BIM 技術在機電設備安裝施工中的應用

曹 杰

機電工程設備會直接影響建筑施工的效率，其重要性不言而喻。隨著建筑行業的不斷發展，機電安裝工程管理方式也在不斷創新，尤其是建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，在施工過程中展現出極大的優勢，通過三維可視化的方式能全面管控機電安裝項目施工的各個環節，保證工程建筑的整體質量。

1 機電設備安裝項目的特點

機電安裝是工程項目施工中的重要一環，有以下2 個特點。

（1）覆蓋面大。機電設備安裝項目涉及的環節較多，包括電氣項目、給排水系統項目以及通風系統項目等，且會滲透到各個施工過程中，如設備采購、安裝與調試等環節，因此具備的通用性。

（2）項目量大，科技要求高。在大型項目機電設備安裝中，因為其對機電設備吊裝、設施測試技術的要求很高，要引入大量的新科技及新設備。因為機電設備安裝材料種類復雜、施工方法比較煩瑣，所以在機電設備安裝環節，要投入很多人力、物力，而且需要工作人員具有豐富的實踐經驗[1]。

2 BIM 技術的特點

可視化。能夠使平面設計圖紙變為三維圖形，進一步完善了構建信息。

協調性。建筑施工項目的環節較多，在此過程中會出現不同專業間的協調碰撞，特別是綜合管線、機房及管道走向路徑的深化排布等環節，借助BIM 技術可以有效解決這些問題，得到準確的數據信息[2]。

模擬性。在施工過程中對施工環節開展4D 模擬，在三維模型的基礎上加入時間維度，可以更加準確、有效地指導施工。隨著現代化科技的不斷發展，部分工程在實現4D 模擬后進一步完成5D 模擬，即在4D 模擬基礎上又加入了造價控制維度，能夠有效控制成本消耗。

優化性。BIM 技術的加入使施工各個環節更加清晰，提高了整體施工質量。

可出圖性。借助BIM 模型不僅可以繪制常規的設計圖紙，而且能通過可視化特點完善優化圖紙，進而使工程表達更為細致具體[3]。

3 BIM 技術在機電設備安裝工程中應用的重要性

BIM 技術的應用能夠使安裝施工過程更加透明化，能提前模擬施工各環節并實現動態化監管，根據相關數據合理設計工程模型且進行分析總結，可及時發現其中存在的各種問題并進行優化處理。在以往的機電設計中，各環節工作配合并不好，管線碰撞沖突等問題時常發生，需要進行二次施工，延緩了施工速度，增加了施工成本。而BIM 技術的應用可提前檢測管線碰撞情況并及時制定解決方案，大大減少碰撞問題出現的概率。另外，利用BIM 技術中的三維可視化技術能呈現施工后的建筑情況，便于工作人員及時發現其中存在的隱患[4]。同時，建筑工程涉及的環節較多，通過應用BIM 技術可以提高施工效率，保證建筑工程的順利開展。

4 傳統機電安裝施工中存在的問題

傳統機電安裝施工過程中存在一些問題，主要體現在以下5 個方面。

（1）美觀度較低。隨著社會的不斷發展，人們的生活水平也在不斷提高，對于建筑的要求也越來越高。現階段的建筑造型豐富，但仍存在一些問題，如公共區域的燈泡安裝錯位、淋浴頭安裝不合理以及地下車庫高低不平等現象，極大影響了建筑的整體美觀度。

（2）專業管線碰撞。機電工程涉及的專業管線較多，在施工現場經常出現管線碰撞的現象，較為常見的有風管與水管、水管與橋架間的沖突等，對下一項工作的推進造成了阻礙，甚至會進行二次施工拆改，增加了施工成本。

（3）預留洞偏位。預留洞是機電安裝工程極其重要的一個環節，不管是居民住宅還是綜合體建筑都會存在管道或橋架穿墻現象[5]。如果出現預留洞口偏位或未預留的現象，那么就會對后期的工作造成極大阻礙，使管線施工無法正常開展。

（4）預制加工存在問題。預制加工配件是機電安裝施工必須完成的環節之一。在傳統施工過程中，預制加工各專業配件需要提前測量配件的長度、寬度以及深度尺寸，因測量方式及管理模式都較為落后，經常出現誤差、遺漏等技術性問題，極大影響建筑的整體美觀性，同時還存在安全隱患。

（5）材料管理較難。機電安裝涉及環節較多，使用材料也較為復雜，由于材料管理模式較為單一，難以全面把控各個環節，增加了材料管理的難度。

5 BIM 技術在機電設備安裝施工中的應用

5.1 機電設備管線綜合排布

建筑機電需布設多種類型的管線，管線布設是機電安裝項目的重要組成部分，管線安裝的效率與質量對于機電安裝有決定性影響。機電安裝系統具體包含給排水系統、通風防排煙系統、供配電系統以及采暖系統等，其設計需要由多個專業合作完成。設計工作完畢后需進行管線協調工作，把每個專業的安裝圖集中起來進行剖析，明確管線相交的位置，并依照合理的次序加以調節。對于功能多樣的公共建筑，機電系統的規模較大，管線鋪設前經常要進行反復調節，綜合優化后才能確定布設方法，協調過程易產生偏差且不利于記錄。運用BIM 技術管控管道網絡鋪裝有助于科學、全面地監管鋪裝過程，妥善解決管線布設過程中遇到的問題。另外，利用BIM 技術可以再現管線布設過程，保證施工的科學性。利用BIM 技術構建的管道三維模型如圖1 所示。

