BIM 機(jī)電管線綜合設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)與安裝施工要點(diǎn)分析

姚宇寧，王園

（中建市政工程有限公司，北京 100073）

1 引言

由于施工部門施工成本的增加，以及業(yè)主對(duì)施工要求的提高，施工單位在機(jī)電設(shè)備安裝過程中不再只是以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能為目標(biāo)，更多的是考慮如何優(yōu)化建筑外觀、提高建筑施工效率等方面，同時(shí)尊重相關(guān)規(guī)范和業(yè)主的要求，確保建筑質(zhì)量并最終實(shí)現(xiàn)利潤最大化。與之前基于CAD 圖紙相比，采用三維可視化信息協(xié)作BIM 技術(shù)對(duì)機(jī)電綜合管道進(jìn)行自動(dòng)檢測，能夠保證機(jī)電設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量、成本和進(jìn)度，提高項(xiàng)目管理水平，是實(shí)現(xiàn)管道優(yōu)化布置的高效方法。本文對(duì)BIM 機(jī)電管線綜合與安裝施工中的注意要點(diǎn)進(jìn)行探討與分析。

2 機(jī)電管線綜合安裝概述

機(jī)電工程管線有多種類型，主要分為以下幾類：

1）專業(yè)通信系統(tǒng)：包括廣播、電話、網(wǎng)絡(luò)和特殊通信系統(tǒng)。

2）集成監(jiān)控系統(tǒng)：包括點(diǎn)信號(hào)線、SCADA 和BAS 系統(tǒng)線路的電源監(jiān)控。

3）消防系統(tǒng)：包括阻燃電流管道、噴淋系統(tǒng)、消防橋、起泡器管道、消防水化管道等。

4）供電系統(tǒng)：包括電氣照明通道和電纜橋架。

5）暖通空調(diào)系統(tǒng)、冷凝冰、排氣管、空調(diào)及回水管、空調(diào)及送風(fēng)管[1]。

機(jī)電設(shè)備安裝時(shí)，管道的綜合設(shè)計(jì)是決定工程質(zhì)量的關(guān)鍵。施工過程中，總承包商在機(jī)電設(shè)備安裝的綜合規(guī)劃中起主導(dǎo)作用。施工前，總承包商收到各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙后，應(yīng)盡快派專業(yè)工程師對(duì)圖紙進(jìn)行審查，了解各專業(yè)管道設(shè)備的安裝地點(diǎn)和要點(diǎn)。在設(shè)計(jì)階段，標(biāo)記需要插入的間隙和部件，向分銷商提供有針對(duì)性的技術(shù)信息，并提醒分銷商注意中心預(yù)埋件，防止由于鉆孔和預(yù)埋件的缺失以及錯(cuò)誤結(jié)合，無法按照布局設(shè)計(jì)要求完成施工。機(jī)電管線的安裝時(shí)間通常在土建施工與裝飾施工期間交替進(jìn)行，在建筑精裝修相應(yīng)節(jié)點(diǎn)結(jié)束前，逐步完成設(shè)備的調(diào)試、驗(yàn)證和全面驗(yàn)收。機(jī)電管道安裝的綜合技術(shù)是對(duì)所有通風(fēng)空調(diào)、電氣、給排水、消防等管道進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。

3 BIM 機(jī)電管線綜合優(yōu)勢

3.1 深化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式很難實(shí)現(xiàn)建筑工程單個(gè)專業(yè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。基于BIM 技術(shù)，可以建立建筑的仿真模型，基于該模型進(jìn)行機(jī)電專業(yè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。可完成多專業(yè)管線碰撞檢測、管道故障檢查和預(yù)留孔協(xié)調(diào)工作，避免施工階段因碰撞、不符合凈高或產(chǎn)生設(shè)計(jì)變更造成的施工延誤或成本增加。

3.2 直觀化各管線關(guān)系

使用Navisworks、Project Navigator 和其他模型軟件可以設(shè)置管道之間的沖突規(guī)則、類型和相關(guān)參數(shù)，完成不同專業(yè)管道碰撞檢驗(yàn)的公差參數(shù)。碰撞檢查后，相關(guān)設(shè)計(jì)人員通過軟件對(duì)碰撞結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行分組，以清晰的顏色顯示或隔離顯示碰撞點(diǎn)。碰撞點(diǎn)分組后，會(huì)將碰撞點(diǎn)指定給每個(gè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

