BIM技術在建筑機電安裝工程項目中的應用

白浩興 武開通

（甘肅建投科技研發有限公司，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

BIM技術應用于機電安裝工程中，可有效提升整體的施工質量和管理水平，實現新的施工技術與傳統管理模式的相互融合，充分發揮BIM技術施工過程中的價值與效能。利用BIM 機電模型提前對機電綜合管線進行深化設計，優化各種碰撞問題，出具深化設計模型；在施工過程中，有效管理協調各專業施工，可提高各專業協同作業效率，提升其整體施工效率與施工質量[1]。本文以武威市三盤磨（一期）工程項目為依托，結合工程實際情況闡述BIM 技術在建筑機電安裝工程項目中的具體應用及技術要點，為同行提供參考。

1 工程概況

三盤磨（一期）項目位于武威市涼州區金羊鎮姑臧路以東，神泉東街以北，武安東街以南，武興路以西。總用地面積為57873.96m2，總建筑面積為19.92m2，框架剪力墻結構，是集住宅、商業、老年活動中心、幼兒園于一體的高檔住宅小區。該項目機電安裝工程有以下特點：

（1）工程體量大，各個單體標高各不相同，給地下車庫、各單體樓地下室的墻體的孔洞預留工作量大；

（2）該項目地下車庫為機械車庫，設備多、綜合管線復雜，凈高要求達到3.6m，安裝施工難度大；

（3）工期要求緊，且不確定因素多，參建單位多，各單位管理標準及水平存在差異，信息的傳遞和協調溝通困難，一旦協調不到位，造成各個標段之間機電綜合管線不能精準對接，造成工期延誤和材料浪費；

（4）設備機房采用數字化模塊化裝配化施工，實現場內“零焊接”，達到綠色環保施工，減少高空作業及動火作業，消除安全隱患，整體提高機房施工質量和施工效率，縮短安裝工期，降低機房施工成本。

2 應用BIM技術建模及深化設計流程

施工準備階段，項目部成立BIM 技術實施小組，制定崗位職責，編制BIM技術應用策劃及實施方案。按專業分別建立土建和機電BIM 模型，然后將各專業模型整合后進行碰撞檢查，將碰撞檢查中發現的問題，交由建設方組織進行圖紙會審，在建設方和設計院答復結果基礎上，進一步深化排布綜合管線，形成最終機電BIM深化模型，出具各專業深化設計圖紙。對優化后的機電BIM模型及深化圖紙組織施工技術交底，協調好各施工單位、各專業之間交叉施工作業順序，有序開展施工作業。機電安裝工程BIM深化設計流程如圖1所示。

圖1 機電安裝工程BIM深化設計流程

3 BIM技術在安裝工程中的應用要點

3.1 碰撞檢查

集成各專業模型后，利用BIM 模型可視化、碰撞檢測功能，進行綜合管線碰撞檢查。對每層分別進行碰撞檢查、凈高檢查，找出各專業復雜節點碰撞問題，出具碰撞分析報告，累計共有125余處綜合管線復雜節點碰撞問題。

3.2 圖紙會審

BIM 小組將搭建模型過程中和碰撞檢查發現的圖紙問題進行整理匯總，由項目技術人員對問題進行分析，并提出優化建議如表1所示，通過BIM技術進行圖紙會審，有效解決圖紙中的問題，同時也加深了技術人員對圖紙的理解，有效避免后期施工過程窩工和返工。

表1 BIM技術圖紙會審問題處理表

3.3 綜合管線優化

該項目地下車庫底板有三個標高A-P軸為-6.75m，P-Y 軸為-7.5m，a-n 軸為-8.4m，本車庫為機械車位，優化后凈高均達到3.6m。

綜合管線安裝高度（含支、吊架所占用空間）必須滿足機械車庫凈高3.6m要求。綜合考慮管線的走向及區域的凈高要求，在有利的施工條件下應盡可能布置于高處，綜合管線的排布有效避開設備吊裝孔及吊鉤、風系統風口、設備運輸預留門洞、坡道入口等位置[2]。本次綜合管線優化排布均滿足凈高要求下，均滿足其維修、檢修要求，當管線排布的寬度≤1.2m時，預留從單側進行維修、檢修，當管線的排布寬度>1.2m時，預留從兩側或中間進行維修、檢修。一般情況下維修、檢修的寬度滿足0.50m，困難情況下（管道出設備機房走道處）不小于0.30m，復雜節點優化前后對比如圖2所示，本次優化共解決碰撞檢測報告中125余處復雜節點問題。

