BIM技術在醫院機電施工中的應用
——以某市中心醫院羊山分院為例

李明柱 劉燕朝 李路彬 朱國鵬

（1.吉林建筑大學 2.河南廣筑工程咨詢有限公司）

1 前言

中心醫院羊山分院工期緊張，凈高要求嚴格，醫療小車軌道及氧氣管道等施工滯后，CAD二維圖紙支撐力度不夠，對醫院機電全專業施工帶來了挑戰。本文采用BIM技術對醫院的管線進行參數化、可視化的研究，建立施工模型的創建和對機電管綜的優化，為醫院的機電全專業安裝提供可視化參照，為醫院工期內順利完成、機電優化等機電施工應用做了充足的準備，提高了醫院機電施工的施工效率和質量。

2 中心醫院羊山分院在施工過程中遇到的困難

2.1 凈高要求嚴格

因為是公共類建筑，甲方對走廊狹小區域的凈高要求嚴格，為了提升視覺空間效果和品質，多次強調要嚴格保證公共走廊等關鍵區域的凈高。比如，病房樓層高4500mm、梁高750mm并有將近20根管線布置的走廊（其中排煙風管尺寸1250×400mm、水管管徑達到DN150mm，走廊凈寬只有1800mm），要求凈高達到2400mm以上。

2.2 醫療小車軌道及氧氣管道等施工滯后

目前機電專業中存在部分專業施工方案滯后情況，如氧氣管道、醫療小車、以及凈化空調等施工方案未完全確定，導致在前期施工過程中無法全方位地布置空間，給施工前期規劃上造成了一定的困擾。

2.3 CAD二維圖紙支撐力度不夠

對于該項目的特殊情況，顯然目前的CAD二維圖紙已不能滿足現場對精細化施工的需要，需要該項目的全體工程人員積極運用BIM技術對項目的全過程進行精細管理，確保項目順利完工，達到預期結果。

鑒于以上各種不利的情況，經過項目組的深入討論，擬選擇病房樓管線較多、施工困難的8層區域，利用BIM技術先行規劃出樣板施工方案，指導樣板施工，過程中探索總結適合該項目實際情況的BIM深化流程及基于BIM技術的施工過程生產管理方法，進行BIM技術的深度業務融合探索，為后續門診樓和病房樓的機電施工“打好樣”，以期達到保證質量、保障工期、減少投入的目的。

3 BIM技術在醫院機電施工中的價值及實施策略

3.1 BIM技術在醫院機電施工中的價值

3.1.1 通過碰撞檢查，有效減少返工

在建筑工程機電設計中，水暖電等不同專業的設計工作是分開進行的。在施工之前，施工單位需要將水暖電等專業設計的圖紙進行審查，以保證各專業之間不發生碰撞。傳統的檢查方式是采用二維圖紙一一對比，這種方法往往難以發現、解決一些空間上的碰撞問題，且因為施工圖紙眾多，在實際操作中難度系數增大，這樣的審查方法無疑會造成后期施工過程中設計變更的增加，甚至是施工操作上的返工重建。應用BIM技術可以將水電暖、真空氧氣等所有專業模型集成統一到一個模型中，通過Naviswork等軟件將模型進行管線碰撞檢查，在計算機三維虛擬環境中便可以得到快速、準確、全面的檢查結果，并且因為程序和軟件的系統性和完備性，碰撞檢查結果幾乎不會出現遺漏問題。這樣做不僅可以排查出所有的碰撞問題，還可以消除后期施工中的90%的設計變更和三方會議談判，更減少了施工中的返工，節約了成本，也縮短了工期。

3.1.2 通過施工模擬，優化施工方案

在施工前，施工單位需要編制合理的施工方案。傳統的施工方案都是采用二維圖紙和施工單位經驗進行編制，其施工可行性往往偏低，無法滿足實際施工的需求，導致施工的過程中施工方案不斷的修改、完善和優化，對施工的進度、質量和成本造成了很大的影響。借助BIM技術可視化、參數化的特點，可以實現對施工過程的仿真模擬，在計算機虛擬模型中，按設計和施工要求對水電暖等專業管線進行綜合優化，滿足功能要求的同時，對施工的進度、質量和成本都是很大的積極作用。

3.1.3 凈高優化控制，增加美觀度，使空間更舒適

對于每一幢建筑來說，樓層凈高越高，給人感覺會越舒適，所以甲方在凈高方面都會提出很高的要求。在以往的施工方案中，采用二維圖紙進行施工的情況下，為了滿足凈高常常會有管道翻彎嚴重的情況，不僅對專業不利，還大大增加了成本；采用BIM技術在走廊管線交匯復雜節點進行碰撞檢查，然后進行管線優化。應用BIM技術在其他相對開闊的區域內排布，將管道集中在對凈高要求不高的區域，在保證專業度和美觀度的同時，獲得比原設計更為合理的凈高設計。

3.1.4 工程量實時統計，物料管理更有效率

物料管理是項目管理重要的一環。它關系到整個項目的直接支出。傳統的項目管理方法是項目中的材料員每日用筆記錄耗材，根據材料余量進行備貨這種情況下很容易出現倉庫材料不足，而采購又需要大量時間，周轉材料耗時太長，耽誤工期的情況。然若材料購置太多，又容易引起材料積壓，造成一定的流動資金占用及新材料的損耗費用。基于BIM技術就可以快速、準確獲得過程中工程基礎數據換算成實物量，這樣做的目的是為采購計劃的制定提供及時、準確的數據。隨時為限額材料提供準確、詳盡的數據，為物料管理提供準確的、三維可視的理論基礎。

