應用BIM技術對密集空間內機電管線安裝的施工技術研究

蘇偉杰 韋 偉

廣西建工集團第一建筑有限責任公司 廣西 南寧 530012

近年來，建筑信息模型在我國建筑行業得到了更加全面的推廣，其影響也越來越大，在很多重大項目中都得到了成功應用，如上海環球金融中心、上海世博會德國館、世博會國家電網企業館等。

基于“建筑信息模型”（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術的應用系統可以創建出包含大量真實建筑信息的虛擬建筑模型。該模型包含了大量建筑材料和建筑構造、工藝等信息，包含了建造一個建筑所需要的所有組成部分。它是一個涵蓋了建筑所有信息的綜合數據庫，這個數據庫不僅可以用于建筑設計，還可以用于結構設計、設備管理、工程量統計、成本計算、物業管理等，可以在整個建筑業中發揮作用，管理建筑生命周期的全部信息。

目前，這種技術已應用于超大型建筑工程中，具有良好的經濟效益和實用價值，得到建筑行業的高度關注，并成為建筑行業未來發展的方向。

BIM技術作為一種新的技術形式，在國內已開始大規模地進行推廣。該技術通過創建、整合建筑、結構、機電等各專業的BIM模型，利用BIM技術檢測各模型之間的碰撞，預先發現圖紙的錯、漏、碰、缺及不合理之處，提早將發現的問題進行處理，從而避免了正式施工后因設計沖突而造成的返工，不但縮短了工期，而且節約了施工經費[1-3]。

1 工程概況

南寧市荔園飯店項目地處廣西荔園山莊會議中心，東鄰南寧市青秀山風景區，南鄰濱江大道，是集會議、宴會、住宿、保健等功能于一體的大型酒店。工程總建筑面積65 000 m2，地下3層，面積30 232 m2；地上為3座5～7層客房單元樓，面積為34 768 m2。荔園飯店作為重要國際會議的接待場所配套建筑，具有項目工程量大、建筑層高有限、凈高要求嚴格、管線復雜、施工周期短、交叉作業多等特點，業主強烈要求運用BIM技術輔助施工。我公司作為機電安裝綜合實力較強的施工企業，擁有出色的BIM團隊，為BIM技術在項目上的應用提供了有利條件。

2 施工中的重點、難點分析

本工程為自治區重點項目，以“魯班獎”優質工程為質量目標，機電安裝質量是保證創優的基礎。該項目施工難度大，主要難點如下[4-5]：

1）機電專業多，專業間的協調困難。

2）管路復雜，管道布置較為集中。

3）裝修設計，需預留充足的吊頂高度。

4）施工空間狹小，需嚴謹安排施工順序。

5）各專業之間影響嚴重，上一工序的錯誤，將影響后續工作的進行。

3 施工過程控制要點

3.1 工藝流程

技術、資源準備→結構模型建立→土建模型建立→機電模型建立→綜合各專業進行管道調整→碰撞檢查→支架定位→剖面導出凈高→關鍵節點進行方案對比→導出Naviswork文件→施工模擬→出圖交底（圖1）

圖1 BIM工程生命周期

3.2 操作要點

1）在建模之前應收集、整理工程中各個專業的圖紙及變更資料，并配備高性能計算機及正版Revit、Naviswork等軟件，這是建模前必須完成的工作，否則將嚴重影響模型建立的進度與質量。

2）軟件方面，我們選擇的是市面上主流的Autodesk公司的Revit軟件，選擇它的原因有3點：首先，該軟件技術成熟，在行業中的占有率高，得到了同業人員的充分認可；其次，軟件完整性強，一套軟件中包含了建筑、結構、機電等主要部件，模型中各項信息能快捷調用與修改；最后，Revit資源多，較多的第三方軟件公司都為其提供插件和資源庫，建模工作變得更為高效與快捷。

3.3 模型的建立

模型的建立按專業進行，建筑、結構與機電三大專業設置獨立的文件。模型中軸網與標高可以使用Revit自帶的樣板文件，之后應對模型中的原點進行校正，防止出現軸網偏移，導致模型產生較大誤差。模型中的結構模型的各材質應與建筑模型的各材質外觀分開，以便直觀地在三維視圖中看出哪些構件是承重部分，哪些構件是非承重部分。

機電模型的建立要保證與建筑和結構軸網的一致性，避免出現模型合并后的不對稱現象。由于機電圖紙的設計變更頻繁，導入的CAD底圖應備注其圖紙的日期，以免工程后期整理資料時增加不必要的工作時間。在機電模型建立中，可以利用過濾器功能，將不同專業、不同系統的管道以顏色區分開來，在綜合布線時就能方便查看（圖2）。