3.3 工序及施工模擬

現(xiàn)場各機(jī)電分銷商的安裝施工過程中，交叉作業(yè)不可避免，而利用BIM 技術(shù)可提前進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)。在數(shù)字模型中，可以模擬每個(gè)階段的施工過程和重要節(jié)點(diǎn)的施工過程；比較不同設(shè)計(jì)和施工過程安排的可實(shí)施列表，以優(yōu)化決策。施工工藝和設(shè)計(jì)模擬可避免后續(xù)施工的拆除和修改，減少因信息不對(duì)或不同專業(yè)之間理解不一致而導(dǎo)致的技術(shù)錯(cuò)誤，減少再加工，節(jié)約施工成本。

4 BIM 機(jī)電管線綜合與安裝施工要點(diǎn)

4.1 綜合管線圖紙圖層管理

機(jī)電專業(yè)（供水和排水、電氣、空調(diào)、供暖和通風(fēng)等）的各項(xiàng)設(shè)計(jì)中，要做好本專業(yè)的設(shè)計(jì)管理工作，為深化綜合管線設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。在每個(gè)專業(yè)的不同系統(tǒng)中，使用不同的管道層，通過打開和關(guān)閉管道層的操作來管理每個(gè)專業(yè)中的管道設(shè)計(jì)。各專業(yè)管道應(yīng)使用不同的顏色，以便于在全面深化管道設(shè)計(jì)的過程中識(shí)別不同系統(tǒng)的管道，提高工作效率。所有圖紙的線性比例、字體和高度應(yīng)一致，以確保大型管道的一致性和美觀性。表1 顯示了某綜合管線深化設(shè)計(jì)給排水專業(yè)部分圖層。

表1 綜合管線深化設(shè)計(jì)給排水專業(yè)部分圖層

4.2 前期準(zhǔn)備

為了優(yōu)化機(jī)電一體化管道的施工，前提是要建立各專業(yè)的合作機(jī)制，為施工和后續(xù)檢測做好準(zhǔn)備。以圖1 為例，通過CAD軟件預(yù)先繪制施工圖，包括網(wǎng)格尺寸和高度數(shù)據(jù)，將其引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，生成BIM 模型，處理CAD 圖紙中標(biāo)記的數(shù)據(jù)和具體細(xì)節(jié)參數(shù)，并將每個(gè)內(nèi)容元素轉(zhuǎn)移到統(tǒng)一位置，在Revit 軟件中導(dǎo)入模型以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，確保管道布局的一致性。

圖1 綜合管道

4.3 綜合排布

4.3.1 初步排布

找出管道布置最復(fù)雜位置，繪制其截面，并為截面命名。然后調(diào)整管道在圖紙中的位置，并結(jié)合其他位置的截面名稱預(yù)先確定管道分類原則。布局原則是遵循圖紙的一般原則，即管道的上下位置、布局層數(shù)、規(guī)避順序等。

4.3.2 圖紙細(xì)化

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)高度、精裝修吊頂高度、管線高度、機(jī)電管道尺寸、保溫厚度等設(shè)計(jì)規(guī)定參數(shù)，并結(jié)合相關(guān)專業(yè)施工規(guī)范細(xì)化各管段名稱中的管道施工維度。如果相關(guān)部分有天花板，則應(yīng)在此階段檢查天花板的設(shè)計(jì)高度。

4.3.3 平面調(diào)整

根據(jù)調(diào)整后縱斷面反映的尺寸參數(shù)，對(duì)該平面圖進(jìn)行調(diào)整，形成第一個(gè)可跟隨施工一起繪制的擴(kuò)展布置圖。圖中管道的信息和尺寸應(yīng)完整。

4.3.4 出圖

圖紙確認(rèn)后，相關(guān)單位可與甲方和設(shè)計(jì)院進(jìn)行溝通，打印施工藍(lán)圖；經(jīng)甲方和設(shè)計(jì)單位確認(rèn)后簽發(fā)，形成正式的建筑設(shè)計(jì)圖，該圖也可作為工程最后階段的施工圖[2]。

4.4 管線設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)

4.4.1 管道設(shè)計(jì)