3.1.5 BIM技術綜合管線出圖，讓管線更清晰

在進行BIM技術交底時，因為成本限制，很多工地還無法做到用ipad等工具進行現場指導施工的工作，這時候就需要運用BIM來進行實時圖紙出圖的工作。傳統的方法是由施工方根據設計方有限的圖紙進行指導或者現場CAD圖紙繪制，這種情況下繪制的圖紙一方面容易產生疏漏，另一方面因人為繪制CAD圖紙在方向性、實操性、記憶程度等限制，在方向、比例、設備的數量等等方面都容易出現問題。而在運用BIM技術的情況下，完全可以運用BIM類軟件對施工節點的任意一個角度進行二維甚至是3D打印。這樣既保證了輸出圖紙的準確度，也可以讓施工現場工人非常直觀地識別圖紙信息，更加有利于施工。

3.2 BIM技術在醫院機電施工中的實施策略

先對機電的各個專業根據專業特點進行大方向上的系統排布，確定大范圍內管道的基本標高和翻彎兒原則；然后用Revit等BIM軟件對醫院進行整理的建模，尤其是機電全專業的模型搭建。繼而對機電各個專業進行管線布置優化、凈高優化等專業性的優化，最終得出最佳施工方法，導出BIM圖紙，將模型和圖紙一起帶到施工現場，方便施工人員查看、理解、施工。

4 應用實踐

根據中心醫院羊山分院的實際需要，以BIM技術為手段，采用協同工作模式創建了綜合的虛擬的項目模型，又將模型導入其他BIM軟件中進行碰撞檢查、施工模型、管線優化、工程量提取、BIM出圖等應用，不僅彌補了傳統工作上的不足，還大大提高了項目管理的質量、進度和綜合管理水平。

圖1 中心醫院羊山分院的機電綜合模型

4.1 通過碰撞檢查，有效減少返工

在設計院給出全套的設計圖紙后，對所有的圖紙進行有效核對。核對、梳理完畢后便進行水暖電等全專業的模型繪制，然后在三方會審中對各個專業的高度調整做出專業的、符合規范的調整，然后將模型文件導入到Naviswork、Fuzor等軟件中并導出碰撞報告。對管線碰撞的位置根據管線排布原則進行調整，是模型達到無碰撞、能指導施工的程度，這樣做大大減少了施工過程中因設計不合理導致的工程變更、現場簽證甚至是返工的現象。

4.2 通過施工模擬，優化施工方案

在進行優化實施之前，先對中心醫院羊山分院樹立了一個實施目標，即減少翻彎次數，降低施工難度。繼而對各個專業分別進行系統性的專業性的優化。比如對暖通管道在不影響安全和使用功能的前提下，對模型進行調整通風管道的寬高比例，絕對它對其他管道碰撞的同時，也減少了其他管道在與風管橫向相遇時，需要翻彎的高度和幾率；然后依據設計文件和施工規范，對走廊及設備間的水、暖、電、通風等各專業管線交叉比較復雜的節點進行優化。這樣既可以滿足優化目標，最重要的是可以指導現場施工，減少因管線碰撞或施工不符設計規范而引起的返工。

圖2 優化后

4.3 凈高優化控制，增加美觀度，使空間更舒適

先對管線優化后的凈高進行梳理，在凈高不滿足條件的區域進行優化調整。甚至可以應用BIM技術在結構梁內精確預留布置套管，讓一些管道穿梁而過，進而提升管線安裝高度；也可以將一定區域的管線，在不影響專業效果的同時，排布到其他對凈高要求不高或者是管線較為稀疏的區域，這樣優化出的方案不僅滿足凈高要求，也可以增加建筑內部的美觀度，使建筑更加舒適，更易于人類居住。

4.4 工程量實時統計，物料管理更有效率

根據BIM模型，分專業導出施工材料表，按照進度、流水段、構件類型等等維度快速精確的提取工程量，可以快速進行風、水、電等各專業材料設備的月需用計劃的編制，提高管理效率、減少材料二次搬運和過度積壓，從而精確地控制材料用量，達到加強成本控制的目的。

4.5 BIM技術綜合管線出圖，讓管線更清晰

因為目前施工現場平板等設備有限，在工程交底、解說的過程中，仍需要打印出整體的是施工效果圖紙，但基于設計院設計的CAD圖紙設計的顆粒度、清晰度相對有限，無法打印出不同方向的模擬施工圖紙，但是利用BIM技術不僅可以快速打印出復雜節點不同方向的精確圖紙，還可以運用3D打印技術，將圖紙的某個細節或場地的某塊區域運用3D技術快速打印出來。不僅省去了審核期間多張圖片平鋪計算的時間，還可以讓施工人員更加清晰地了解施工圖紙，減少理解時間，增加工作效率。

表1 某風管管道的工程量提取表

圖3 水、暖、風等機電專業全圖紙

5 結語

作為某市重點項目，中心醫院羊山分院在機電上挑戰難度極高。不僅包括風、水、電、暖等專業，還包括真空、氧氣等專業管道的輸送工作，這給地下設備間、走廊等區域增加了管線綜合的難度，在項目施工過程中，運用了BIM技術，不僅解決了管線綜合的問題，也成功運用方案策劃、凈高優化、物料管理、BIM出圖等應用點，讓項目如期、高質完成。

BIM技術是項目走向智能化的必經之路。如今BIM技術儼然成為建筑業的主流技術，成為提高建筑業勞動生產率和建筑質量、進度和節約成本的利器。日后會繼續拓寬BIM技術的應用維度和深度，向建筑企業信息化更深處邁進！