3.4 綜合各專業進行管道調整

當各專業模型建立完成后，就應進行綜合管線的布置與優化，機電調整時以機電模型為主體，將結構與建筑模型鏈接入機電模型中，即合并為一個完整的綜合布線模型。此時可以將完整的模型通過中心文件的方式下放到每個操作人員計算機中，Revit的協同功能可以允許多人在中心模型中同時調整。協同工作時操作人員必須設置一個獨立的工作集，工作集以獨立命名，并設置相應的權限等級。各管道的調整需要根據多方面綜合考慮，在保證功能性的前提下，還應整齊美觀，盡量避免不必要的上下翻彎（圖3、圖4）。

圖2 初期建立的BIM模型

圖3 復雜節點1的管道調整示意

圖4 復雜節點2的管道調整示意

3.5 碰撞檢查

1）對于調整完成后的管線，我們可以使用Revit中的碰撞檢測功能進行碰撞檢查，碰撞檢查中有著較為完整的選項，可以實現結構與機電管線的檢查以及管線與管線的檢查等。

2）碰撞檢查分為硬碰撞和軟碰撞。硬碰撞就是物理上的碰撞，例如水管穿梁而過、暖通風管與橋架交叉重疊；軟碰撞是指除了物理碰撞外的其他碰撞，由規范和現場的情況決定，例如管道與管道之間的距離過于接近導致沒有施工人員的操作空間、管卡沒有安裝空間等。

3）碰撞檢查出來的錯誤地方，應針對該處進行更進一步的優化，直至無錯誤[6-7]。

3.6 支架定位

1）管道優化完成后可以進行管道支架的布置，支架的布置要求保證管道橫平豎直及其功能性不受影響。

2）對于部分多專業匯集的區域，我們應采用組合支架的方式進行搭建，避免每個系統的獨立支架占用較多的空間，影響其他管道的安裝和整個區域的凈高。

3.7 導出施工交底圖

將BIM技術建立好的三維模型進行剖面分析，并標注該位置的標高和各類系統，以方便管理人員的使用和對施工隊組的交底。

對于特別關鍵的部位，根據業主的的使用需求不同，可以通過Revit進行多種方案的布置，然后導出三視圖，有利于幫助業主作出決策，加快施工進度（圖5）。

圖5 管井管道示意

3.8 結合Naviswork軟件施工模擬

1）模型優化后，將三大模型合并在同個文檔中并通過Naviswork軟件進行格式轉換，下發到現場的施工人員手中。

2）利用Naviswork軟件進行三維漫游，以及瀏覽動畫的制作，還可以增加與進度對應的現金流統計表，實現5D的項目施工模擬。

3）整合Revit與Naviswork軟件的所有成果后，形成一套完整的交底圖紙，從平面圖、剖面圖、三維圖、交底動畫等方面，管理人員可以快速直觀地管理到每個作業區域，多方位管理項目，更好地提高狹窄空間、密集管廊內機電管線的安裝合格率。

4 質量控制

4.1 機電安裝工程

1）BIM團隊及管理人員認真做好復雜節點細部的交底工作，明確指導工人施工的方法。

2）認真做好工序交接檢，當鋼筋工程完工后應組織各班組長和技術員進行現場交接檢，凡管道安裝位置不符合要求的必須整改完后重新安裝。

3）提高機電安裝施工質量標準，垂直度、平整度均要在規定范圍之內，確保安裝滿足國家規范圖集與施工標準。

4.2 Revit工程

1）剛開始建模時要派專人負責軸網與標高的建立，并確保其精準正確。

2）模型建立階段，CAD底圖應盡量保持簡潔有效，不必要的信息應刪除。

3）在平面圖上遇到復雜節點時，要反復切換視圖，確保其正確性。

4）各個專業要保證其系統的完整性，并對應使用過濾器著色。

4.3 Naviswork工程

1）嚴格遵守國家規范工序進行施工模擬。

2）Naviswork光源設置合理，能清晰表達各個部件的系統和屬性。

3）下發的Naviswork文檔應設置其有效使用時間，并設置瀏覽密碼，避免信息的泄漏。

4）作業面設技術人員和專職BIM成員直接和隊組進行交底，確保每個施工人員能熟悉理解交底內容。

5 結語

狹窄空間、密集管廊內機電管線安裝的施工難題，以傳統的施工方法往往難以解決，通過運用BIM技術，不僅可保證施工質量和施工工期，同時也可節約施工成本，研究這種新技術對提升工程的質量和施工效率有著非常重要的實際意義。

通過對實際施工中問題的處理，得出以下結論：

1）使用BIM技術對圖紙提前優化，提高管道的安裝精度，進而確保安裝的準確性。實際施工時避免了現場糾偏、重復返工的工作量，保證了質量和施工進度，具有較高的應用推廣價值。

2）通過對BIM技術進行研究與探索，解決了狹窄空間、密集管廊內機電管線安裝的施工難題，使各專業管理得到合理布置，不僅保質保量地安裝完畢，還滿足了裝修設計的凈高要求，實現了功能性與美觀性的統一。

3）本次對項目工程中的密集管路采用BIM技術輔助現場施工，對確保節點質量起到了關鍵作用。