采用BIM技術(shù)的墻體孔洞預(yù)留施工技術(shù)研究

蔡菁 申帥

中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，中國·四川 成都 611130

1 引言

對于城市地鐵站后裝飾裝修工程而言，與機電安裝施工聯(lián)系最緊密的便是砌筑工程施工，而砌筑工程需要考慮到風(fēng)、水、電、供電、軌道、接觸網(wǎng)、常規(guī)機電、通信通號、AFC、綜合監(jiān)控、屏蔽門、電扶梯、安防系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)等多達十幾個專業(yè)的接口預(yù)留孔洞，對各專業(yè)工程技術(shù)人員也是個艱巨的任務(wù)現(xiàn)在依托BIM 模型所建即所得特點、借助三維模型進行方案展示極大地提高溝通效率，方案通過后輸出含構(gòu)件位置、高度、尺寸、材質(zhì)等參數(shù)交底圖助力現(xiàn)場施工。

2 傳統(tǒng)孔洞預(yù)留工藝特點

2.1 缺乏嚴(yán)格的圖紙審查

地鐵內(nèi)建筑體型龐大，功能復(fù)雜，內(nèi)部各系統(tǒng)專業(yè)比較常規(guī)建筑更為復(fù)雜，在設(shè)計和施工過程中，因經(jīng)驗不足會產(chǎn)生很多不合理之處。設(shè)計人員對地鐵建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與機電安裝與裝修方案間的綜合考慮不夠細(xì)致；現(xiàn)場施工人員對藍圖的審定往往局限于本專業(yè)的單獨分析，難以以綜合管線的角度對所有管線進行分析，進而導(dǎo)致實際施工中無法避免的管線碰撞以及紛繁龐雜的協(xié)調(diào)工作，致使現(xiàn)場施工進度難以推進，施工質(zhì)量難以保證。

2.2 多專業(yè)交叉，協(xié)同難度大

地鐵施工中除結(jié)構(gòu)、建筑、風(fēng)水電專業(yè)承包商外還包括牽引供電系統(tǒng)承包商、通信信號系統(tǒng)承包商、接觸網(wǎng)及環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)承包商、AFC、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)承包商、自動扶梯承包商、電梯承包商、屏蔽門系統(tǒng)承包商、氣體滅火系統(tǒng)承包商、廣告燈箱、公共區(qū)裝修施工單位，各種單位的管線、設(shè)備等預(yù)埋件均需要進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理，傳統(tǒng)的方式容易造成管線的遺漏，現(xiàn)場施工碰撞等情況而運用BIM 技術(shù)可以確保預(yù)埋件、預(yù)留孔洞不漏設(shè)、不錯設(shè)，位置、數(shù)量、尺寸大小符合設(shè)計及后期使用要求[1]。

2.3 技術(shù)交底不透徹

傳統(tǒng)施工進行技術(shù)交底時，多采用文字描述結(jié)合施工照片進行交底，直觀性差，難以透徹地把技術(shù)要點、施工順序傳達給各級施工人員，致使相關(guān)施工操作人員在進行實際施工作業(yè)時屢屢出現(xiàn)與交底偏差的情況。

3 BIM 技術(shù)在孔洞預(yù)留預(yù)埋中的應(yīng)用

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)的出現(xiàn)可以有效地解決傳統(tǒng)施工方法中的不足與缺點。其優(yōu)點是三維可視化、可協(xié)調(diào)性及可模擬性。運用BIM 技術(shù)應(yīng)用于某地鐵車站項目中，該項目車站是福州地鐵6 號線壺井站位于規(guī)劃道慶路與規(guī)劃金鶴路十字交叉口，沿道慶路東西向設(shè)置。車站有效站臺中心里程為SK29+803.903。車站總建筑面積12308 m2，車站設(shè)有2 組風(fēng)亭及A、B、C、D 四個出入口[2]。

