BIM技術在醫院項目管線施工過程中的應用研究

李建棟　楊震櫻

摘要：BIM技術在醫院項目和管線工程施工過程的應用研究，能提高醫院項目管線施工質量，保證后期檢修和維護效率。以某醫院擴建工程為例，分析其管線工程的設計要求、施工環境和施工方法，提出BIM技術的應用規劃，建立BIM技術應用流程，分專業總結BIM技術應用實踐過程，以期BIM技術在管線工程的應用提供了一定的參考。

關鍵詞：BIM技術;管線施工;醫院項目

隨著物質生活水平的提高，人們越來越注重身體健康和醫療資源。醫院作為病患就診與醫護人員開展工作的基本場所，具有功能需求多樣、建筑系統復雜、施工質量要求高的特點，因此對醫院項目建設進行綜合管理尤為重要。

BIM技術是收集并融合與建筑項目有關的各種數據的異性信息。由于其項目管理可協調、建設過程可模擬、施工方案可優化、建設信息可視化等優勢，在醫院項目建設管理中有非常重要的應用價值[1]。

1 BIM技術在醫院項目中應用分析

BIM技術在醫院項目中有了不少應用。美國加州太平洋醫療中心應用BIM技術，用原來的70%空間就實現90%的功能，提高了建筑平面的使用效率[2]。北京新天壇醫院建設項目應用BIM技術進行碰撞檢查與管線優化、三維可視化出圖、機電系統校核等功能，大幅度的降低了成本[3]。根據醫院的特殊性，研究者Michael Phiri[4]制定了醫院項目BIM技術結合的應用路線圖，提出了醫院信息模型HIM（Healthcare Information Model）。BIM技術還可通過對整個項目進行三維立體化的展示，讓醫生、護士、運行維護等非建筑專業人員可以直觀地了解建筑物的平面布局、管線走向和功能項目，從使用角度論證施工方案，提出施工建議，讓項目建設和實施更有效。

2 BIM技術在管線工程施工中的應用要點

2.1 施工準備階段的應用

在管線工程施工準備階段主要應用可以分為基本建模、碰撞檢查、管線綜合三項。（1）基本建模。建模者把CAD圖紙、施工組織設計、施工方案等既有的基本信息進行BIM數據的重建，根據自身經驗對本專業的不合理的地方進行優化，保證施工能夠順利進行。（2）碰撞檢測。完成了個專業BIM模型之后，按照統一制定的標高和軸網，通過軟件如Revit中的“碰撞檢查”功能，自動檢測各專業之間的碰撞關系，方便施工人員判斷和修改。（3）管線綜合。在BIM碰撞檢測后，在保證醫院項目的特殊規范和要求的前提下，對全專業管線進行綜合優化。管線綜合時考慮專業施工和后期運維，能實現方便安裝、易于調試檢修的目的[5]。

2.2 施工組織階段的應用

BIM技術在本階段的應用主要包括材料管理、協調施工、信息交互等方面。（1）材料管理。醫院項目管線專業較多，材料管理工作量大。BIM建模對材料參數定義，工程技術人員可以按專業、類型、規格、區域、進度等不同的需求進行提取，方便材料組織采購和應用管理[6]。（2）協調施工。基于BIM全專業模型的深化設計，能夠減少60%以上的因溝通不及時而引起的返工整改[7]。對本專業技術人員進行的BIM可視化交底、指導施工，能夠進一步提高施工質量和精度。（3）信息交互。在BIM技術的應用中，施工信息交互包含了專業間和部門間的交互。各專業和部門間通過BIM模型對施工過程中人工、材料、機械、技術、環境等方面的信息進行交流和跟蹤記錄，方便不同專業人員的了解，也有利于集成BIM竣工模型。

2.3 竣工運行階段的應用

管線竣工后，如果將BIM模型和智能計算系統數據關聯，可以直觀的為機電設備安裝和試運行提供信息反饋。此時的BIM模型就可以當作支撐醫院硬件系統運行的大型數據庫，是對機電和醫療各專業系統進行日常巡查、維護、檢修的依據[8]。

3 項目案例

3.1 工程概況

某醫院工程項目一幢九層框剪結構建筑，總建筑面積為18633.49平方米，包含地下室二層，建筑面積為4349.47平方米。本工程屬于一類建筑，設計耐火等級一級，設計合理使用年限為50年，抗震設防烈度為七度，屋面防水等級為一級。管線工程主要布置在中間通道中。

3.2 管線工程施工難點

（1）管線系統多。管線工程包括給排水、暖通、電氣三個專業。給排水專業分為生活給水、熱水、排水等6個系統。暖通專業有各功能用房的空調、氧氣、排風等5個系統組成。電氣專業包含了照明、智能、病房呼叫等21個系統。各種系統分別由專業的分包單位完成。（2）管線施工難度。本工程與原病房相連，主體為框剪結構，部分采用了PC裝配式和鋼結構。在這些結構中，管線工程要采取套筒預埋、施工后結構開洞、預制時洞口預留、高強螺栓連接等配套施工方式，給施工提高了難度。管線施工單位要根據結構施工進行預判。（3）施工環境狹小。工程施工現場與建筑物占地面積比小于1∶3，材料堆場空間有限。東側已建有投入使用的醫院住院樓，施工現場的文明施工、噪聲控制、粉塵控制、夜間施工等是本項目管理要點。因此管線工程盡量采用場外加工、現場裝配施工的方法。

