應用BIM技術優化醫療工程施工管理

張海波 薛旭旭

【摘 要】為優化醫療工程施工管理，我院在設計和施工階段全面引入BIM技術指導工程建設。大到單體建筑施工方案編制，小到單個復雜梁柱節點鋼筋布置，均在BIM事先模擬分析后再行施工，尤其在吊頂管線綜合排布和直線加速器室大體積混凝土施工方面，BIM技術展現出傳統施工組織方式不可比擬的精細化優勢。

【關鍵詞】BIM;施工管理;精細化管理

Abstract：Objective To In order to optimize the construction management of medical engineering，BIM technology is fully introduced into our hospital to guide the project construction during the architectural design and construction stage.No matter it is the compilation of building construction scheme or the arrangement of reinforcement of complex beam-column joints， the construction is carried out after using BIM technology to conduct simulation analysis in advance. Especially in the aspects of the comprehensive arrangement of pipelines on the ceiling and the construction of mass concrete of linear accelerator room， BIM technology shows great advantages of fine management that traditional construction organization cannot be matched.

Key words： BIM; Construction Management; Fine Management

【中圖分類號】R31【文獻標識碼】A【文章編號】1005-0019（2020）01--01

前言

由于醫療功能需求多樣化的特點，在實際建設過程中，醫用建筑的設計及施工工藝復雜，工程量較大，設計效果難以實現。而依據傳統施工組織設計方法，各生產要素的精準算量難度高，易導致預先準備不足，影響施工進度;關鍵線路施工計劃編排不合理，易導致工期保證率低;圖紙、工程聯系單、工程變更等工程資料數量多，管理難度大。再加上現階段國內施工管理水平普遍不高，傳統的施工及質量控制體系并不能保證醫用建筑的適用性和質量的可靠性，更不能滿足施工精細化管理的要求。

BIM（即Building Information Modeling）是指建筑模型信息化[1]，是一個設施物理和功能特性的數字表達，利用3D技術如實預呈現擬建項目，以實現項目的“先試后建”為核心理念。以計算機自動進行建筑信息加工處理為技術依托，為項目管理提供重要的技術支持，使每個階段要做什么，做多少，怎么做，下一步做什么等施工問題變得顯而易見。此外，通過加入進度信息及成本信息，可實現工程進度管理和成本管理，支持建筑行業業務發展需要[2]。信息化水平的提升，使得施工管理優化更全面、更精準、更高效。

1 醫療工程施工管理背景分析

1.1 我院建設項目簡介

濟寧市第一人民醫院高新區分院門診醫技樓兩側續建項目施工管理的難點主要分為建筑體量大、工藝技術復雜、設計效果難以實現等三個方面。

建筑體量大：本項目總占地面積為34000m2，分為東西兩棟獨立建筑。其中，東翼健康管理樓建筑面積為18850m2，包括放療科、核醫學科、透析中心、母嬰中心、兒童健康管理中心、日間病房、健康查體中心等功能分區;西翼急診樓建筑面積為15150m2，包括后勤辦公及設備庫房、普通急診、急診搶救、急診醫技、急診留觀、急診病房、急診培訓以及急診ICU等功能分區。兩棟建筑布置的科室較多、差異性較大，醫療功能需求各不相同，反應在建筑上表現為即使是在同一樓層平面內，樓板厚度、梁底標高、墻體定位尺寸及放射性防護等土建施工，以及強弱電、送排風、給排水、各類醫用氣體管道等安裝工程施工的差異性均較大，影響因素多，施工難度大，部分工程質量隱蔽且不可逆轉，各專業協調難度大，施工管理錯綜復雜。

設計效果難以實現：本項目采用80.4度圓弧形不規則結構，導致圓弧形外立面結構復雜，個別部分空間狹窄，室內空間不規則，如何合理進行空間布置，提高空間利用率是一道難題。此外，地上地下各樓層均與一期工程連通，連通處的施工改造及水電暖等多系統一體化整合任務艱巨。

工藝技術復雜：項目工程參數繁多，技術流程繁瑣。例如：結構工程方面：兩翼建筑所采用的主要結構構件中，柱有三種尺寸，板有六種尺寸，墻體有六種尺寸，梁有十二種尺寸，分別使用五種不同強度混凝土和十三種不同型號鋼筋制作而成。樓板按不同房間功能要求，標高及厚度各不相同，混凝土模板支撐體系質量要求高，測量放線準確度不易控制等。

1.2 BIM技術在我院的引入

我院在一期工程制冷機房建設和樓宇間綜合管線對接施工中的BIM應用經驗表明：相比于傳統施工方法，應用BIM技術可節約工程工期30%，減少返工60%，各專業施工協同效率提高80%，顯著減輕了項目管理人員的工作強度。為此，我院在二期工程中全面引入BIM技術指導施工。

2 BIM優化方案流程設計

利用BIM技術優化施工流程的關鍵在于以建筑原設計文件為藍本，建立3D幾何模型，也就是我們所說的BIM建模，然后輸入施工信息并驗證，根據驗證的結果和出現的矛盾優化施工方案[3]。

具體來說，首先，在BIM軟件內，依據施工圖設計模型、施工圖、施工組織設計文檔等創建施工方案模型，將施工組織信息與模型關聯，通過模型驗證和方案優化，形成最終的施工方案模擬模型，隨后即可按施工組織流程進行施工模擬并形成施工方案模擬分析報告，依據模擬分析報告針對工序安排、資源配置、平面布置等內容進行優化，隨即更新模型信息并形成包括施工工藝優化報告、施工進度計劃優化報告和資源配置優化報告在內的施工方案優化報告，以此進行施工方案交底和技術交底，指導工程施工。

