機(jī)電施工中BIM的應(yīng)用探析

徐旺，趙會(huì)巖，張新濤，董文斌 （中建五局第三建設(shè)有限公司天津分公司，天津 300000）

0 引言

如今，建筑信息模型已被建筑、工程、施工、設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)行廣泛采用，這種數(shù)字模型技術(shù)允許在計(jì)算機(jī)環(huán)境中對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行建模，同時(shí)進(jìn)行各種分析和模擬。

管道系統(tǒng)的目的是將流體從開(kāi)始端輸送至末端。多個(gè)管道系統(tǒng)的布局優(yōu)化、安裝施工順序、空間協(xié)調(diào)、保證凈高是施工建筑主要要解決的問(wèn)題，對(duì)于住宅型民用建筑來(lái)說(shuō)，主要體現(xiàn)在地下室的機(jī)電安裝工程，為保證業(yè)主的車輛進(jìn)出、觀感效果，對(duì)單獨(dú)管道進(jìn)行最佳布局，形成管線的綜合排布，以便在各種約束條件下不會(huì)發(fā)生沖突，減少施工過(guò)程中的繁瑣、勞動(dòng)力密集、容易出錯(cuò)、耗時(shí)耗工的現(xiàn)象，將施工成本降到最低。通過(guò)BIM 的方法，根據(jù)各種管線的布局設(shè)計(jì)的安裝、經(jīng)濟(jì)等要求，在建模過(guò)程中就考慮之后的各專業(yè)管線之間的碰撞、機(jī)電專業(yè)與結(jié)構(gòu)、建筑的碰撞，避免在施工再次出現(xiàn)預(yù)見(jiàn)性的問(wèn)題，減少施工的時(shí)間成本。

現(xiàn)以玖樾府地下車庫(kù)的機(jī)電安裝為例，對(duì)BIM 技術(shù)在施工過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目總體建筑面積約為14 萬(wàn)m2，地上31 棟單體，2 個(gè)獨(dú)立的地下車庫(kù)，地下車庫(kù)總建筑面積約5萬(wàn)m2，包括人防區(qū)和非人防區(qū)。整個(gè)項(xiàng)目的機(jī)電工程比較復(fù)雜，機(jī)電工程內(nèi)容為人防戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)工程、平時(shí)通風(fēng)工程、通風(fēng)空調(diào)工程、給排水工程、采暖工程、電氣工程、弱電工程、智能化工程等。地下車庫(kù)模型如圖1、圖2所示。

圖1 B地塊地下車庫(kù)管綜

圖2 E地塊地下車庫(kù)管綜

該工程具有場(chǎng)地面積小但建筑物建筑面積大、施工管理困難較大、施工周期短、施工質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。機(jī)電施工重難點(diǎn)為地下車庫(kù)頂板采用可拆模殼密肋梁頂板，致使頂板管線安裝凈高不好控制，以及車道部位管線比較密集、對(duì)綜合管線排布要求高、專業(yè)安裝單位較多、交叉施工作業(yè)困難較大、各專業(yè)成品保護(hù)比較困難和施工工序復(fù)雜是該項(xiàng)目地下車庫(kù)安裝需要解決的主要問(wèn)題，同時(shí)地下室設(shè)備用房多，人防設(shè)備間、消防泵房、給水泵房、太陽(yáng)能給水泵房、高低壓配電間、送排風(fēng)機(jī)房、紅號(hào)站、換熱站等功能用房較多，各專業(yè)管線交叉布置密集，功能用房的設(shè)備安裝是該項(xiàng)目的另一大問(wèn)題。

