BIM 技術(shù)在某老舊小區(qū)改造項目中的應(yīng)用

黃秀清

摘要： BIM 技術(shù)對機電安裝的整個過程進行模擬，可全面地保證機電的安裝效果。以某老舊小區(qū)改造項目為例，闡述該項目BIM 安裝方案的整體設(shè)計，通過建立機電BIM 模型，對機電深化設(shè)計和裝配式安裝進行分析，探究緊湊布置管道、提高支吊架穩(wěn)定性、洞口預(yù)留和管線預(yù)埋這幾方面的質(zhì)量控制要點和應(yīng)用效益，以期為類似工程提供有效參考。

關(guān)鍵詞： 小區(qū)改造 機電安裝 BIM 技術(shù) 質(zhì)量控制

中圖分類號： TU17;TU984.12 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）24-0130-03

工程創(chuàng)優(yōu)對前期創(chuàng)優(yōu)策劃、過程控制、成型觀感效果、技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)運行、客戶評價和社會效應(yīng)都有較高的要求。應(yīng)用BIM 技術(shù)，通過高精度的3D 模型，結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、裝飾等三維模型的融合，可以精細到穿墻、穿樓板套管的定位、支吊架的形式和固定位置、檢修通道、器具末端點位排布等，對工程創(chuàng)優(yōu)的精細化施工具有非常重要的指導(dǎo)意義［1］。此外，合理應(yīng)用該項技術(shù)還可以降低施工成本，縮短施工時間，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 工程概況

本工程為光澤縣老舊小區(qū)改造提升項目，工程位于文昌路北側(cè)、中山路西側(cè)。改造范圍包括原縣醫(yī)院主樓和廣場，總占地面積17 000 m2，主樓建筑立面改造面積共計約6 350 m2，室外景觀改造面積為13 500 m2，地下室一層，層高3.9 m，建筑面積7 535 m2，地上部分為廣場，主體結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為樁基基礎(chǔ)。為了保證機電安裝項目的施工質(zhì)量，該工程采用BIM技術(shù)建立三維信息模型，以處理該項目由于專業(yè)系統(tǒng)多、地下室的專屬設(shè)備多、整體管線復(fù)雜、地庫建筑面積大引發(fā)的相關(guān)問題。

2 方案設(shè)計

2.1 基本要求

制訂方案前要對該住宅小區(qū)進行全面勘探，明確電力負荷、照明、動力、通風(fēng)等設(shè)備的安裝需求，以此作為機電安裝的設(shè)計基礎(chǔ)。該工程的機電安裝項目可分為多個子項目，包括電力系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、制冷或供熱系統(tǒng)等。為了保證各系統(tǒng)的銜接性與獨立性，防止在運行過程中出現(xiàn)互相干擾的情況，需要應(yīng)用BIM 技術(shù)做好質(zhì)量管理。BIM技術(shù)主要應(yīng)用在配件的質(zhì)檢環(huán)節(jié)和管線的排布與預(yù)留預(yù)埋環(huán)節(jié)，通過可視化模型綜合模擬管線碰撞情況，以便于設(shè)計方案的優(yōu)化和調(diào)整。

2.2 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)可以在設(shè)計階段實現(xiàn)精細化建模與模型拆分，直觀地顯示管線、構(gòu)件和設(shè)備等部分的空間位置，為部件加工環(huán)節(jié)拆分出需要使用的組件；BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)模塊化設(shè)計功能，基于可重復(fù)利用的構(gòu)件建立出能夠自由組合的模塊庫，可以為裝配式組裝提供多種方案；在工廠生產(chǎn)部件的環(huán)節(jié)，BIM 技術(shù)的自動統(tǒng)計與加工圖輸出功能可以為現(xiàn)場操作提供相關(guān)服務(wù)，以保證構(gòu)件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率；BIM 可以模擬建筑性能和現(xiàn)場施工，以實現(xiàn)施工質(zhì)量與安裝的有效控制［2］。

