BIM技術在綜合性醫院機電安裝中的專項應用

2020-03-01 07:31:50陳萬里謝子健謝旻杲

建筑施工 2020年9期

陳萬里謝子健謝旻杲于峰

中天建設集團有限公司浙江杭州 310008

1 工程概況

某綜合性醫院門急診及住院綜合樓為醫院擴建工程，位于合肥市蒙城路與壽春路交叉口，建筑面積95 000 m2，地下室約20 000 m2，地上共75 000 m2。項目地下3層，地上A樓24層，B樓19層，其中裙樓9層，主體為框架剪力墻結構。項目效果圖如圖1所示。

圖1 項目效果圖

2 安裝工程特點和難點

2.1 安裝工程特點

本項目為門急診及住院的綜合樓，本身功能多，安裝設計復雜，涉及專業多，安裝施工難度大，特別是地上部分為滿足城市對建筑的限高要求，裙樓及裙樓以上的層高比通常醫院項目的層高要壓縮10 cm，且對吊頂下的凈高要求又高，導致該項目實際的施工難度比其他類似的醫院項目大。

2.2 安裝工程難點

1）凈高要求嚴格。該工程為公共服務類建筑，為提升空間效果和品質，業主對走廊等狹小區域的凈高要求極其嚴格。如病房樓某走廊，層高4 350 mm，主梁底凈高為3 500 mm，部分區域有降板，走廊內有將近20根管線布置。其中排煙風管尺寸1 250 mm×400 mm，水管管徑為DN150 mm，走廊凈寬只有1 800～2 000 mm，要求凈高達到2 400 mm以上。

2）醫療小車軌道及氧氣管道等特殊專業施工滯后，常規機電專業施工時要在本就狹小的空間內為滯后專業預留空間。機電專業中存在部分特殊專業施工方案滯后情況，如醫療氧氣管道、醫療小車軌道以及凈化空調等施工方案未完全確定，導致現有系統安裝時需要為上面幾個系統盡可能預留空間，給施工前期規劃造成了一定的困難。

3）綜合各專業圖紙后，末端點位重疊碰撞處多。在各專業圖紙中，有多處的燈膜、風口、噴淋頭存在重疊碰撞，需要對精裝修方案進行深化模擬。

4）大體積超厚墻套管的精準預留預埋難。該醫院項目中某些特殊功能房間的套管，因房間特殊性和功能的要求，預埋時需要考慮特殊工藝與預埋的精度。在施工過程中若有漏埋或預埋錯誤，施工后將無法返工。

5）特殊功能房間因結構特性進場困難，需對一些大型設備的運輸進行模擬，防止后期設備進場時出現問題。

6）標準化病房精裝修方案多。該項目的精裝修方案多，業主在施工開始時還未確定方案，需利用BIM技術考慮效果與成本，為業主確定方案提供參考。

3 BIM技術的應用方案

3.1 凈高優化控制，管線綜合排布

傳統管線排布方法以圖紙為平臺去發現碰撞，并通過語言表達或簡單手繪草圖的形式交流想法，往往導致信息損失或環節遺漏，使管線綜合成為建筑施工前期最不放心的技術環節。該項目利用BIM技術對圖紙進行三維可視化，避免了信息的缺漏，保證了管線布局的合理性[1-3]。

以該項目某層走廊節點為例，該走廊寬度2 050 mm，局部有降板導致梁下凈高僅有3 300 mm。走廊上空包含14根水管。其中6根水管都為不銹鋼管材，一個尺寸DN80 mm的不銹鋼彎頭造價需要400元，一個翻彎需要4個彎頭，造價十分昂貴。排煙風管尺寸為1 250 mm×320 mm。在三維與剖面節點中，直觀發現管底距離建筑做法層的高度為2 140 mm，去除支吊架與吊頂高度后凈高為2 000 mm，不滿足走廊凈高要求（圖2）。結合圖紙發現，其中大部分管線都是有左右分支。若按照原設計圖紙走向去施工，現場實際凈高不僅會更低，并且翻彎混亂，造成成本浪費。

為保證安裝工程質量，對管線排布影響最大的排煙風管進行了修改，將其設置在該走廊管線較為空曠處，并由設計院驗算同意修改后重新出圖。

本項目的空調系統是空氣與水結合系統，利用風機盤管與新風管斜接進行室內溫度和空氣新鮮度的調控，如果戶內風機盤管與接入戶內的新風支管高度不統一，為了兩者平穩斜接便要產生翻彎，這就會影響到該空調系統的整體功能性。

所以，為了兼顧戶內凈高與功能性，門診房間內的凈高與新風管道的高度應息息相關。該走廊中新風管道尺寸為250 mm×200 mm，大部分為靠左側分支，局部左右分支，并且局部左右分支位置處管線不密集。考慮新風主管道產生的噪聲量，以及此新風主管道的橫截面不大，通過的風量相對較少，將該走廊處新風管道整體主管改入門診房間內，高度為風管頂梁下50 mm，預留保溫的空間。

