BIM技術在消防施工工程上的應用研究

傅英棟

摘要：近年來，隨著BIM技術被逐漸重視，其應用方式也逐漸多元化，目前BIM技術在工程施工過程中已經呈現出了多方面的助力，其應用已愈加廣泛。本論文以某工程消防系統施工項目為例，施工過程中改變了傳統的施工方式，采用BIM建模、預制施工、現場組裝的先進施工工藝，通過BIM建模預施工技術排除了整個施工過程中的難點，并大幅度提高了施工效率，同時適當降低了施工成本。本文研究成果可為相關機電安裝施工技術與研究提供一定參考。

關鍵詞：BIM施工; 預制化施工; 消防施工

消防施工一直以來存在較多施工難點，其中涉及給排水、暖通、電氣多個專業，在施工的過程中極易發生管線碰撞、專業沖突等問題。采用BIM技術預制化施工后，通過事先建立信息模型，模擬裝配過程，預排除專業碰撞，之后在BIM模型進行預裝，對施工現場出現的未知問題進行逐一預排除，對每個部件進行編號梳理，最后實際進場施工。

1 ? BIM技術簡介

BIM的全拼是Building？Information？Modeling，即：建筑信息模型。BIM即建筑信息的數字化表達，其技術擺脫了傳統的2D建筑信息，以3D模型為基礎，并通過精準建模賦值了多種建筑工程項目信息。BIM技術可以有效解決從工程設計、施工、管理、拆除的全生命周期管理，并能夠有效解決分布式、異構式工程數據間的一致性、協調性問題，在整個工程的周期內有效提高工程效率，并降低工程成本。

2 ? BIM技術在施工過程中的應用

2.1 ?工程概況

本工程項目為某商店類公共建筑，其總建筑面積為118075m2，地上19層，建筑高度87.9m，工程造價2789.6萬元。該建筑內設置有濕式自動噴水滅火系統、火災自動報警系統、室內消火栓系統和自動定位射流滅火系統等消防設施設備。

在實際施工過程中，發現施工圖紙多處同其他專業產生沖突碰撞，若采用傳統方式繞過碰撞點，則易發生不符合相應設計規范的情形。同時該建筑多個機房存在復雜管線綜合問題，采用傳統施工方式易產生施工工期長，工程效率低的弊端。為了有效解決多專業碰撞問題及在一定程度上縮短施工工期，強化工程效率，經過同建設單位、其他施工單位協調，決定采用BIM技術進行預制化施工。

2.2 ?BIM預制化施工流程

2.3 ?根據設計圖紙進行BIM模型的建模

通過各專業CAD二維圖紙進行三維BIM建模，模型完成后，通過內置碰撞工具對給排水、暖通、電氣、消防等專業進行綜合碰撞測試，通過碰撞測試后，可以有效排除施工過程中的碰撞點，解決實際施工中的不穩定因素。

本工程中通過BIM內置碰撞測試后，測得設計圖紙中存在16項碰撞問題，如濕式自動噴水滅火系統配水支管直接穿越風機盤管、消防水泵出水管碰撞風道等問題點，若按原圖施工，將會延長約20日工期進行技術更改，大幅降低工程效率。

2.4 ?搭建BIM實施平臺

由于BIM模型涉及工程建模、工程進度、工程造價、虛擬實境等多個施工環節，一套完整的BIM模型不僅應包含詳盡的項目信息，還應包含相應的工程進度信息，工程造價信息和工程動態展示信息，下表1為BIM實施平臺的基本架構。

2.4 ?模型碰撞

碰撞測試工序主要分為六個階段：各專業模型提交;主模型負責方審核;統合各專業模型，調整項目中心點及高程;進行碰撞檢查并輸出結果，制作碰撞測試報告;根據輸出的報告優化BIM模型;重復上述五個階段，直至BIM模型最終成型。

在生成一輪碰撞測試報告后，應將具體碰撞點進行收集整理，并同相應的設計單位、施工單位進行集中討論，在修改設計方案后在BIM模型上進行相應更改，并重新運行碰撞測試，直到完全通過碰撞測試。

在所有碰撞點都通過修改后，將修改意見匯總并修改BIM建模，對原有BIM模型進行優化，輸出無碰撞問題的優化模型，并基于該模型進行BIM預制化施工基礎準備。

2.5 ?BIM模型的細化、拆分和編碼

在BIM模型完全通過碰撞測試并經過優化后，將已建立的模型進行部件拆分，將所有部件都形成單獨個體，并逐一進行二維碼編號。之后劃分主要路徑，根據主路線整理部件，為預制施工做準備。