圖2 節點優化前后

依據設計圖紙和施工規范對設備機房的設備基礎、綜合管線進行綜合優化排布，消防泵房深化模型如圖3所示，做到管線排布不僅符合規范、整齊、美觀，同時提高空間利用率和節約材料，提高各專業之間的協同作業，提高設備機房的安裝效率和施工質量[3]，該項目設備機房管線施工采用裝配化施工，裝配化施工深化設計見下文3.7節。

圖3 消防泵房模型

3.4 綜合支吊架

基于機電BIM模型綜合管線排布成果，確定支吊架位置與類型如圖4所示，對綜合支吊架進行選型，使其滿足施工安全要求。統計綜合支吊架材料，方便支吊架統一集中加工，現場按照編號安裝。綜合支吊架布置完成后，對車庫進行凈高分析，均滿足機械車庫凈高3.6m要求。利用綜合支吊架進一步加強了項目部對機電施工質量的把控，滿足了支架布置可靠性的要求，提升了項目機電施工的標準化、規范化。

圖4 綜合支吊架示例

3.5 孔洞預留

綜合管線優化經設計院確定后，在機電BIM模型上將預留預埋孔洞準確定位，注明洞口尺寸、位置、標高等詳細信息，如圖5所示，并出具洞口預留圖，指導現場預留預埋，避免二次返工。通過該項目BIM技術在機電安裝工程的應用，對管道穿墻部位以及預埋套管進行精準的預留，有效地保障了后期安裝過程中相關機電設備的正確性。

圖5 水暖井洞口預留

3.6 安裝復雜節點交底

傳統的書面技術交底缺乏生動性和直觀性，很容易造成交底不到位、走過程，利用三維模型進行交底，在三維視圖中可以標注管徑、標高、管道走向、設備名稱如圖6所示。利用剖面功能，可根據需求生成各個角度的剖面圖，相互間的位置清晰可見，可視性強，施工人員容易理解。施工過程中，利用BIM綜合管線優化圖紙進行下料、安裝，確保機電管線施工的準確性[5]。

圖6 復雜節點三維軸測圖

3.7 裝配式設備機房深化設計

（1）全專業機房模型深化設計，從系統入手優化各專業，提出修改建議，合理節省建造費用，節約后期運維費用，確定最終設備位置定位與管道走向，經過業主、設計、監理確認審核。消防泵房深化模型如圖7所示。

圖7 消防泵房深化模型

（2）模型分割，依據管線排布情況，考慮預制加工管道的運輸、就位、安裝等限制條件，結合管道材質、連接方式等，對優化后的機房綜合管線模型進行預制模塊化分組及管道分段，如圖8所示。

圖8 模型預制模塊化分組

（3）管道分段方案確定后，根據管道實際尺寸、安裝位置等[6]，導出施工綜合布置圖、分段預制管組、預制模塊的加工詳圖，如圖9所示。

圖9 預制模塊的加工詳圖

（4）模塊預制，根據導出的分段預制加工圖，在預制工廠進行流水化數控加工。同時，項目部對管段預制工廠進行預制交底，確保管段預制尺寸準確度[7]。

（5）現場模塊拼裝，現場裝配階段，利用BIM技術進行模擬分析，合理確定預制管段的裝配順序，對現場操作工人進行三維技術交底。通過裝配式機房深化設計與安裝，形成“地面拼裝、整體提升、綜合支架”的設備及管線裝配化施工技術，提高機房設備及管線安裝效率，降低安裝成本，節約安裝工期。

4 結束語

BIM技術用在建筑機電安裝工程項目中，首先建立給排水、暖通、電氣等專業模型，然后整合各專業模型，進行碰撞檢查，優化并解決原設計圖紙問題，提出解決建議方案，編制相應的施工組織設計及施工方案。本文采取這種應用方式，很好地完成了三盤磨（一期）工程項目建筑機電工程綜合管線的優化設計，全部避開綜合管線穿梁問題，很好地解決樓層凈高問題，積累了BIM技術在設備機房裝配化施工的經驗，滿足了設計要求。另外，通過BIM 技術加強了相關數據信息處理，有效提升了機電安裝工程整體施工質量與效果。