BIM 機電管線綜合設計控制要點與安裝施工要點分析

姚宇寧，王園

（中建市政工程有限公司，北京 100073）

1 引言

由于施工部門施工成本的增加，以及業主對施工要求的提高，施工單位在機電設備安裝過程中不再只是以實現系統功能為目標，更多的是考慮如何優化建筑外觀、提高建筑施工效率等方面，同時尊重相關規范和業主的要求，確保建筑質量并最終實現利潤最大化。與之前基于CAD 圖紙相比，采用三維可視化信息協作BIM 技術對機電綜合管道進行自動檢測，能夠保證機電設施建設的質量、成本和進度，提高項目管理水平，是實現管道優化布置的高效方法。本文對BIM 機電管線綜合與安裝施工中的注意要點進行探討與分析。

2 機電管線綜合安裝概述

機電工程管線有多種類型，主要分為以下幾類：

1）專業通信系統：包括廣播、電話、網絡和特殊通信系統。

2）集成監控系統：包括點信號線、SCADA 和BAS 系統線路的電源監控。

3）消防系統：包括阻燃電流管道、噴淋系統、消防橋、起泡器管道、消防水化管道等。

4）供電系統：包括電氣照明通道和電纜橋架。

5）暖通空調系統、冷凝冰、排氣管、空調及回水管、空調及送風管[1]。

機電設備安裝時，管道的綜合設計是決定工程質量的關鍵。施工過程中，總承包商在機電設備安裝的綜合規劃中起主導作用。施工前，總承包商收到各專業設計圖紙后，應盡快派專業工程師對圖紙進行審查，了解各專業管道設備的安裝地點和要點。在設計階段，標記需要插入的間隙和部件，向分銷商提供有針對性的技術信息，并提醒分銷商注意中心預埋件，防止由于鉆孔和預埋件的缺失以及錯誤結合，無法按照布局設計要求完成施工。機電管線的安裝時間通常在土建施工與裝飾施工期間交替進行，在建筑精裝修相應節點結束前，逐步完成設備的調試、驗證和全面驗收。機電管道安裝的綜合技術是對所有通風空調、電氣、給排水、消防等管道進行合理調節。

3 BIM 機電管線綜合優勢

3.1 深化設計

傳統的設計方式很難實現建筑工程單個專業的詳細設計。基于BIM 技術，可以建立建筑的仿真模型，基于該模型進行機電專業的詳細設計。可完成多專業管線碰撞檢測、管道故障檢查和預留孔協調工作，避免施工階段因碰撞、不符合凈高或產生設計變更造成的施工延誤或成本增加。

3.2 直觀化各管線關系

使用Navisworks、Project Navigator 和其他模型軟件可以設置管道之間的沖突規則、類型和相關參數，完成不同專業管道碰撞檢驗的公差參數。碰撞檢查后，相關設計人員通過軟件對碰撞結果進行分析，并對碰撞點進行分組，以清晰的顏色顯示或隔離顯示碰撞點。碰撞點分組后，會將碰撞點指定給每個設計師進行重新設計。

3.3 工序及施工模擬

現場各機電分銷商的安裝施工過程中，交叉作業不可避免，而利用BIM 技術可提前進行虛擬設計。在數字模型中，可以模擬每個階段的施工過程和重要節點的施工過程；比較不同設計和施工過程安排的可實施列表，以優化決策。施工工藝和設計模擬可避免后續施工的拆除和修改，減少因信息不對或不同專業之間理解不一致而導致的技術錯誤，減少再加工，節約施工成本。

4 BIM 機電管線綜合與安裝施工要點

4.1 綜合管線圖紙圖層管理

機電專業（供水和排水、電氣、空調、供暖和通風等）的各項設計中，要做好本專業的設計管理工作，為深化綜合管線設計創造條件。在每個專業的不同系統中，使用不同的管道層，通過打開和關閉管道層的操作來管理每個專業中的管道設計。各專業管道應使用不同的顏色，以便于在全面深化管道設計的過程中識別不同系統的管道，提高工作效率。所有圖紙的線性比例、字體和高度應一致，以確保大型管道的一致性和美觀性。表1 顯示了某綜合管線深化設計給排水專業部分圖層。

表1 綜合管線深化設計給排水專業部分圖層

4.2 前期準備

為了優化機電一體化管道的施工，前提是要建立各專業的合作機制，為施工和后續檢測做好準備。以圖1 為例，通過CAD軟件預先繪制施工圖，包括網格尺寸和高度數據，將其引入計算機系統，生成BIM 模型，處理CAD 圖紙中標記的數據和具體細節參數，并將每個內容元素轉移到統一位置，在Revit 軟件中導入模型以實現網絡的統一，確保管道布局的一致性。