由于機電安裝工程的管線施工需要購買大量的成品材料，且種類多樣、材質(zhì)復(fù)雜，還要依照設(shè)計要求進行現(xiàn)場下料、加工與組裝，因此需要利用BIM 技術(shù)實現(xiàn)管道的分段管理，明確管材相關(guān)信息后生成圖紙資料，為生產(chǎn)加工提供了依據(jù)，再將成品運輸現(xiàn)場進行安裝。在該工程中，BIM 主要應(yīng)用在6 個環(huán)節(jié)，第一個是利用Revit 建模軟件安裝BIM 模型，第二個是對三維基點BIM 模型進行管線碰撞檢測，以實現(xiàn)模型的深化設(shè)計，第三個是基于模型信息通過CAD軟件分段設(shè)計管道與構(gòu)件，第四個是確定構(gòu)件的圖紙并輸出，第五個是依照圖紙信息加工構(gòu)件，第六個就是機電的正式安裝環(huán)節(jié)。

3 技術(shù)應(yīng)用

3.1 應(yīng)用方法

3.1.1 建立機電BIM 模型

為了保證工程質(zhì)量，需要由專業(yè)隊伍進行文件管理和圖紙拆分，保證機電模型的精準度。該工程使用的建模軟件是Revit，需要基于專業(yè)的差異性分別建模，再整合機電的總模型。由于機電工程中各系統(tǒng)專業(yè)的復(fù)雜性比較強，需要根據(jù)建筑設(shè)計標準為BIM 模型設(shè)置相應(yīng)的顏色，并使用規(guī)定的線型，如果發(fā)現(xiàn)存在問題的構(gòu)件需要使用紅色進行標記。建模全程分為6個階段，分別是概念設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、深化設(shè)計、施工過程和竣工驗收，每個階段對交付內(nèi)容和深度標準都作出了相應(yīng)規(guī)范。建模前要充分掌握建筑特點和設(shè)計要求，表達的信息必須和二維圖紙信息保持一致，構(gòu)件參數(shù)不得出現(xiàn)誤差，保證其參照標高、尺寸、位置與性能設(shè)置的精確性［3］。

3.1.2 機電深化設(shè)計

（1）在深化過程中主要強調(diào)管線排布、支吊架設(shè)計、碰撞檢測、協(xié)同預(yù)留等內(nèi)容。管線排布時要遵循一定的標準，包括水管避讓風(fēng)管、小管徑避讓大管徑、可彎避讓不可彎、冷水避讓熱水、有壓避讓無壓，而且電氣與水管線路要設(shè)置在上方，給水與排水管線要設(shè)置在下方。（2）為了保證支吊架的正常安裝，采用綜合支吊架的方式使各系統(tǒng)安裝一次性到位，管線排布的整齊性與緊湊性更高，可以有效減少占用的空間，提高空間利用率［4］。（3）碰撞檢測主要通過Navisworks 軟件來實現(xiàn)，根據(jù)工程情況選擇碰撞規(guī)則，再確認碰撞檢測類型，最后進行碰撞檢測，以報告形式輸出檢測結(jié)果，以便于方案調(diào)整。（4）協(xié)同預(yù)留主要利用BIM 技術(shù)的可視化功能指導(dǎo)土建施工中洞口預(yù)留的準確性，應(yīng)及時復(fù)核孔洞位置，調(diào)整管線走向。

3.1.3 裝配式安裝

在裝配式安裝階段，BIM 技術(shù)的作用體現(xiàn)在構(gòu)件的加工、運輸、保護和安裝中。BIM 模型基于構(gòu)件的設(shè)計規(guī)格與材質(zhì)生成相應(yīng)模型，生產(chǎn)單位在充分掌握模型信息后再投入機械化制作中，可以有效提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。在運輸前要根據(jù)BIM 技術(shù)模擬構(gòu)件裝載情況，選擇最佳方案以確定運輸車型和裝車放置標準，保證原材料的完整性，間接保證施工質(zhì)量。BIM 模型可以直接展示各構(gòu)件在現(xiàn)場的安裝位置，并進行安裝模擬，保證施工方實現(xiàn)機電的高精度安裝，還能在控制誤差的基礎(chǔ)上加快施工速度。

3.2 質(zhì)量控制要點

3.2.1 緊湊布置管道

為了提高管道的集成化水平，需要利用BIM 技術(shù)優(yōu)化管道布設(shè)形式，結(jié)合綜合吊支架方法替代傳統(tǒng)的大面積鋪設(shè)形式。優(yōu)化時重點進行碰撞檢測，首先要標記出容易碰撞的區(qū)域并進行初步調(diào)節(jié)，然后復(fù)調(diào)管線定位，最后深入設(shè)置管線的總體排布，進行管線的優(yōu)化整合，以提高機電安裝的施工效率和質(zhì)量［5］。排布時要著重降低空調(diào)水路阻力，針對阻力較大的區(qū)域需要適當(dāng)調(diào)節(jié)管線標高，減少彎頭用量，多使用45°彎頭削弱局部阻力。進出口端采取豎向管道底撐形式，使用法蘭代替常規(guī)鋼板。該工程的部分區(qū)域具體布置原則如表1 所示。