2 BIM技術(shù)在安裝工程中的應(yīng)用

對(duì)建立模型進(jìn)行碰撞檢查，深化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，提供各專業(yè)模型出圖（平面圖、剖面圖、局部細(xì)化圖）。原則為根據(jù)設(shè)計(jì)院所出平面圖進(jìn)行套圖建模，對(duì)土建設(shè)計(jì)部?jī)?yōu)化的建筑結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)行各專業(yè)與建筑專業(yè)的碰撞檢查，有特別復(fù)雜位置的管線排布進(jìn)行更深一步的深化檢查。很多情況是制作出機(jī)電安裝的各專業(yè)的深化碰撞，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際安裝沒(méi)有考慮到位，施工順序、安裝空間是否合理更需要進(jìn)一步的考慮，不然將會(huì)致使模型無(wú)法指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，BIM 技術(shù)旨在協(xié)同管理，提前預(yù)見(jiàn)，管線綜合完成的標(biāo)準(zhǔn)，為進(jìn)行結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與機(jī)電安裝、機(jī)電安裝各專業(yè)間的碰撞檢測(cè)，出碰撞報(bào)告，優(yōu)化產(chǎn)生的洞口（一次結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)）位置，進(jìn)行提前預(yù)留[1]，設(shè)備管線的綜合排布必須將所有管線全部合成在一個(gè)圖上，對(duì)土建存在碰撞位置進(jìn)行調(diào)整，尤其是一些特殊設(shè)備的安裝，還需與廠家協(xié)商是否可以進(jìn)行安裝調(diào)整。

2.1 功能用房設(shè)備、管線

設(shè)計(jì)院所出二維圖紙無(wú)法直觀地體現(xiàn)出各功能用房的設(shè)備安裝情況，很容易出現(xiàn)安裝位置不滿足設(shè)備連接件的尺寸要求的情況。管線走向也會(huì)影響后期檢修、維護(hù)，通過(guò)對(duì)2D 圖紙建模為3D 模型，將設(shè)備進(jìn)行選型（如圖3 所示），能夠直觀地了解設(shè)備安裝是否符合要求，增加漫游效果，顯示出人員進(jìn)出檢修時(shí)是否操作方便，對(duì)設(shè)備間的管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少后期的返工率，一步到位。安裝過(guò)程中將會(huì)減少很多過(guò)去施工方式所產(chǎn)生的常規(guī)問(wèn)題，對(duì)設(shè)備及管線進(jìn)行安裝排序，既節(jié)省成本，又能夠減少安裝工期，不影響下一道工序的插入[2]。設(shè)備機(jī)房的深化必須出圖，將各個(gè)安裝位置的尺寸進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，平面圖、側(cè)面圖、剖面圖等圖紙必須一樣不少，施工人員能夠更加直觀地了解，交底過(guò)程中將各類設(shè)備安裝進(jìn)行細(xì)化交底，增加模型漫游交底，完全按照模型所顯示的進(jìn)行安裝[3]。

圖3 水泵房?jī)?yōu)化后三維模型

2.2 地下室綜合管線

該項(xiàng)目地下車庫(kù)管線系統(tǒng)主要包括通風(fēng)管道、消防管道、給水管道、排水管道、噴淋管道、強(qiáng)電橋架、弱電橋架、消防橋架、照明橋架，系統(tǒng)較多，同時(shí)地庫(kù)頂板為模殼密肋梁構(gòu)造，尤其是在車道位置，管線極其密集，排布非常麻煩。

管線排布過(guò)程中確定風(fēng)管和無(wú)壓管道位置后，其他的就是各種有壓管、橋架等管道。這種管道的翻彎、登高過(guò)管道相對(duì)來(lái)說(shuō)比較方便靈活。各專業(yè)管道在按照墻體或梁水平布置時(shí)需注意：保溫管靠里非保溫管靠外；金屬管道靠里非金屬管道靠外；大管靠里小管靠外；支管少、檢修少的管道靠里，支管多、檢修多的管道靠外[4]。注意管道之間的間距。一方面要保證同一高度上盡可能排列更多的管道，增加凈高；另一方面要保證管道之間留有檢修的空間。管道距墻、柱以及管道之間的凈間距應(yīng)不小于100mm。如碰到大型風(fēng)管與土建梁發(fā)生碰撞或影響凈高的情況，與設(shè)計(jì)院進(jìn)行協(xié)商，在若不影響風(fēng)量的情況下，進(jìn)行風(fēng)管的管井調(diào)整，從而保證凈高。