編號原則如下：如編碼為01G-DF125-01，其中01代表主管道中的第一條管道，G代表其性質為供水管，DF代表該部件為蝶閥，125代表其規格為DN125，末尾01代表該閥件為該條主管道的第一個部件。

3 ? BIM預制化施工

3.1 ?資料準備

在正式采購、安裝前，先收集整理并深化安裝技術文件、工效、工序、邏輯關系等基礎數據，并編制檢驗工序功效的指導文件;在此基礎上，將原有的BIM模型進行細化（精細化建模）。裝配工序的指導文件應包括：安裝順序及質量控制點;設備就位及固定工序;墻體預埋孔洞處理;管線綜合支吊架安裝處理;管道及閥門、軟接、水系統連通安裝;掛設備、閥門標識牌、設備使用說明;調試及驗收工序。

3.2 ?通過BIM軟件算量，制作明細表2

3.3 ?技術交底

該工程的難點在于現場管道情況復雜，機房空間狹小，管線綜合實際安裝難度大，隱蔽工程較多。依托BIM模型導入fuzor系統后，可形成三維動畫的虛擬實境漫游模型，通過該模型可以進行技術交底，其表現形式深入淺出，通俗易懂，極大地提高了技術交底效率。

3.4 ?現場安裝

將明細表交付工廠后，所有配件經過材料質量、管道連接焊縫、支架設置方式及承重、水壓測試、閥門測試后進場，并根據BIM模型進行現場安裝。

3.5 ?施工進度動態管理

在施工過程中，由專人結合現場情況調整BIM模型，隨時查詢、添加或更改相應的項目動態信息，結合Microsoft Project等軟件，可將施工進度進行動態呈現，便于項目管理人員隨時控制施工進度，及時發現問題，并根據施工現狀優化施工方案。

4 ? BIM技術實現預制化加工的優勢

4.1 ?管線優化排布

通過建模技術和碰撞測試，在實際施工前消除碰撞點，解決"錯、漏、碰、缺"等常見問題。同時可通過BIM技術調整管線走向、支吊架位置、閥門位置等綜合信息，在工程實際施工前大量排除問題，使實際施工更趨于簡易和穩定。

4.2 ?保證施工質量

預制化施工具有不受施工現場限制的顯著特點，在指定的地點進行標準化、簡易化施工，不受場地面積，交叉施工，天氣照明等因素的干擾和制約，可以完整地掌握施工過程，并極有效地提高施工速度、精度，在一定程度上整體提升工藝水平。

4.3 ?提高工效并降低成本

采用BIM技術可以有效地進行建筑工程全過程管理，在前期可精確地分析成本，并可通過BIM建模迅速有效地計算工程量。在具體施工過程中可通過解決碰撞問題、材料精確采購、工廠預制等技術手段降低施工成本，現場安裝時可通過BIM建模進行技術交底，并指導安裝人員各類技術細節，大幅度提高施工效率。

4.4 ?有利施工管理

由于采取預制加工技術，減少了大量的現場施工不穩定因素，諸如現場施工安全生產管理、噪音管理、夜間施工管理、環境污染管理、建筑垃圾管理等。同時，預制技術減少現場機具的敷設和使用，大大降低了現場架設臨時機具的風險性。通過預制化技術作為前置工序，使整個施工過程有序、透明、簡潔，大幅度提高了施工管理效率。

5 ? 結論與展望

消防施工工程一直以來在機電安裝工程中難度較高，其涉及給排水、暖通、電氣等多個橫向專業，極易在施工過程中同其他專業發生摩擦。按照傳統施工方法（如在風管下方加設噴頭、改變自動噴水滅火系統配水支管位置、改變消火栓栓口位置等變通方式），不僅耗時費力，且極易造成協調后的施工成果不符合相應規范要求。

目前隨著BIM技術的逐漸成熟，通過一系列的預施工，預處理技術，可以在開始施工前有效地避免多專業相互干擾的弊端，且借助BIM技術的3D化、可視化特點，在技術交底、復雜工序上有著傳統CAD圖紙無法實現的優勢。通過不斷的項目實踐和驗證，BIM技術勢必將對整個安裝行業造成極大的推動作用，并不斷顛覆傳統的安裝施工方式方法。

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