BIM技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

白浩興 武開(kāi)通

（甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

BIM技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電安裝工程中，可有效提升整體的施工質(zhì)量和管理水平，實(shí)現(xiàn)新的施工技術(shù)與傳統(tǒng)管理模式的相互融合，充分發(fā)揮BIM技術(shù)施工過(guò)程中的價(jià)值與效能。利用BIM 機(jī)電模型提前對(duì)機(jī)電綜合管線進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，優(yōu)化各種碰撞問(wèn)題，出具深化設(shè)計(jì)模型；在施工過(guò)程中，有效管理協(xié)調(diào)各專業(yè)施工，可提高各專業(yè)協(xié)同作業(yè)效率，提升其整體施工效率與施工質(zhì)量[1]。本文以武威市三盤(pán)磨（一期）工程項(xiàng)目為依托，結(jié)合工程實(shí)際情況闡述BIM 技術(shù)在建筑機(jī)電安裝工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用及技術(shù)要點(diǎn)，為同行提供參考。

1 工程概況

三盤(pán)磨（一期）項(xiàng)目位于武威市涼州區(qū)金羊鎮(zhèn)姑臧路以東，神泉東街以北，武安東街以南，武興路以西?？傆玫孛娣e為57873.96m2，總建筑面積為19.92m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，是集住宅、商業(yè)、老年活動(dòng)中心、幼兒園于一體的高檔住宅小區(qū)。該項(xiàng)目機(jī)電安裝工程有以下特點(diǎn)：

（1）工程體量大，各個(gè)單體標(biāo)高各不相同，給地下車(chē)庫(kù)、各單體樓地下室的墻體的孔洞預(yù)留工作量大；

（2）該項(xiàng)目地下車(chē)庫(kù)為機(jī)械車(chē)庫(kù)，設(shè)備多、綜合管線復(fù)雜，凈高要求達(dá)到3.6m，安裝施工難度大；

（3）工期要求緊，且不確定因素多，參建單位多，各單位管理標(biāo)準(zhǔn)及水平存在差異，信息的傳遞和協(xié)調(diào)溝通困難，一旦協(xié)調(diào)不到位，造成各個(gè)標(biāo)段之間機(jī)電綜合管線不能精準(zhǔn)對(duì)接，造成工期延誤和材料浪費(fèi)；

（4）設(shè)備機(jī)房采用數(shù)字化模塊化裝配化施工，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)“零焊接”，達(dá)到綠色環(huán)保施工，減少高空作業(yè)及動(dòng)火作業(yè)，消除安全隱患，整體提高機(jī)房施工質(zhì)量和施工效率，縮短安裝工期，降低機(jī)房施工成本。

2 應(yīng)用BIM技術(shù)建模及深化設(shè)計(jì)流程

施工準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目部成立BIM 技術(shù)實(shí)施小組，制定崗位職責(zé)，編制BIM技術(shù)應(yīng)用策劃及實(shí)施方案。按專業(yè)分別建立土建和機(jī)電BIM 模型，然后將各專業(yè)模型整合后進(jìn)行碰撞檢查，將碰撞檢查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，交由建設(shè)方組織進(jìn)行圖紙會(huì)審，在建設(shè)方和設(shè)計(jì)院答復(fù)結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化排布綜合管線，形成最終機(jī)電BIM深化模型，出具各專業(yè)深化設(shè)計(jì)圖紙。對(duì)優(yōu)化后的機(jī)電BIM模型及深化圖紙組織施工技術(shù)交底，協(xié)調(diào)好各施工單位、各專業(yè)之間交叉施工作業(yè)順序，有序開(kāi)展施工作業(yè)。機(jī)電安裝工程BIM深化設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 機(jī)電安裝工程BIM深化設(shè)計(jì)流程

3 BIM技術(shù)在安裝工程中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 碰撞檢查

集成各專業(yè)模型后，利用BIM 模型可視化、碰撞檢測(cè)功能，進(jìn)行綜合管線碰撞檢查。對(duì)每層分別進(jìn)行碰撞檢查、凈高檢查，找出各專業(yè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)碰撞問(wèn)題，出具碰撞分析報(bào)告，累計(jì)共有125余處綜合管線復(fù)雜節(jié)點(diǎn)碰撞問(wèn)題。