車站為地下二層島式車站，地下一層為站廳層，地下二層為站臺層；站臺寬度為11 m，車站規(guī)模212 m×18.3 m（內(nèi)凈）。車站內(nèi)凈總長212 m，標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈總寬18.3 m。車站總建筑面積12308 m2，其中主體8647 m2，出入口通道及外掛附屬3661 m2。

3.1 利用BIM 技術(shù)進行模型創(chuàng)建

BIM 建筑模型的重要意義在于其涵蓋建筑設(shè)施內(nèi)的所有專業(yè)信息的特點，同時又可以以三維具象化的形象傳遞信息。其運用的范圍在于全生命周期的各階段，核心量體的BIM 模型能夠作為所有運用的基礎(chǔ)，在各個階段中上載與下載各種不同的建筑信息，提供最完整的服務(wù)。因此，建筑師本身會匯集各設(shè)計時間與施工階段的BIM 模型，包括量體、系統(tǒng)與組件等內(nèi)容，在設(shè)計的不同階段中結(jié)合至核心量體上提供討論，在施工的不同階段提供施工的依循、設(shè)備安裝的參考，在項目竣工階段核對現(xiàn)場與圖紙的統(tǒng)一性，進而在完工時提交運行和維保單位進行后續(xù)營運階段的應(yīng)用。

直觀來說，BIM 模型是一個可視化、可查詢又可以拓展刪減的建筑信息數(shù)據(jù)庫。而與CAD 模型比較，兩者主要的區(qū)別在于BIM 模型軟件平臺對各種類型的建筑，有各種信息化的數(shù)據(jù)中心。比如，組成BIM 模型的基本元素是族模型，族模型自身不僅可以輸入幾何尺寸，更可以輸入各種參數(shù)，設(shè)備可以輸入功率、電壓等級、接線尺寸，甚至可以標(biāo)注出廠廠家、出廠日期等信息。這樣一來，模型就不僅是一個簡單的可視化物體，而是一個在可以完全代表實物的真實模型，這對模型的應(yīng)用有著深刻的意義[3]。

利用BIM 技術(shù)對地鐵車站內(nèi)所有專業(yè)進行模型創(chuàng)建，對管線布局進行碰撞檢測，對碰撞管線進行深化設(shè)計，使各專業(yè)管線的位置、標(biāo)高合理布置，與此同時，這個過程使地鐵車站內(nèi)各專業(yè)進行了一次模擬協(xié)同，保證了后期施工中所有管線不遺漏。

采用各種手段對施工圖紙分專業(yè)進行繪制模型，深化各專業(yè)管線布置，原則上的分層由上至下為：強電—通風(fēng)空調(diào)風(fēng)管—弱電—氣體滅火—多聯(lián)機冷媒—冷凍供回水管道—給排水消防管道，具體優(yōu)化原則應(yīng)及時與設(shè)計院、業(yè)主、監(jiān)理進行溝通確定，完成優(yōu)化后進行墻體預(yù)留出圖。

3.2 碰撞檢查

地鐵車站站后工程綜合管線涉及的專業(yè)主要包括結(jié)構(gòu)、建筑、高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC 等，這些管線錯綜復(fù)雜，如果無法協(xié)調(diào)這些管線分層路徑，將對現(xiàn)場施工進度產(chǎn)生巨大困難[4]。因此，在進行施工作業(yè)前，采用BIM 技術(shù)對車站所有管線進行綜合深化設(shè)計，利用BIM 軟件的可視化優(yōu)點及碰撞插件，對創(chuàng)建的上述各專業(yè)的管線進行碰撞檢查，對檢查完成后發(fā)現(xiàn)的各類型的管線碰撞進行分析調(diào)整。

碰撞檢查是指在利用BIM 技術(shù)對車站各專業(yè)模型（高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC 等）在施工作業(yè)空間內(nèi)的碰撞沖突。地鐵站后工程管線種類眾多、各專業(yè)管線相互交叉，施工過程中很難完成緊密配合，相互協(xié)調(diào)。