3.3 BIM技術應用方案設計

（1）BIM應用整體規劃。雖然管線專業較多，從BIM技術應用成本角度出發，本項目對給排水全部專業、暖通全部專業和電氣橋架部分進行BIM深化應用。在管線工程施工時，利用Revit等BIM軟件的功能，根據不同專業的施工要求和實際情況，確定BIM技術應用精度等級。在人員投入方面，項目部成立由結構、給排水、暖通、電氣四個專業BIM工程師組成的BIM應用小組。小組設置負責人1名，協同各專業之間的關系。派出給排水專業BIM工程師作為現場駐場代表，協調現場施工，收集施工信息。（2）應用流程。BIM技術的應用工作根據應用內容、工程精度、專業實際情況，事先統一協調，可以分樓層、房間展開。（3）關鍵點控制。建立樓層軸網：BIM建模以建筑施工圖中的樓層和軸網為基礎，建立BIM模型應用的標高和軸網，共享給各專業進行協同建模。各專業建模師在專業建模前，先要核對樓層和軸網，沒有問題后方能開展本專業BIM建模工作。碰撞檢測：碰撞檢測包括專業內自我檢測和綜合檢測。綜合檢測暴露BIM規劃和分專業建模過程中的各種問題，通過專業統籌協調會，對BIM建模標準進行二次規劃，在專業內調整碰撞的信息。管線綜合：對專業內調整合格后的二次碰撞檢測的深化調整。本次調整需要BIM應用小組負責人或BIM應用現場負責人根據各自情況跨專業優化。優化后的模型作為后期施工實施和運維管理的基礎。

3.4 管線施工BIM實踐

管線工程的BIM應用前，首先給暖通、電氣、給排水三個系統給定一個空間區域（具體詳見下表），精確定位管線的穿過各類墻體的位置、大小和形狀。然后在進行分系統建模，減少碰撞和管綜的工作量。

（1）暖通系統應用。暖通系統BIM技術應用前，首先檢查系統的完整性、風管信息標注是否正確等信息。然后先統一布置風口，再進行繪制主風管、支風管，檢查主風管是否和風口連接。風管布置以梁底標高為最高點進行布置。空調系統中還包括冷凝水的排水管。排水管布置考慮排水順暢性和保溫層的施工位置。暖通系統構件較大，本項目的構件采用工廠加工現場組裝的模式施工。在實際施工中暖通系統BIM應用建模精度選擇為LOD300。由專業工廠根據BIM出圖自行進行深化設計。在工廠深化設計和現場組裝前，項目BIM負責人利用BIM綜合模型進行了兩次技術交底。施工完成后BIM現場負責人對照深化設計圖和現場情況，收集了風管的實際施工信息，保證后期快速維修。（2）電氣系統應用。電氣系統BIM技術應用分為強電橋架系統和弱電橋架系統。公共區域的電氣橋架BIM應用精度為LOD300，施工過程中對裝配式構件、設備機房和ICU病房進行BIM技術單獨的應用，精度以LOD400為標準。醫院項目的弱電系統較多，而且其弱電系統的高要求，為了避免電磁場效應，本項目對弱電橋架和強電橋架交接地方進行了重點審查。首先是通過BIM模型找出標出相應位置，然后組織各系統設計專業進行三維會審和現場修改。本工程調整強弱電交接5處，提高了后期弱電系統使用效果。其次通過三維模型，由專家圈出了檢修意見，提供給裝修設計單位進行檢修孔的設計。本工程采用了裝配式構件，其電氣BIM技術應用是在管線綜合圖的基礎上，與裝配式構件結構統一深化設計，準確定位預埋管線，應用進度為LOD400。（3）給排水系統應用。本系統是BIM應用的重點，包括了噴淋、消火栓、生活給水、雨水、排水等系統。根據BIM應用整體規劃按照“排水→雨水→噴淋→消火栓→生活給水”流程。其中醫院項目專用的氧氣系統和本環節的生活給水系統一起布置。給排水系統管線材料較多，絲扣、防護等加工工藝復雜，是發揮BIM技術的作用，建模精度按照LOD350為標準，并出具詳細的加工圖，提供給現場加工。

4 結語

本文針對醫院項目的管線施工角度，首先分析BIM技術在國內外醫院項目的應用和管線工程中的應用，結合某醫院的實際情況，尋求BIM技術在該工程施工過程中的應用價值。然后經過規劃、流程和標準的編制，展開BIM技術應用研究。最后從暖通、電氣、暖通三個系統對管線綜合、結構配合和現場施工進行了實踐，解決了工程實際困難，具有一定的參考價值。下一步的工作將從細化的BIM建模、數據加工、信息反饋的流程建立體系，完善BIM技術在醫院項目管線工程中應用體系。

參考文獻：

[1]葛荻，姚雪梅.基于BIM技術下的醫院基建管理初探[J].城市建筑，2019（03）：156157.

[2]Lostuvali B，Love J，Hazleton R.Lean enabled structural information modeling[M].IGIGlobal，2010.

[3]高明杰，何青.BIM技術在北京天壇醫院工程項目管理中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2016，8（02）：3843.

[4]Michael Phiri.BIM in healthcare infrastructure：Planning，design and construction[M].London：Institution of Civil Engineers，2016.

[5]位陽.BIM技術在醫院機電管線中的設計應用[J].建材與裝飾，2020（09）：148149.

[6]王琛.BIM技術在建筑工程施工管理中的應用研究[J].中華建設，2018（01）：148149.

[7]梁承龍.BIM技術在南寧某門診綜合樓的應用研究[J].工程技術研究，2019（15）：2021.

[8]張超.BIM技術在醫療建筑消防設施運維模型構建中的應用[J].工程與建設，2020（01）：8183.

基金項目：本文系浙江省教育廳高等學校訪問學者教師專業發展項目《BIM技術在醫院項目管線施工過程中的應用研究》研究成果之一（項目編號：FX2018111）