基于BIM技術的機電安裝施工技術管理策略研究

何 軍

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術具有較強的建模功能，將其應用于建筑機電施工中，能夠最大程度進行模型上的碰撞檢查，從而優(yōu)化整個工程的機電管線，滿足設計需求，還能在一定程度上推動工程的順利開展[1]。

基于此，本文對BIM 技術在建筑機電施工中的應用進行分析，以期為相關建筑機電施工提供參考。

1 BIM 技術概述

BIM 技術屬于一種數字化、信息化的建造技術，將該項技術應用在建筑施工中后，可以將建筑工程相關的數據錄入計算機系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)中，并對數據進分析，完成建模，這樣便能得到與現場施工效果相關的建筑模型。通過應用BIM 技術，可以整合優(yōu)化建筑工程項目的運營、施工建設等各個施工環(huán)節(jié)。同時，該技術貫穿于建筑的全生命周期（圖1），一定程度上降低了施工過程中可能出現的風險，這對提升工程的建設效率有十分重要的作用。

圖1 BIM 建筑工程全生命周期（來源：網絡）

2 BIM 技術在機電施工中的應用要點

2.1 施工準備

在建筑施工中，技術人員能夠利用BIM 技術建立相應的建筑模型，并將其與地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）系統(tǒng)進行整合，以便從中提取相應的水源、電力和地理等信息。

待信息提取完成后，結合施工技術規(guī)范，便能快速布置出施工現場，簡化實地勘察的步驟，并且也避免了實地勘察過程中出現的一些數據來源不準確的問題。

2.2 建立模型

BIM 技術具有一定的建模功能，能夠根據設計單位出具的施工圖紙進行建模，將建筑外形模擬出來，以明確建筑的位置與大小。建模完成后，可以在其中增加一些基礎設施，如樓梯、電梯、管線和空調等，豐富空間配置。構建出相應的機電模型后，可按模型輸出詳細的施工圖紙，并估算出工程中涉及的成本。

2.3 碰撞試驗

通過BIM 技術，能夠在模型中模擬出通風、給排水、電力等各個系統(tǒng)的管線，以查看不同管線路徑是否存在碰撞現象。對于可能出現的管線碰撞問題，根據各個專家的意見進行優(yōu)化，重新布局[2]。

2.4 預留預埋

在完成機電施工后，需要進行相應的預留與預埋工作，以保護各種管線的安全。一般來說，若剪力墻上預留的空洞與套管位置產生誤差，會嚴重影響施工質量。在BIM 技術尚未應用前，技術人員通常是在二維設計圖紙上確定相應的預留位置，一定程度上增加了施工安全風險[3]。而BIM 技術能夠將整個流程可視化，精準確定預留孔洞的位置，以此判斷其是否影響建設質量。

2.5 虛擬施工，全面檢查

在完成上述步驟后，為確保機電施工的可行性，還可以根據BIM 技術預測氣候、地理環(huán)境等自然因素對建筑產生的影響。在計算機上詳細模擬機電施工的整個過程，并在模擬過程中尋找可能存在的問題，對其進行相應的優(yōu)化。在完成相應模擬施工后，需要全面檢查機電系統(tǒng)的管線設備，保證其整體效果與空間布局符合要求。

2.6 出圖與技術交底

在進行相應的檢查后，相關人員可以通過BIM模型輸出三維機電系統(tǒng)圖紙，完成相應的技術交底。此時施工人員能夠在圖紙中清晰地看到機電系統(tǒng)管線的具體施工位置，在一定程度上提升了機電管線安裝的準確性[4]。

2.7 施工管理

在施工管理過程中，主要是將BIM技術與機電施工計劃相結合，這樣能形成4D 動態(tài)模型，并且能夠精準計算出工程量與施工進度，實現有序施工，對統(tǒng)一施工進度起著十分重要的作用。此外，通過應用BIM 技術，根據機電施工項目建設的實際需求，使用合理的施工技術，能夠實現工程師與施工人員的遠程協(xié)作，以此指導施工人員進行嚴格的施工。在施工中出現問題時，還能夠及時進行解決，在一定程度上實現了建筑施工的科學化與精細化管理[5]。