利用BIM 軟件的強大功能，對管線模型進行碰撞檢查，再利用BIM 模型的可視化有點進行管線調(diào)整，最終完成對車站綜合管線的優(yōu)化和調(diào)整[5]。

3.3 管線優(yōu)化

利用BIM 軟件平臺的碰撞檢測功能，根據(jù)各專業(yè)管線發(fā)生沖突時，有壓管避讓無壓管，小管線避讓大管線，施工作業(yè)難度低的避讓施工難度大的，再考慮管線間距以及安裝操作與檢修空間，較后結(jié)合實際綜合布置避讓原則，加快各專業(yè)人員對圖紙問題解決效率[6]，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質(zhì)量，確保施工工期，還節(jié)約大量的施工和管理成本，也為現(xiàn)場施工及總承包管理打好基礎(chǔ)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

3.4 BIM 技術(shù)墻體預(yù)留孔洞出圖

對已深化設(shè)計完成的管線圖紙，采用BIM 軟件的孔洞預(yù)留插件，對管線所過墻體進行開孔，利用BIM 軟件中與CAD 關(guān)聯(lián)的特點，導(dǎo)出施工平面圖指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

3.5 技術(shù)交底

利用BIM 軟件可以導(dǎo)出三維示意圖的特點關(guān)鍵，對作業(yè)對進行三維交底。作業(yè)隊伍隊組根據(jù)導(dǎo)出的平面圖紙進行施工，在砌筑墻體的過程中，利用孔洞預(yù)留圖紙，對墻體的預(yù)留預(yù)埋進行精準(zhǔn)施工，貼好標(biāo)簽，以便相關(guān)的專業(yè)管線施工時按照嚴(yán)格按照深化設(shè)計進行[7]。

各專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)BIM 技術(shù)的可視化，對施工管理人員及施工人員進行施工過程與方法進行模擬現(xiàn)場三維交底，使現(xiàn)場施工不再僅僅依靠平面圖紙，提高認(rèn)知度，避免因理解不當(dāng)而造成的返工現(xiàn)象，加快施工速度，提高現(xiàn)場工作效率[8]。

圖1 深化設(shè)計后導(dǎo)出的孔洞預(yù)留CAD 圖

4 結(jié)語

（1）利用BIM 技術(shù)對地鐵站內(nèi)管線工程進行模型創(chuàng)建，在資料收集階段就可以避免相關(guān)專業(yè)的遺漏情況，并且可以大大降低協(xié)調(diào)工作的工作量。

（2）結(jié)構(gòu)、建筑、高壓、低壓、弱電、消防、綜合監(jiān)控、給水排水、通風(fēng)空調(diào)、氣體滅火、AFC之間的模型碰撞，優(yōu)化碰撞位置，提前解決墻體砌筑過程中孔洞的預(yù)留預(yù)埋問題，大大提高應(yīng)用過程中的工作效率。

（3）現(xiàn)場設(shè)置材料管線及砌筑工程集中加工區(qū)域，加工效率顯著提高，降低了各種材料的損耗，作業(yè)垃圾統(tǒng)一處理，安全文明施工顯著提升。

地鐵墻體砌筑工程管線孔洞預(yù)留一直是困擾施工方的一大難題，直接影響管線安裝的質(zhì)量和效率。本文針對地鐵施工作業(yè)中管線孔洞預(yù)留難點，利用BIM 技術(shù)實現(xiàn)三維可視化、可協(xié)調(diào)性及可模擬化的優(yōu)點，把BIM 技術(shù)應(yīng)用到地鐵裝飾裝修工程的管線孔洞預(yù)留中，克服了傳統(tǒng)施工方法的不足。結(jié)果表明，采用BIM 技術(shù)應(yīng)用可以有效針對砌筑施工中空洞預(yù)留的施工難點，簡化了現(xiàn)場協(xié)調(diào)工作的內(nèi)容，提高管線安裝施工質(zhì)量及效率，節(jié)約工期，解決了地鐵砌筑工程施工中管線孔洞預(yù)留這一技術(shù)難點。