3 BIM優化方案執行過程

在設計階段應用BIM技術優化建筑結構方案，在安裝階段應用BIM技術優化設備管線排布，在精裝修階段，應用BIM技術優化室內空間。對各個階段進行反復驗證，達到要求后再進行建設施工，保證設計效果全面實現。

施工全階段應用BIM技術進行施工進度計劃和資源配置計劃優化調整，為施工質量提供保障。在BIM軟件平臺下，高效完成建筑工程算量和施工進度編排，按照進場計劃，預先配置人員、材料和施工機械。通過動態模擬項目建造過程及場地布置情況，進行形象化的施工工藝、施工流程和施工技術交底，依據BIM模擬生成的物資需求表和進度計劃表，從材料、人員、施工器具及現場作業面四個方面進行重點把控，隨后全程跟蹤施工生產過程，與BIM模型關聯對照，進行質量查認、對比、標注、拍照、上傳等，上報建設信息，實現遠程多方協同辦公。對與進度不符的施工工藝，通過監理方、施工方、項目部三方認證，及時修正，保證現場施工持續順暢進行。

在設計階段按照項目分工，在施工階段按照專業分工，在收尾階段按照樓層進行分工。比對銷項計劃和BIM工程算量結果，分專業、按階段、分別與設計及施工人員進行反復對接，對每一樓層內所有施工項目的進度、質量、總量進行監督檢查，查缺補漏，保證建筑內各運行系統的完備性和穩定性，確保施工項目如期、保質保量完成。

4 BIM優化方案亮點分享

4.1 優化綜合管線布置，提升室內使用空間

急診樓項目除包括給排水工程、強弱電工程、消防工程、送排風工程、暖通工程等一般民用建筑安裝工程外，還有醫用氣體、氣動物流等工程。各專業設備管道數量多且排布密集，一般要在梁下1-1.5米空間內排布，施工難度大，管道、橋架、空調內機等設備易碰撞，稍有失誤將嚴重影響室內使用高度，達不到設計要求。

我院聯合設計單位和施工單位，利用BIM技術對樓內安裝工程進行管線綜合，對各專業模型進行碰撞、凈高、維修凈空間等進行了模擬檢查，通過對模擬結果的分析，在管線布置合理、吊頂凈高夠用、維修凈空間適用的前提下，將吊頂內設備橋架由原設計型鋼材質更改為吊筋橋架，滿足強度的同時，壓縮了橋架占用空間;由于吊頂內設備排布密集，原設計吊頂形式已不具備施工條件，通過BIM優化計算調整，將吊頂形式更改為增設轉換層吊頂，及時進行了設計方案變更，保證工程施工順利進行。施工進度和經濟費用翔實，以精、準、細、嚴的精細化要求實現了施工完美變更。完工后的病房層高為3米，走廊層高為2.8米，較原設計普遍提高20厘米，進一步拓展了室內使用空間，走廊寬敞明亮，病室內窗明幾凈，營造了寬敞舒適的工作和就診環境。

4.2 成功解決大體積混凝土施工難題

健康管理樓設置有放療科、核醫學科、透析中心、婦兒中心、日間病房及健康管理中心等科室。其中，位于負一層的放療科設有五間15MV直線加速器檢查室，底板厚0.6m，墻體最厚處達到3.2m，頂板最厚處為3.1m，混凝土總體用量約為3100m3，單塊頂板質量高達678噸，總質量約為7440噸。

該大體積混凝土施工方案，對混凝土模板支撐體系，混凝土澆筑和混凝土養護等施工項目提出了極高要求，傳統的模板工程計算方法進度慢，經濟性差，質量保證率低，相應的施工組織方案繁瑣低效，不能保證施工的可靠性和安全性。如此大體量的混凝土建筑，為我市首例，無可參考工程經驗，施工難度極大，安全生產責任重大。

施工中通過創建BIM技術模型及參數計算，優化了模板支撐體系腳手架布置形式、混凝土澆筑施工流程、混凝土養護質量檢測控制等施工方案。通過BIM3D模擬演示功能的應用，以三維動畫形式向施工隊伍展示了施工工藝流程，確定了混凝土澆筑方案、養護技術、裂縫控制技術及混凝土水化熱監控技術要領。在保證安全性的前提下，實現了材料選擇經濟適度，施工組織合理，質量監控精準，在完全遵循原設計的前提下，節約了成本，縮短了15%的進度工期，有效避免了施工安全隱患，以精、準、細、嚴的精細化要求實現了直加室大體積混凝土施工。施工質量得到了監理等各方認可，該施工方案在專家論證階段被給予了充分肯定，也在中建系統年度評選中斬獲了一等獎。

5 感悟

醫療功能需求多樣化的特點，決定了未來醫用建筑的發展方向必然是精細化的。作為程序化、標準化、數據化和信息化的手段，BIM以數字化三維技術進行信息加工可如實呈現建筑對象特點，將目標分解、細化，并準確切中要點，抓住施工中的關鍵問題和薄弱環節，分階段實施各分部分項工程。將施工管理的規范性和創新性相結合，對完成后的各階段性體系進行完善，并牽動修改關聯工程，直至全系統整合完成。

將BIM技術這一精細化手段應用于醫療工程施工管理，可降低工程建設難度，提升管理層次和管理的精細化，達到設計效果，最終可實現醫療功能的準確定位。

參考文獻

孫成雙，江帆，滿慶鵬.BIM技術在建筑業的應用能力評述[J].工程管理學報，2014，28（03）：27-31.

鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術研究與應用現狀[J].結構工程師，2015，31（04）：233-241.

呂懷雷.BIM技術在建筑工程管理中的優化應用[J].住宅與房地產，2019（18）：126.