3.2 圖紙會(huì)審

BIM 小組將搭建模型過(guò)程中和碰撞檢查發(fā)現(xiàn)的圖紙問(wèn)題進(jìn)行整理匯總，由項(xiàng)目技術(shù)人員對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化建議如表1所示，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行圖紙會(huì)審，有效解決圖紙中的問(wèn)題，同時(shí)也加深了技術(shù)人員對(duì)圖紙的理解，有效避免后期施工過(guò)程窩工和返工。

表1 BIM技術(shù)圖紙會(huì)審問(wèn)題處理表

3.3 綜合管線優(yōu)化

該項(xiàng)目地下車(chē)庫(kù)底板有三個(gè)標(biāo)高A-P軸為-6.75m，P-Y 軸為-7.5m，a-n 軸為-8.4m，本車(chē)庫(kù)為機(jī)械車(chē)位，優(yōu)化后凈高均達(dá)到3.6m。

綜合管線安裝高度（含支、吊架所占用空間）必須滿足機(jī)械車(chē)庫(kù)凈高3.6m要求。綜合考慮管線的走向及區(qū)域的凈高要求，在有利的施工條件下應(yīng)盡可能布置于高處，綜合管線的排布有效避開(kāi)設(shè)備吊裝孔及吊鉤、風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)口、設(shè)備運(yùn)輸預(yù)留門(mén)洞、坡道入口等位置[2]。本次綜合管線優(yōu)化排布均滿足凈高要求下，均滿足其維修、檢修要求，當(dāng)管線排布的寬度≤1.2m時(shí)，預(yù)留從單側(cè)進(jìn)行維修、檢修，當(dāng)管線的排布寬度>1.2m時(shí)，預(yù)留從兩側(cè)或中間進(jìn)行維修、檢修。一般情況下維修、檢修的寬度滿足0.50m，困難情況下（管道出設(shè)備機(jī)房走道處）不小于0.30m，復(fù)雜節(jié)點(diǎn)優(yōu)化前后對(duì)比如圖2所示，本次優(yōu)化共解決碰撞檢測(cè)報(bào)告中125余處復(fù)雜節(jié)點(diǎn)問(wèn)題。

圖2 節(jié)點(diǎn)優(yōu)化前后

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范對(duì)設(shè)備機(jī)房的設(shè)備基礎(chǔ)、綜合管線進(jìn)行綜合優(yōu)化排布，消防泵房深化模型如圖3所示，做到管線排布不僅符合規(guī)范、整齊、美觀，同時(shí)提高空間利用率和節(jié)約材料，提高各專業(yè)之間的協(xié)同作業(yè)，提高設(shè)備機(jī)房的安裝效率和施工質(zhì)量[3]，該項(xiàng)目設(shè)備機(jī)房管線施工采用裝配化施工，裝配化施工深化設(shè)計(jì)見(jiàn)下文3.7節(jié)。

圖3 消防泵房模型

3.4 綜合支吊架

基于機(jī)電BIM模型綜合管線排布成果，確定支吊架位置與類型如圖4所示，對(duì)綜合支吊架進(jìn)行選型，使其滿足施工安全要求。統(tǒng)計(jì)綜合支吊架材料，方便支吊架統(tǒng)一集中加工，現(xiàn)場(chǎng)按照編號(hào)安裝。綜合支吊架布置完成后，對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行凈高分析，均滿足機(jī)械車(chē)庫(kù)凈高3.6m要求。利用綜合支吊架進(jìn)一步加強(qiáng)了項(xiàng)目部對(duì)機(jī)電施工質(zhì)量的把控，滿足了支架布置可靠性的要求，提升了項(xiàng)目機(jī)電施工的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

圖4 綜合支吊架示例

3.5 孔洞預(yù)留

綜合管線優(yōu)化經(jīng)設(shè)計(jì)院確定后，在機(jī)電BIM模型上將預(yù)留預(yù)埋孔洞準(zhǔn)確定位，注明洞口尺寸、位置、標(biāo)高等詳細(xì)信息，如圖5所示，并出具洞口預(yù)留圖，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留預(yù)埋，避免二次返工。通過(guò)該項(xiàng)目BIM技術(shù)在機(jī)電安裝工程的應(yīng)用，對(duì)管道穿墻部位以及預(yù)埋套管進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)留，有效地保障了后期安裝過(guò)程中相關(guān)機(jī)電設(shè)備的正確性。