以此處為例，地庫(kù)頂板標(biāo)高為3810mm，板厚160mm，模殼尺寸為480mm，密肋梁底3170mm，所使用的空間僅為3170mm，同時(shí)布置風(fēng)管、水管、橋架管線，此區(qū)域凈高要求2600mm，風(fēng)管尺寸為1200x320mm，底為2800mm。底部由于噴淋主干管無(wú)法上翻因此造成與照明線槽穿插，噴淋管徑為1500mm，照明線槽為100mm，底為2500mm，解決辦法只能修改風(fēng)管尺寸，保證凈高，如圖4、圖5所示。

圖4 局部管線密集平面圖

圖5 局部管線密集三維軸測(cè)圖

對(duì)地下車庫(kù)管線進(jìn)行模型深化，遵循排布要求，有壓讓無(wú)壓，小管讓大管，電管讓水管，水管讓風(fēng)管，目的是提高地下室凈空，減少排布碰撞及合理優(yōu)化路由，大管優(yōu)先，且大截面、大直徑的管道等占據(jù)的空間較大，金屬管避讓非金屬管。電氣避熱避水，消防水管避讓冷凍水管[5]。附件少的管道避讓附件多的管道，進(jìn)行管線的排布，如圖6所示。

圖6 地下車庫(kù)局部管線布置圖

2.3 工程算量

BIM 建模軟件同時(shí)兼容工程量計(jì)算，對(duì)項(xiàng)目建模所繪制的管道、管件、設(shè)備可進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，數(shù)量準(zhǔn)確，在施工圖算量過(guò)程中可以進(jìn)行參考，但要求模型繪制的精準(zhǔn)度達(dá)到可算量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)軟件內(nèi)部的明細(xì)表，對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，只要現(xiàn)場(chǎng)完全按照交底模型進(jìn)行施工，對(duì)同種類型的圖元進(jìn)行準(zhǔn)確編輯，統(tǒng)計(jì)時(shí)才不會(huì)出現(xiàn)誤差，各個(gè)專業(yè)的型號(hào)類別提前設(shè)定，可在安裝之前對(duì)材料進(jìn)行場(chǎng)外加工，減少施工過(guò)程中安裝時(shí)間，提高施工效率[6]。現(xiàn)場(chǎng)施工盡量保證人等材料，少出現(xiàn)材料等人現(xiàn)象。完全按照建模圖紙進(jìn)行半成品加工，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)半成品進(jìn)行安裝，這種方式統(tǒng)計(jì)出來(lái)的工程量不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，不僅在正式工程中可以運(yùn)用，在工程項(xiàng)目的臨時(shí)設(shè)施的算量中也很便捷，例如現(xiàn)場(chǎng)臨水臨電安裝工程量的統(tǒng)計(jì)，完全按照前期的項(xiàng)目規(guī)劃好的路由進(jìn)行安裝，過(guò)程中比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)與模型的誤差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，最終在進(jìn)行結(jié)算時(shí)可作為重要依據(jù)。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)該項(xiàng)目地下車庫(kù)進(jìn)行的BIM技術(shù)應(yīng)用可得到以下結(jié)論：

①建模可對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)更加直觀的管理，管線位置排布可進(jìn)行提前預(yù)見(jiàn)，提前進(jìn)行結(jié)構(gòu)建筑上的避讓；

②機(jī)電安裝的建模應(yīng)用更能體現(xiàn)BIM 技術(shù)的可用性，通過(guò)對(duì)各專業(yè)碰撞位置的細(xì)部檢查、分析房間的凈高、設(shè)備安裝的位置等，老舊的機(jī)電安裝施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題將會(huì)大大降低，降低返工維修率，降低項(xiàng)目的施工成本；

③進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)，為項(xiàng)目提供一個(gè)直觀性的參考，節(jié)省成本。