管道設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循以下原則：（1）大管優(yōu)先原則。由于小管道造價(jià)低，安裝方便，而空調(diào)通風(fēng)管、排水管、排煙管等大截面大口徑管道占用空間大，故在平面圖中應(yīng)優(yōu)先布置。（2）金屬管道避讓非金屬管道。因?yàn)榻饘俟艿栏菀讖澢⑶懈詈瓦B接。由于生活污水、糞便污水排水管、雨水排水管、冷凝水排水管均采用重力排，因此，水平管段必須保持一定的坡度，這是排水順暢的充分必要條件。（3）低壓管避開高壓管，因?yàn)楦邏汗艹杀靖撸浑姎庑枰軣帷⒈芩灰嗽跓崴苌戏胶退芟路酱怪辈贾秒娋€；消防水管避開冷凍水管（管徑相同），因?yàn)槔鋬鏊芫哂懈魺嵝裕@有利于工藝和成本造價(jià)。

4.4.2 避免穿墻作業(yè)對(duì)管線造成損傷

為了防止在管壁處理過程中損壞管道，必須采取堵塞措施或在管道外部安裝防護(hù)罩。由于管道的專業(yè)類型不同，采取的保護(hù)措施也不同。例如，當(dāng)管道被大直徑堵塞時(shí)，墻體開口應(yīng)先冷凝，然后填充材料。

4.4.3 線路不宜過長

在施工過程中，如果線路較長，可采用伸縮線路的方法。不同專業(yè)的管道使用的材料不同。例如，進(jìn)料和加熱管道通常選用金屬材料。如果管道形狀發(fā)生變化，應(yīng)在相應(yīng)位置安裝延伸接頭，以確保延伸長度符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 管線平面定位

管道表面根據(jù)層次和相關(guān)性，按照一定的順序和流程進(jìn)行定位，以確保每個(gè)環(huán)節(jié)互不沖突，并且能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)不同類型的管槽和部件。同一類型的管道必須居中放置，支架必須以標(biāo)準(zhǔn)化方式放置。此外，應(yīng)充分考慮管道的具體類型、外形尺寸、保溫溫度和支撐尺寸以及預(yù)留管道的位置，進(jìn)行全面詳細(xì)分析。

4.6 管道綜合排布

排水管必須滿足坡度要求，盡量減少與其他管道交叉的水管和排水管。給排水系統(tǒng)應(yīng)安裝在靠近管束底部的位置；主風(fēng)管厚度一般為0.8 m，這樣就可以將主管道分層安裝在一個(gè)平面上，并對(duì)密集管道的疊加進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使業(yè)主各戶型之間管道的交叉問題得到有效解決，防止后續(xù)復(fù)工。

4.7 現(xiàn)場復(fù)核

在檢查管道施工的基本要求和建筑物的路線條件后，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場重新檢查管道線路布置圖。驗(yàn)證現(xiàn)場安裝情況是否符合設(shè)計(jì)要求、施工進(jìn)度以及工藝的可行性；特別是主要節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件，如穿墻的大口徑管道、轉(zhuǎn)角處建筑物的空間和結(jié)構(gòu)是否符合要求；管道施工是否符合泵房、空調(diào)房、能量轉(zhuǎn)換和分配室、一般消防等重要設(shè)備和管道集中的位置條件。避免在施工過程中與建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突或?qū)I(yè)管線之間發(fā)生碰撞，影響施工周期和施工效率。

4.8 問題整改與跟蹤

根據(jù)BIM 管道綜合分析結(jié)果的簽字版本，問題責(zé)任方應(yīng)發(fā)布整改單（管道拆除和改造），規(guī)定整改結(jié)束時(shí)間，各方應(yīng)共同監(jiān)控改進(jìn)情況，以確保BIM 管道的總體結(jié)果落實(shí)到施工和安裝中。

5 結(jié)語

目前，BIM 技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，在機(jī)電安裝工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為機(jī)電安裝工程施工的重要工具。本文分析和介紹了BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備安裝中的應(yīng)用，認(rèn)為使用BIM 技術(shù)能夠使機(jī)電裝置的施工過程更加高效，有助于提高施工質(zhì)量，減少返。未來，BIM 技術(shù)將更加廣泛地應(yīng)用于各個(gè)方面，進(jìn)而幫助機(jī)電安裝工程的精細(xì)化施工。