將走廊中剩下的管線由上到下分成3層，第1層為消火栓、噴淋、排風管道，第2層為冷熱水、弱電橋架，第3層為空調冷熱源供回、強電橋架。其中，第2層與第3層的中間預留150 mm空間，利用這個空間將冷熱水、空調冷熱源供回、噴淋的左右分支管進行統一排布。空調冷熱源供回進行下分支容易造成氣液逆流，影響室內空調的效果，所以優先于冷熱水進行上分支。排布過程中考慮支吊架與施工檢修空間，施工檢修空間考慮中間500 mm，方便施工檢修，也為醫用氣體管線預留空間（圖3）。

圖2 某層走廊優化前BIM剖面

圖3 某層走廊優化后BIM剖面

深化后的整體效果在不影響系統功能的前提下做到了布局合理，并且方便施工檢修，管線底凈高達到2 670 mm，加設支吊架與吊頂后成形的空間高度有2 450 mm，滿足凈高要求。

3.2 為醫療專項系統預留后續安裝空間

該醫院項目由于層高較低，走廊空間較小，除10多種常規的機電系統之外，還有10多種醫療系統，而醫療系統專業方案滯后，導致在施工階段前期策劃中無法準備預留空間。

以醫療系統管線多的凈化區域走廊處管線為例，該走廊寬度2 460 mm，梁下距離建筑做法層的凈高度為2 850 mm。在常規專業機電圖紙中，該走廊中只有7根管線（圖4）。

利用BIM三維技術直觀地發現此處常規管線幾乎占據了整個走廊的空間，并且管線底部距離建筑做法層的距離為2 206 mm，加上支吊架與吊頂后凈高為2 000 mm，已很難滿足凈高要求。

考慮到此處后期還有至少4種醫療系統管線并且還有設備風機盤管，為保證此處后期醫療系統施工空間，利用BIM技術的可視性對此處風井的上下層空間功能進行分析，提出移動該走廊整個區域的排煙風管，放置在上層或下層，再從頂板或底板開口接入排煙風口的方案。將BIM問題報告與BIM體現形式的解決方案提交設計院，經設計院審查后通過，重新修改了設計圖紙并重新出圖（圖5）。

深化后的整體凈高效果相比深化前提高了200 mm，并且為后期進場的醫療氣體管線與凈化區域暖通管線預留了1 325 mm的施工空間。

圖4 凈化區域走廊優化前BIM剖面

圖5 凈化區域走廊優化后BIM剖面

3.3 末端點位優化，出具吊頂綜合圖

在該醫院項目的各專業圖紙中，有多處的末端點位存在重疊碰撞，如燈膜、風口、噴淋頭等。而該醫院項目的吊頂材料為鋁板，與常規的吊頂材料石膏板不同，鋁板無法隨意切割與填補。為保證吊頂一次成形，提高吊頂裝飾質量，通過與精裝修單位協調，對吊頂末端點位進行綜合深化，在避免點位碰撞的同時，實現吊頂施工一次成形。

3.4 大體積超厚墻套管的精準定位

該醫院項目放射科室位于地下2 層，墻體厚度1 700 mm，局部達到2 500 mm。為保證防輻射功能，套管在預留預埋時需要傾斜45°。而墻體的厚度導致套管的定位一旦出現錯誤將無法進行返工。為避免預留錯誤問題的發生，建立BIM三維模型，結合二維圖紙去核查各專業圖紙中需要預留預埋的點位，出具預留預埋深化圖紙與三維模型。在現場開工前對施工工人進行三維模型交底，并在施工支模后準備預埋階段時去復核現場的尺寸，確定現場與模型的誤差不小于5 mm時允許預埋（圖6）。

3.5 特殊功能房間的設備進場

1）直線加速器設備進場模擬。該醫院項目放射科室的建筑結構采用的是防輻射迷道設計，醫療專用CT設備長度為6 000 mm，寬度為1 800 mm，迷道區域的寬度為2 010 mm，并且路徑中有2個90°的轉角。為保證大型設備進場的質量，在建筑結構施工前便采用BIM技術對具有大型設備的機房進行運輸路線模擬。結合模擬過程中出現的問題，進行大型設備運輸路線策劃與優選，并對模擬路線中容易出現的碰撞點進行防碰撞保護（圖7）。

2）病床進出房門軌跡模擬。醫院項目的病床功能較為特殊，為保證病床在實際使用中不會產生擁擠路線以及有一個合理的曲線半徑，利用BIM技術對醫院項目中病床設備使用進行移動模擬（圖8）。