3.2.2 提高支吊架穩(wěn)定性

支吊架系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)聯(lián)著機電安裝項目的綜合應(yīng)用水平，因此要提高支吊架的穩(wěn)定性，保證對設(shè)備、管道等裝置的承載力。在生產(chǎn)支吊架時需要使用BIM 模型輸出的相應(yīng)圖紙，以說明綜合支吊架的加工樣式，明確其工程量和材料細節(jié)。支吊架從生產(chǎn)到安裝的主要環(huán)節(jié)包括下料打磨、組對焊接、除銹刷漆、編號堆放和集中安裝等。要求嚴格依照BIM 圖紙設(shè)計標準進行下料，再用無齒切割機處理鋼材，打磨結(jié)束后根據(jù)圖紙樣式開始組裝并電焊成型［6］，安裝時采用激光水平儀和水平準繩作為參照，保證安裝效果?；贐IM 模型信息的共享性，可以掌握所處材料的規(guī)格型號與準確參數(shù)，應(yīng)用在工廠加工中，在實際施工時也能夠把控工序精度，減少相應(yīng)的誤差，從而提高機電安裝的施工質(zhì)量。

3.2.3 洞口預(yù)留和管線預(yù)埋

在機電安裝項目中，洞口預(yù)留與管線預(yù)埋是工程返工的重點，其施工現(xiàn)場如圖1 所示，直接影響著安裝質(zhì)量和成本支出。該工程利用BIM 技術(shù)合成了土建模型與機電模型，根據(jù)碰撞檢查和結(jié)構(gòu)調(diào)整確定洞口的開設(shè)位置和管線的預(yù)埋位置，經(jīng)過綜合討論后形成各專業(yè)的最終版深化圖紙，然后工作人員嚴格按照圖紙要求進行施工，封模前對洞口與管線進行復(fù)檢，保證不存在遺漏的情況。在不進行設(shè)計優(yōu)化的前提下，該工程后續(xù)還要進行開洞和補洞，BIM 技術(shù)大幅降低了其二次返工率，由10%～20% 降至1%～3%，現(xiàn)場洞口預(yù)留準確率在97% 以上，能夠較好地保護結(jié)構(gòu)完整性，使主體結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量得到了重大提升，有效延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。此外，洞口預(yù)留與管線預(yù)埋優(yōu)化了該項目的施工邏輯，減少了工序沖突，共節(jié)約工期22 d。

3.3 應(yīng)用效益

在機電安裝工程中，在不采用BIM 技術(shù)的前提下如果遇到管線碰撞問題需要進行遇彎翻彎處理，會增加大量成本，降低工程效益。該項目中各專業(yè)系統(tǒng)管線間的有效碰撞有20 000 余處，包括由于風(fēng)管截面尺寸過大，與水管之間的碰撞、電纜橋架與水管的碰撞、各獨立管道的相互碰撞等，采用BIM 技術(shù)有效節(jié)約了修復(fù)成本，產(chǎn)生了較大的直接經(jīng)濟效益。此外，BIM 技術(shù)通過三維模擬功能為設(shè)計單位、施工單位和業(yè)主方提供了可以交流討論的平臺，以便于共同明確機電安裝優(yōu)化方案，減少施工過程中的變更情況，降低拆改和返工率，有效控制工程進度，減少了人工與材料的浪費，生產(chǎn)時利用BIM 提高了構(gòu)件精度，也可以加快安裝速度，達到提高成本管控水平的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，由于該工程中的建筑工程主要采用現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，因此在機電安裝過程中要提前做好充分準備，基于BIM 技術(shù)將誤差控制在最小范圍內(nèi)，安裝機電設(shè)備時要注意優(yōu)化管線布設(shè)形式，通過碰撞檢測避開可能存在的設(shè)計失誤，穩(wěn)定支吊架以保證管道設(shè)備在使用過程中擁有足夠的承載力，預(yù)留出機電安裝的洞口。綜合來看，在機電工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)產(chǎn)生的相關(guān)效益較高，能夠在保證安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)上節(jié)約成本。

參考文獻

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