基于BIM技術的管線密集區域管道綜合排布研究

摘要：為了提高機電安裝工程管線密集區域的施工進度及施工質量，基于BIM技術對管線密集區域進行管道綜合排布技術進行研究。在機電安裝工程施工前，利用BIM技術相關軟件將各專業圖紙進行建模，通過碰撞檢查對管線密集區域各專業管線進行二次優化排布。對二次優化后模型進行凈高分析，在凈高滿足設計要求的前提下能夠盡可能提高空間利用率，并且通過軟件對管道支架進行受力驗算，確保支架經濟合理，安全可靠。最終確定各專業管線位置標高，導出平面圖及復雜節點剖面圖用于指導現場施工。應用BIM技術，不僅有利于快速、高效完成管線復雜部位的施工任務，同時有利于節約資源，提高施工質量和觀感質量，并可為后期運維階段提供可靠保障。

關鍵詞：BIM技術；機電安裝；模型建立；管線優化；碰撞檢查；凈高分析

0 " 引言

目前，建筑工程施工通常是按設計院提供的設計圖紙進行施工，但由于建筑機電各專業圖紙都是由不同人員設計的，平面設計圖未能規避風險，導致在施工過程中各專業管線交叉作業多，施工困難。尤其機電安裝工程，可能各專業施工隊伍不是一批人，加上各專業施工進度快慢不同，導致工程進度緩慢，材料不能合理利用，成品觀感差，項目人員協調管理工作量大。

建筑機電工程中的地下車庫、公共走廊及設備機房等部位，管線密集、空間有限，工程量占全部機電工程比例大。機電工程施工過程中，往往因機電各專業圖紙分開設計，各專業施工班組不同施工，導致機電安裝工程各專業安裝時交叉作業多，施工配合困難，尤其在管線復雜區域，安裝更為困難。

為了提高機電安裝工程管線密集區域的施工進度及施工質量，本文基于BIM技術對管線密集區域進行管道綜合排布技術進行研究。應用BIM技術不僅有利于快速、高效完成管線復雜部位的施工任務，同時有利于節約資源，提高施工質量和觀感質量，并可為后期運維階段提供可靠保障。

1 " 工程概況

我單位施工的某學校項目對工程質量要求高、工期緊，地下一層走廊部位寬度2000mm，凈高4500mm，需要在2800mm的范圍內進行精裝修吊頂，走廊內最大的梁高800mm，如果將其中的燈具安裝空間和龍骨扣除掉，可能導致機電管線實際的安裝空間不足。同時該位置設計了150mm的采暖管4根、150mm的噴淋管道2根、100mm的消火栓管道1根，400mm×200mm、300mm×200mm橋架各1組，800mm×400mm的風管1組，65mm給水管道1根，施工專業較多，管線復雜，空間狹小，各專業管線的布設困難。

2 " 基于BIM的管線復雜區域綜合排布流程

BIM技術簡單來說，就是利用軟件將建筑物以模型的形式展現出來，并且對這個模型賦予自身的信息數據。人們利用模型信息數據完善建筑，可為建造出更為舒適合理美觀的建筑物打好基礎，從而提高居住、生活的舒適度。

基于BIM的管線復雜區域綜合排布流程見圖1。其具體流程如下：施工準備→熟悉各專業圖紙→分專業建模→全專業模型整合→模型一次優化→模型碰撞檢查→模型二次優化→模型凈高分析→綜合支架運算→分專業模型標注→分專業出圖→技術交底→現場管段加工→現場安裝→安裝效果檢查。

3 " 管線復雜區域綜合排布施工要點

3.1 " 各專業建模

據公司建模標準，利用revit建模軟件對地下一層進行全專業模擬建模，根據各專業圖紙，按照設計將各專業管線敷設在項目模型中，形成初步機電各專業模型。機電各專業管線局部模型如圖2所示。

3.2 " 對綜合管線進行一次優化

通過初步模型與結構模型的三維查看發現各專業管線排布混亂，交叉點較多，不利于后期運行維修，且管道支架最低部分超出了吊頂安裝高度，滿足不了凈高要求。利用模型的可視化及現場的實際情況，遵循管道排布原則，將各專業管道的走向，標高、位置重新進行了優化排布。利用綜合支架將管道排布了上下兩層，減少了不必要的支架浪費，如圖3所示。從圖3可以看出，優化后的模型交叉部位明顯減少，空間也得到了有效的利用，觀感良好。