圖1 綜合管道

4.3 綜合排布

4.3.1 初步排布

找出管道布置最復雜位置，繪制其截面，并為截面命名。然后調整管道在圖紙中的位置，并結合其他位置的截面名稱預先確定管道分類原則。布局原則是遵循圖紙的一般原則，即管道的上下位置、布局層數、規避順序等。

4.3.2 圖紙細化

根據建筑結構高度、精裝修吊頂高度、管線高度、機電管道尺寸、保溫厚度等設計規定參數，并結合相關專業施工規范細化各管段名稱中的管道施工維度。如果相關部分有天花板，則應在此階段檢查天花板的設計高度。

4.3.3 平面調整

根據調整后縱斷面反映的尺寸參數，對該平面圖進行調整，形成第一個可跟隨施工一起繪制的擴展布置圖。圖中管道的信息和尺寸應完整。

4.3.4 出圖

圖紙確認后，相關單位可與甲方和設計院進行溝通，打印施工藍圖；經甲方和設計單位確認后簽發，形成正式的建筑設計圖，該圖也可作為工程最后階段的施工圖[2]。

4.4 管線設計控制要點

4.4.1 管道設計

管道設計過程中，應遵循以下原則：（1）大管優先原則。由于小管道造價低，安裝方便，而空調通風管、排水管、排煙管等大截面大口徑管道占用空間大，故在平面圖中應優先布置。（2）金屬管道避讓非金屬管道。因為金屬管道更容易彎曲、切割和連接。由于生活污水、糞便污水排水管、雨水排水管、冷凝水排水管均采用重力排，因此，水平管段必須保持一定的坡度，這是排水順暢的充分必要條件。（3）低壓管避開高壓管，因為高壓管成本高；電氣需要避熱、避水，不宜在熱水管上方和水管下方垂直布置電線；消防水管避開冷凍水管（管徑相同），因為冷凍水管具有隔熱性，這有利于工藝和成本造價。

4.4.2 避免穿墻作業對管線造成損傷

為了防止在管壁處理過程中損壞管道，必須采取堵塞措施或在管道外部安裝防護罩。由于管道的專業類型不同，采取的保護措施也不同。例如，當管道被大直徑堵塞時，墻體開口應先冷凝，然后填充材料。

4.4.3 線路不宜過長

在施工過程中，如果線路較長，可采用伸縮線路的方法。不同專業的管道使用的材料不同。例如，進料和加熱管道通常選用金屬材料。如果管道形狀發生變化，應在相應位置安裝延伸接頭，以確保延伸長度符合施工標準。

4.5 管線平面定位

管道表面根據層次和相關性，按照一定的順序和流程進行定位，以確保每個環節互不沖突，并且能夠根據標準生產不同類型的管槽和部件。同一類型的管道必須居中放置，支架必須以標準化方式放置。此外，應充分考慮管道的具體類型、外形尺寸、保溫溫度和支撐尺寸以及預留管道的位置，進行全面詳細分析。

4.6 管道綜合排布

排水管必須滿足坡度要求，盡量減少與其他管道交叉的水管和排水管。給排水系統應安裝在靠近管束底部的位置；主風管厚度一般為0.8 m，這樣就可以將主管道分層安裝在一個平面上，并對密集管道的疊加進行適當的調整，使業主各戶型之間管道的交叉問題得到有效解決，防止后續復工。

4.7 現場復核

在檢查管道施工的基本要求和建筑物的路線條件后，應結合現場重新檢查管道線路布置圖。驗證現場安裝情況是否符合設計要求、施工進度以及工藝的可行性；特別是主要節點和構件，如穿墻的大口徑管道、轉角處建筑物的空間和結構是否符合要求；管道施工是否符合泵房、空調房、能量轉換和分配室、一般消防等重要設備和管道集中的位置條件。避免在施工過程中與建筑物結構發生沖突或專業管線之間發生碰撞，影響施工周期和施工效率。

4.8 問題整改與跟蹤

根據BIM 管道綜合分析結果的簽字版本，問題責任方應發布整改單（管道拆除和改造），規定整改結束時間，各方應共同監控改進情況，以確保BIM 管道的總體結果落實到施工和安裝中。

5 結語

目前，BIM 技術應用越來越廣泛，在機電安裝工程中發揮著越來越重要的作用，已成為機電安裝工程施工的重要工具。本文分析和介紹了BIM 技術在機電設備安裝中的應用，認為使用BIM 技術能夠使機電裝置的施工過程更加高效，有助于提高施工質量，減少返。未來，BIM 技術將更加廣泛地應用于各個方面，進而幫助機電安裝工程的精細化施工。