基于BIM 技術降低機電綜合管線碰撞率

相素芬 劉燕飛 張小娜

（1.中天昊建設管理集團股份有限公司，山東 東營 257000； 2.山東信誠建筑規劃設計有限公司，山東 東營 257000）

據統計，在大型商業建筑工程中機電各專業主干管線安裝所占份額能達到總管線施工量的70%，這樣的占比決定了機電綜合管線安裝的重要性[1]。然而統計各類大型商業建筑發現，機電綜合管線安裝后存在著眾多的碰撞點，需要重新人工返工消除碰撞點，不僅費時費力，大大增加施工成本，而且導致管線布局雜亂，對管線后續運行帶來安全隱患。因此，迫切需要采取合適的措施來解決此問題，而BIM 技術在土建專業的良好應用為解決機電綜合管線碰撞率高的問題提供了借鑒。

1 機電管線碰撞率高的案例

某大型商業建筑地下1 層機電安裝工程包含了建筑智能工程、電氣工程、通風空調工程、給排水工程等，涉及的機電管線包含風管、自噴管道、消火栓管道、橋架、空調水管、壓力排水管道等，管線系統規模龐大、排布密集，安裝過程中存在著較多的管線碰撞點[2]。并經過人工深化成果驗證發現管線碰撞點總共有522 個，由此制作了機電管線碰撞點問題頻數統計表（如表1）。

由表1 中可以看出，標高性碰撞、路由性碰撞、制作工藝性碰撞3 個可見性碰撞所占總碰撞問題比例為：42.3%+30.3%+18.2%=90.8%；空間性碰撞和美觀性碰撞2 個預見性碰撞雖只占總碰撞問題比例為：4.2%+4.4%=8.6%。

表1 機電管線碰撞點問題頻數統計表

如能將3 個可見性碰撞和2 個預見性碰撞問題有效解決，那么綜合管線碰撞率將低至0.2%的極低值，然而由于可能在制作工藝性碰撞問題上受工藝、操作等因素影響存在客觀無法全部解決的問題，故結合本商業建筑施工實際將管線碰撞率目標值設定為3%。

2 機電管線碰撞率高的要因

由于機電管線碰撞癥結問題部分原因存在交叉纏繞影響，導致機電管線膨脹率高的末端因素眾多[3]，總共有8 項，故采用關聯圖法（標高性碰撞、路由性碰撞、協調性碰撞、美觀性碰撞、空間性碰撞和制作工藝碰撞關聯圖）進行了要因確認，通過末端因素逐條確認，最終確定主要原因有圖紙深化方法不當、構件制作參照依據不足、美觀性優化可依據的可視性不足、技術交底針對性及可參考性不足4 項。

2.1 圖紙深化方法不當

通過調查分析發現施工所用CAD 圖紙，共出現數量最多的碰撞點，導致現場安裝進度受限且多次出現拆除返工，不僅安裝進度受到嚴重影響，而且導致安裝成本居高不下。

2.2 構件制作參照依據不足

經過全面檢查，依照現有規范及相關標準，管線安裝中的暖通專業存在13 處彎頭無法按照設計尺寸要求加工，各專業交叉部位難以有效避讓，造成較大施工難度，致使存在較多管線碰撞點，嚴重影響施工進度及質量。

2.3 美觀性優化可依據的可視性不足

經過全面檢查，地下一層場地范圍內共9 條汽車通道，有6 條存在管線交叉且標高不統一，后勤通道內共有23 處管線布置影響通道成型效果，造成通道美觀性不滿足要求。

2.4 技術交底針對性及可參考性不足

經過調查，本商業建筑工程已有由專門的項目技術負責人編制機電安裝技術交底記錄，但交底內容無法覆蓋所有施工對象且缺乏操作性，造成部分機電工程專業及施工部位無法正常施工，出現管線碰撞。

3 防碰撞對策與實施

3.1 制定對策

根據已確定的主要原因制定對策，對策制定嚴格按照“5W1H” 原則進行[4-5]，如表2 所示。

表2 基于BIM 技術的降低機電管線碰撞率對策措施表

3.2 對策實施

3.2.1 針對深化方法不當采取的措施

（1）以人工深化后圖紙為藍本進行MEP 管綜模型搭建。

（2）基于BIM 平臺，輸出碰撞檢測報告。

（3）根據碰撞檢測報告，于3D 環境下逐條進行碰撞消除。

（4）循環步驟（2）、（3），直至碰撞檢測報告顯示碰撞點為0。

3.2.2 針對構件制作參照依據不足采取的措施

（1）統計特殊點位及其所需特殊管件尺寸信息。

（2）參照相關規范核對并篩選可實施性點位構件。

（3）基于BIM 技術進行特殊構件模型搭建、模擬、出圖。

（4）將特殊構件制作圖紙交付相關班組進行構件制作。

3.2.3 針對美觀性優化可依據的可視性不足采取的措施

（1）基于BIM 平臺制作漫游動畫。

（2）召開專項會議，基于漫游動畫討論管線排布待優化點及優化方案。

（3）依據會議確定方案進行美觀性優化變更。

3.2.4 針對技術交底針對性及可參考性不足采取的措施

（1）收集現場施工重、難點。

（2）針對每一重難點制作針對性3D 形式文檔或施工模擬動畫等形式交底。

（3）召集施工操作人員于現場實地進行交底，及時解決交底問題。

（4）交底完成后隨機調查被交底人員交底內容接受程度，循環步驟（3），直至接受率達到100%。

3.3 實施效果

將上述措施應用到地下2 層的機電工程管線安裝施工中，取得了良好的應用效果。

3.3.1 深化方法恰當

經過4 次檢測與可見性碰撞點消除，實現了可見性碰撞點的完全消除。

3.3.2 構件制作參照依據完善

通過特殊管件實現生產制作，在地下1 層中存在的較多制作工藝性碰撞點幾乎完全消除。

3.3.3 美觀性碰撞點完全消除

預建造完成的動畫漫游可直觀形象的發現管線布局中的不美觀點，23 個美觀性碰撞點的完全消除。

3.3.4 實現了良好技術交底

通過這種針對性極強，同時交底形式具有良好的可視性、形象性，大大提高了交底效率，這種交底形式也得到了業主以及安裝操作工的一致好評，22 個空間性碰撞點完全消除。

3.3.5 全項目應用效果顯著

在本建筑地下2 層實施完成后，繼續對配樓負F1、F2、F3 層機電綜合管線同樣進行了基于BIM 技術的圖紙深化與施工指導，并進行了機電綜合管線碰撞率統計（表3），發現總碰撞率降低至1.9%，遠小于最初制定的3%目標值，成效顯著。

表3 基于BIM 技術應用后的機電綜合管線碰撞率統計表

4 結語

機電綜合管線碰撞率高是導致大型商業建筑機電安裝工程施工進度慢和效益低的一個重要因素。通過關聯圖法進行要因確認，明確了圖紙深化方法不當、構件制作參照依據不足、美觀性優化可依據的可視性不足、技術交底針對性及可參考性不足是導致碰撞率居高不小的4 個最主要末端因素，而按照“5W1H”原則，利用BIM 技術平臺搭建機電綜合管線3D 模型進行標準化設計與操作徹底解決了路由性碰撞、標高性碰撞、制作工藝性碰撞3 個可見性碰撞和空間性碰撞、美觀性碰撞2 個預見性碰撞所帶來的碰撞率高難題，取得了顯著的經濟效益。