3.3 " 對綜合排布的管線進行碰撞檢查

將一次優化后的模型進行碰撞檢查，通過魯班軟件自動查找二維設計圖紙中存在的碰撞問題，并對每個碰撞點進行相應部位查看，分析和篩選相應碰撞問題。對發現的各種必須碰撞與非必須碰撞進行歸納整理，形成碰撞檢測報告。機電各專業管線碰撞檢測分析報告如圖4所示。對照碰撞檢測報告，逐個調整管道位置與標高，解決部分非必須碰撞管道的碰撞問題。單個碰撞點查看調整如圖5所示。機電各專業管線二次優化排布圖如圖6所示。在實際施工前預先解決問題，有利于減少施工時不必要的浪費。

3.4 " 對綜合排布的管線進行凈高分析

管線綜合布置既要避開管線間的碰撞問題，又要保證足夠的高度。管線互相避讓，容易引起高度空間凈高不足。此類問題肉眼難以識別，通過軟件設置標準高度后，軟件自動計算后并以軟件系統設置中不同顏色予以顯示，可以直觀查看每層凈空情況。機電各專業管線凈高分析如圖7所示。確定最低管道的標高，形成凈高分析報告，對于凈高不符合要求的管道進行局部調整，最終使凈高滿足設計要求。然后進行動畫漫游查看，確定最終模型。機電各專業管線凈高分析報告如圖8所示。

3.5 " 綜合支架承重驗算

對優化后的管道進行綜合排布，形成綜合支架，通過建模大師（機電）“支吊架驗算”功能，先對綜合支架上所承載的水管荷載、風管荷載、橋架荷載等進行受力驗算，之后再對支架焊縫、膨脹螺栓進行受力驗算，驗算結果滿足安全及使用功能要求，形成受力驗算書。

3.6 " 出各專業CAD圖紙

根據最終模型在revit中分專業進行詳細標注，出各專業CAD圖紙，對于復雜部位、復雜節點出剖面圖或部位詳圖。剖面節點圖如圖9所示。施工前管理人員根據三維模型對作業人員進行交底，對于復雜部位做三維交底視頻。三維交底視頻可讓作業人員更直觀的看到施工順序、管道走向等。

4 " 應用效果分析

該學校項目是多棟公用建筑，地下一層走廊管道復雜，局部空間狹小，管道布置困難。鑒于此，項目部通過應用BIM技術，對管道進行綜合優化排布，盡可能采用綜合支架。通過BIM技術應用統計測算，預估節約人工費約2萬元，材料費約3萬元，工期約20天。應用BIM技術對地下一層走廊綜合管線及狹小部位優化排布，完美解決了空間不足，管道綜合排布的問題，節約了材料，提高了空間利用率。

該項目地下二層的消防泵房及制冷換熱機房設備多，且尺寸大，管線錯綜復雜。利用BIM技術提前規劃設備吊裝路線，對管道設備進行合理規劃排布，最終設備間管道排布整齊，設備放置合理。以三維視頻形式對作業人員進行現場交底，作業人員能夠清楚直觀的看到管線的走向位置，提高了安裝質量和安裝效率。

5 " 結束語

為了提高機電安裝工程管線密集區域的施工進度及施工質量，本文基于BIM技術對管線密集區域進行管道綜合排布技術進行研究。

在機電安裝工程施工前，利用BIM技術相關軟件將各專業圖紙進行建模，通過碰撞檢查對管線密集區域各專業管線進行二次優化排布。對二次優化后模型進行凈高分析，在凈高滿足設計要求的前提下能夠盡可能提高空間利用率，并且通過軟件對管道支架進行受力驗算，確保支架經濟合理，安全可靠。最終確定各專業管線位置標高，導出平面圖及復雜節點剖面圖用于指導現場施工。在實際施工當中充分利用BIM技術，全面、多角度提高建筑工程的適用性、合理性、美觀性，可為我國工程施工建設行業的發展提供更多長效的動力。

參考文獻

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