圖1 利用BIM 技術構建的管道三維模型

5.2 機電設備安裝預留預埋

如果預留孔洞或預埋套管部位存在偏差，那么會導致機電設備無法順利安裝，嚴重時還會導致結構受力產生異常。一般情況下，機電系統預留預埋是依據每個專業提供的安裝圖預先埋設，僅僅根據二維平面圖匯總所有專業的信息必然會產生缺、漏、錯問題，一方面會消耗諸多資源與人力，另一方面也會因施工人員無法直觀判斷預留預埋位置能否滿足機電系統安裝需求而導致安裝費用增加。

利用BIM 技術的三維協同可視化管線綜合排布和調整模塊可以在施工前確定預留預埋的具體位置，所有專業均處在同一模型中，可以迅速、準確地了解各專業模型狀況，有利于提高預留預埋位置的準確度。通過三維建筑模型可全方位展示二維設計無法直觀看到的隱藏結構信息，從而精準定位預留孔洞的位置和尺寸，避免后期二次開鑿，并能將預留孔洞統計成清晰的列表，方便查找，有效保證施工質量。

5.3 設備安裝模擬

設備安裝模擬又稱為虛擬施工，是運用BIM 技術呈現施工的具體流程，利用電腦的匯總、梳理安裝實踐中的人員、材料與機器等信息，且能夠以可視化的方式呈現，便于安裝人員及時發現處理安裝過程中的問題。在公共建筑建設期間，施工模擬一般應用在機電設備布設和機械安裝方面。

在項目施工前期，項目相關方可利用BIM 技術分析施工計劃，改進施工流程；在機電系統安裝期間，應當高度重視管線安裝次序，若未全面了解管線的排列順序，會產生上層管線還未布設但下層管線已布設完畢的問題。

例如，某工程管線集中布設處需先將電氣橋架布設完畢后再進行水管、空調風管的裝設，但因安裝人員的馬虎，水管與空調風管先布設完畢，不能再安裝電氣橋架，產生返工問題。應用BIM技術呈現施工過程，能夠大幅降低該問題產生的概率，在動工安裝前依據施工安排模擬安裝部位，所有專業共同商討，制定最科學的安裝計劃，另外，還能夠導出可視化虛擬施工過程，指導安裝活動有序進行。

5.4 機電設備系統性施工

對地下室機電安裝工作，冷熱源機房的管線布設非常關鍵，雖然特殊管線的標高會配有剖面圖，但是二維圖與立面圖匯總后會產生諸多問題，作業人員在理解時也容易產生偏差，出現返工現象，使成本增高、工期延遲。

基于BIM 技術，在檢驗管線碰觸情況后，依據綜合管線布設校正要求，遵照管線避讓準則，科學確定管線安裝部位并確定合理的安裝次序。采用這種方法能夠加快施工速度，減小出錯概率，縮減工期，提升項目施工效果。另外，通過BIM軟件分析出混凝土墻體預留洞，可以解決設計遺漏等難題，確保項目預留位置準確無遺漏，避免施工后二次鑿洞破壞結構。

6 BIM 技術在建筑機電設備管理中的應用

（1）施工現場管理中的應用。將收集的所有數據信息直接導入BIM模型中，可及時發現施工過程中存在的隱患，推動施工工作順利開展。以往的機電安裝工作周期較長，人員流動較大，增加了工作難度。通過運用BIM 技術建立三維立體模型，可及時更新施工的情況和相關數據，減少人員間流動所帶來的影響。同時，可以在BIM 模型中導入工作計劃或設備基本信息，提升施工管理的整體水平。

（2）機電設備安裝進度管理中的應用。借助BIM 技術可以有效控制安裝進度，及時發現安裝過程中存在的問題。同時，應用BIM 技術還可以有效監管機電設備安裝過程中的資源分配，保證在規定時間內完成安裝任務。

（3）質量管理中的應用。BIM 技術在運用過程中具有優化性和協調性的優勢，可在施工前期逐一排查施工現場，發現存在的安全隱患與問題，便于工作人員及時處理，避免出現設計圖紙與施工現場實際情況不符的現象。另外，借助該技術可全面監督整個施工環節，提高施工效率，降低施工風險。

（4）安全管理中的應用。機電設備安裝施工具有一定的危險性，通過BIM技術的應用可在施工前期為相關部門提供準確信息，對下一步工作計劃的制定起到指導作用，同時還能提示安裝工作中風險較高的地方。在開展安裝工作時，可提前在計算機上進行模擬操作，檢測施工技術是否適用，若存在問題可及時更換。

另外，BIM 技術主要是通過三維圖像的展現模擬還原施工過程，可以準確清晰地看到施工過程之中的重點、難點和風險點，以便提前采取應對措施，降低了安裝工作的危險性，提高了施工的安全性。

（5）成本控制中的應用。BIM 技術貫穿于機電設備安裝的各個環節，對各個階段的施工技術以及安裝過程都起到監督作用。此外，借助BIM 技術還可以控制整個安裝環節的成本，特別是在設計優化環節，可以有效降低安裝過程中的成本消耗，確保材料成本、安裝進度以及質量達到平衡狀態。

7 結語

機電安裝是工程建設的重要內容，在機電安裝施工中引入BIM 技術，能夠有效提高建筑工程設計的適用性，從而在保證施工質量的前提下提高施工效率，保證機電安裝質量。因此，為適應現階段工程建設對機電安裝施工提出的要求，必須在施工中引入BIM 技術，解決技術上的難題，提高施工技術水平。