方法中的不足與缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是三維可視化、可協(xié)調(diào)性及可模擬性。運(yùn)用BIM 技術(shù)應(yīng)用于某地鐵車站項(xiàng)目中，該項(xiàng)目車站是福州地鐵6 號(hào)線壺井站位于規(guī)劃道慶路與規(guī)劃金鶴路十字交叉口，沿道慶路東西向設(shè)置。車站有效站臺(tái)中心里程為SK29+803.903。車站總建筑面積12308 m2，車站設(shè)有2 組風(fēng)亭及A、B、C、D 四個(gè)出入口[2]。

車站為地下二層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺(tái)層；站臺(tái)寬度為11 m，車站規(guī)模212 m×18.3 m（內(nèi)凈）。車站內(nèi)凈總長(zhǎng)212 m，標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈總寬18.3 m。車站總建筑面積12308 m2，其中主體8647 m2，出入口通道及外掛附屬3661 m2。

3.1 利用BIM 技術(shù)進(jìn)行模型創(chuàng)建

BIM 建筑模型的重要意義在于其涵蓋建筑設(shè)施內(nèi)的所有專業(yè)信息的特點(diǎn)，同時(shí)又可以以三維具象化的形象傳遞信息。其運(yùn)用的范圍在于全生命周期的各階段，核心量體的BIM 模型能夠作為所有運(yùn)用的基礎(chǔ)，在各個(gè)階段中上載與下載各種不同的建筑信息，提供最完整的服務(wù)。因此，建筑師本身會(huì)匯集各設(shè)計(jì)時(shí)間與施工階段的BIM 模型，包括量體、系統(tǒng)與組件等內(nèi)容，在設(shè)計(jì)的不同階段中結(jié)合至核心量體上提供討論，在施工的不同階段提供施工的依循、設(shè)備安裝的參考，在項(xiàng)目竣工階段核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)與圖紙的統(tǒng)一性，進(jìn)而在完工時(shí)提交運(yùn)行和維保單位進(jìn)行后續(xù)營(yíng)運(yùn)階段的應(yīng)用。

直觀來(lái)說(shuō)，BIM 模型是一個(gè)可視化、可查詢又可以拓展刪減的建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)。而與CAD 模型比較，兩者主要的區(qū)別在于BIM 模型軟件平臺(tái)對(duì)各種類型的建筑，有各種信息化的數(shù)據(jù)中心。比如，組成BIM 模型的基本元素是族模型，族模型自身不僅可以輸入幾何尺寸，更可以輸入各種參數(shù)，設(shè)備可以輸入功率、電壓等級(jí)、接線尺寸，甚至可以標(biāo)注出廠廠家、出廠日期等信息。這樣一來(lái)，模型就不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的可視化物體，而是一個(gè)在可以完全代表實(shí)物的真實(shí)模型，這對(duì)模型的應(yīng)用有著深刻的意義[3]。

利用BIM 技術(shù)對(duì)地鐵車站內(nèi)所有專業(yè)進(jìn)行模型創(chuàng)建，對(duì)管線布局進(jìn)行碰撞檢測(cè)，對(duì)碰撞管線進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使各專業(yè)管線的位置、標(biāo)高合理布置，與此同時(shí)，這個(gè)過(guò)程使地鐵車站內(nèi)各專業(yè)進(jìn)行了一次模擬協(xié)同，保證了后期施工中所有管線不遺漏。

采用各種手段對(duì)施工圖紙分專業(yè)進(jìn)行繪制模型，深化各專業(yè)管線布置，原則上的分層由上至下為：強(qiáng)電—通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管—弱電—?dú)怏w滅火—多聯(lián)機(jī)冷媒—冷凍供回水管道—給排水消防管道，具體優(yōu)化原則應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)院、業(yè)主、監(jiān)理進(jìn)行溝通確定，完成優(yōu)化后進(jìn)行墻體預(yù)留出圖。

3.2 碰撞檢查

地鐵車站站后工程綜合管線涉及的專業(yè)主要包括結(jié)構(gòu)、建筑、高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC 等，這些管線錯(cuò)綜復(fù)雜，如果無(wú)法協(xié)調(diào)這些管線分層路徑，將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度產(chǎn)生巨大困難[4]。因此，在進(jìn)行施工作業(yè)前，采用BIM 技術(shù)對(duì)車站所有管線進(jìn)行綜合深化設(shè)計(jì)，利用BIM 軟件的可視化優(yōu)點(diǎn)及碰撞插件，對(duì)創(chuàng)建的上述各專業(yè)的管線進(jìn)行碰撞檢查，對(duì)檢查完成后發(fā)現(xiàn)的各類型的管線碰撞進(jìn)行分析調(diào)整。