圖5 水暖井洞口預(yù)留

3.6 安裝復(fù)雜節(jié)點(diǎn)交底

傳統(tǒng)的書(shū)面技術(shù)交底缺乏生動(dòng)性和直觀性，很容易造成交底不到位、走過(guò)程，利用三維模型進(jìn)行交底，在三維視圖中可以標(biāo)注管徑、標(biāo)高、管道走向、設(shè)備名稱如圖6所示。利用剖面功能，可根據(jù)需求生成各個(gè)角度的剖面圖，相互間的位置清晰可見(jiàn)，可視性強(qiáng)，施工人員容易理解。施工過(guò)程中，利用BIM綜合管線優(yōu)化圖紙進(jìn)行下料、安裝，確保機(jī)電管線施工的準(zhǔn)確性[5]。

圖6 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)三維軸測(cè)圖

3.7 裝配式設(shè)備機(jī)房深化設(shè)計(jì)

（1）全專業(yè)機(jī)房模型深化設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)入手優(yōu)化各專業(yè)，提出修改建議，合理節(jié)省建造費(fèi)用，節(jié)約后期運(yùn)維費(fèi)用，確定最終設(shè)備位置定位與管道走向，經(jīng)過(guò)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理確認(rèn)審核。消防泵房深化模型如圖7所示。

圖7 消防泵房深化模型

（2）模型分割，依據(jù)管線排布情況，考慮預(yù)制加工管道的運(yùn)輸、就位、安裝等限制條件，結(jié)合管道材質(zhì)、連接方式等，對(duì)優(yōu)化后的機(jī)房綜合管線模型進(jìn)行預(yù)制模塊化分組及管道分段，如圖8所示。

圖8 模型預(yù)制模塊化分組

（3）管道分段方案確定后，根據(jù)管道實(shí)際尺寸、安裝位置等[6]，導(dǎo)出施工綜合布置圖、分段預(yù)制管組、預(yù)制模塊的加工詳圖，如圖9所示。

圖9 預(yù)制模塊的加工詳圖

（4）模塊預(yù)制，根據(jù)導(dǎo)出的分段預(yù)制加工圖，在預(yù)制工廠進(jìn)行流水化數(shù)控加工。同時(shí)，項(xiàng)目部對(duì)管段預(yù)制工廠進(jìn)行預(yù)制交底，確保管段預(yù)制尺寸準(zhǔn)確度[7]。

（5）現(xiàn)場(chǎng)模塊拼裝，現(xiàn)場(chǎng)裝配階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬分析，合理確定預(yù)制管段的裝配順序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工人進(jìn)行三維技術(shù)交底。通過(guò)裝配式機(jī)房深化設(shè)計(jì)與安裝，形成“地面拼裝、整體提升、綜合支架”的設(shè)備及管線裝配化施工技術(shù)，提高機(jī)房設(shè)備及管線安裝效率，降低安裝成本，節(jié)約安裝工期。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)用在建筑機(jī)電安裝工程項(xiàng)目中，首先建立給排水、暖通、電氣等專業(yè)模型，然后整合各專業(yè)模型，進(jìn)行碰撞檢查，優(yōu)化并解決原設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題，提出解決建議方案，編制相應(yīng)的施工組織設(shè)計(jì)及施工方案。本文采取這種應(yīng)用方式，很好地完成了三盤(pán)磨（一期）工程項(xiàng)目建筑機(jī)電工程綜合管線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，全部避開(kāi)綜合管線穿梁?jiǎn)栴}，很好地解決樓層凈高問(wèn)題，積累了BIM技術(shù)在設(shè)備機(jī)房裝配化施工的經(jīng)驗(yàn)，滿足了設(shè)計(jì)要求。另外，通過(guò)BIM 技術(shù)加強(qiáng)了相關(guān)數(shù)據(jù)信息處理，有效提升了機(jī)電安裝工程整體施工質(zhì)量與效果。