碰撞檢查是指在利用BIM 技術(shù)對(duì)車站各專業(yè)模型（高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC 等）在施工作業(yè)空間內(nèi)的碰撞沖突。地鐵站后工程管線種類眾多、各專業(yè)管線相互交叉，施工過(guò)程中很難完成緊密配合，相互協(xié)調(diào)。

利用BIM 軟件的強(qiáng)大功能，對(duì)管線模型進(jìn)行碰撞檢查，再利用BIM 模型的可視化有點(diǎn)進(jìn)行管線調(diào)整，最終完成對(duì)車站綜合管線的優(yōu)化和調(diào)整[5]。

3.3 管線優(yōu)化

利用BIM 軟件平臺(tái)的碰撞檢測(cè)功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時(shí)，有壓管避讓無(wú)壓管，小管線避讓大管線，施工作業(yè)難度低的避讓施工難度大的，再考慮管線間距以及安裝操作與檢修空間，較后結(jié)合實(shí)際綜合布置避讓原則，加快各專業(yè)人員對(duì)圖紙問(wèn)題解決效率[6]，避免后期施工因圖紙問(wèn)題帶來(lái)的停工以及返工，不僅提高施工質(zhì)量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場(chǎng)施工及總承包管理打好基礎(chǔ)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 BIM 技術(shù)墻體預(yù)留孔洞出圖

對(duì)已深化設(shè)計(jì)完成的管線圖紙，采用BIM 軟件的孔洞預(yù)留插件，對(duì)管線所過(guò)墻體進(jìn)行開(kāi)孔，利用BIM 軟件中與CAD 關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，導(dǎo)出施工平面圖指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.5 技術(shù)交底

利用BIM 軟件可以導(dǎo)出三維示意圖的特點(diǎn)關(guān)鍵，對(duì)作業(yè)對(duì)進(jìn)行三維交底。作業(yè)隊(duì)伍隊(duì)組根據(jù)導(dǎo)出的平面圖紙進(jìn)行施工，在砌筑墻體的過(guò)程中，利用孔洞預(yù)留圖紙，對(duì)墻體的預(yù)留預(yù)埋進(jìn)行精準(zhǔn)施工，貼好標(biāo)簽，以便相關(guān)的專業(yè)管線施工時(shí)按照嚴(yán)格按照深化設(shè)計(jì)進(jìn)行[7]。

各專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)BIM 技術(shù)的可視化，對(duì)施工管理人員及施工人員進(jìn)行施工過(guò)程與方法進(jìn)行模擬現(xiàn)場(chǎng)三維交底，使現(xiàn)場(chǎng)施工不再僅僅依靠平面圖紙，提高認(rèn)知度，避免因理解不當(dāng)而造成的返工現(xiàn)象，加快施工速度，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率[8]。

圖1 深化設(shè)計(jì)后導(dǎo)出的孔洞預(yù)留CAD 圖

4 結(jié)語(yǔ)

（1）利用BIM 技術(shù)對(duì)地鐵站內(nèi)管線工程進(jìn)行模型創(chuàng)建，在資料收集階段就可以避免相關(guān)專業(yè)的遺漏情況，并且可以大大降低協(xié)調(diào)工作的工作量。

（2）結(jié)構(gòu)、建筑、高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC之間的模型碰撞，優(yōu)化碰撞位置，提前解決墻體砌筑過(guò)程中孔洞的預(yù)留預(yù)埋問(wèn)題，大大提高應(yīng)用過(guò)程中的工作效率。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置材料管線及砌筑工程集中加工區(qū)域，加工效率顯著提高，降低了各種材料的損耗，作業(yè)垃圾統(tǒng)一處理，安全文明施工顯著提升。

地鐵墻體砌筑工程管線孔洞預(yù)留一直是困擾施工方的一大難題，直接影響管線安裝的質(zhì)量和效率。本文針對(duì)地鐵施工作業(yè)中管線孔洞預(yù)留難點(diǎn)，利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維可視化、可協(xié)調(diào)性及可模擬化的優(yōu)點(diǎn)，把BIM 技術(shù)應(yīng)用到地鐵裝飾裝修工程的管線孔洞預(yù)留中，克服了傳統(tǒng)施工方法的不足。結(jié)果表明，采用BIM 技術(shù)應(yīng)用可以有效針對(duì)砌筑施工中空洞預(yù)留的施工難點(diǎn)，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作的內(nèi)容，提高管線安裝施工質(zhì)量及效率，節(jié)約工期，解決了地鐵砌筑工程施工中管線孔洞預(yù)留這一技術(shù)難點(diǎn)。