3 BIM 技術在機電管線深化設計中的應用

3.1 項目概況

某抽水蓄能電站中，機電安裝工程主要包括機組及其輔助設備的安裝、水力機械輔助設備以及電氣一次設備等。相較于常規(guī)的水電站，蓄能電站組的輔助系統(tǒng)相對較多，涉及管線也較為復雜。

3.2 施工難點

項目的主要施工難點如下。

第一，蓄水電站中的獨立項目相對較多，管線存在交叉現象，使得施工難度增大。第二，對于室外的機電管線而言，其施工面積相對廣泛，諸多管線都需要從漂流河的下方經過，一定程度上增加了協(xié)調施工的工作量。此外，管線錯綜復雜，預埋深度較深，可達到9 m。第三，涉及專業(yè)領域相對較廣，如給排水、暖通以及強弱電等。其中，給排水管線較多，包括雨水、污水和市政給水等。第四，室內建筑面積較大，約為2 000 m2，并且結構相對復雜，管線分布較為密集，布線難度大。

3.3 搭建建筑與結構模型

在構建結構模型的過程中，建筑師可以依照建筑結構圖，使用建模軟件在相應的平臺中建立建筑模型與結構模型，以此模擬室外場地和室內建筑等[6]。

3.4 建筑與結構審查報告

在完成相應的建模以后，工程師需要開展審查工作，查看建筑中是否存在管線碰撞的情況。例如，在建設結構梁的過程中，應充分考慮建筑結構的契合程度，并密切注意管線間的交叉碰撞等情況。當發(fā)現結構模型中存在問題后，應將問題記錄下來并呈報設計方，以便進行相應的整改。

3.5 建立機電模型

在建設機電模型的過程中，有關部門需要向工程師提供相應的文件，如給排水圖、電氣施工平面圖等，再采用分區(qū)域創(chuàng)建的方式構建機電三維模型。此外，在創(chuàng)建模型時，工程師需根據工程建設規(guī)范在BIM 模型中修改原設計圖中存在的問題，以此來優(yōu)化管線的排布，并做好相應的記錄。

3.6 機電審查報告

在模型創(chuàng)建完成后，將建筑模型、結構模型與機電模型進行整合。在此過程中，應查看機電管線是否與建筑結構之間存在碰撞。例如，建筑管道管徑相對較小，不能完成相應的立管安裝；建筑結構模型中大梁底標高過低，導致機電管線不能穿過，尤其是一些重力排水管與過梁的問題等[7]。在記錄這些問題后，將機電問題報告上報設計方進行確認。

3.7 機電管線綜合排布原則

在機電工程師將上述問題進行整合后，根據機電專業(yè)的審查分析報告、建筑的凈高要求以及管線優(yōu)化原則等，將管線布置中存在的一些碰撞問題進行優(yōu)化，然后再通過設置支吊架、預留孔洞等方式綜合布置管線。在此過程中，BIM工程師應根據機電管線優(yōu)化設計的原則與施工技術規(guī)范來進行。

管線綜合排布原則如下：第一，優(yōu)先考慮大型電纜橋架與貼梁線槽，然后是重力排水管和消防水管等。第二，管線交叉時，需秉承大管先行小管后穿、有壓讓無壓以及冷水讓熱水的原則。第三，管線應遵循平行排布的原則，且在排布過程中不能出現彎折現象。若需要在特定空間中進行彎折，應盡量降低彎頭。第四，在管線布置過程中，水系統(tǒng)管線不能從電氣房中穿過。第五，管線排布過程中，為有效防止發(fā)生電磁場效應，強電橋不能進入弱電間中。第六，管線排布過程中，需充分考慮安裝工序，保證機電設備和管線間距能夠滿足安裝空間的合理性。第七，管線排布過程中，盡量避免在結構梁上開洞；若必須開洞，則應在跨中1/3 的范圍內，且洞口有效高度不宜小于梁高的1/3。

3.8 機電管線碰撞檢測與凈高分析

（1）碰撞檢測。在進行碰撞檢測的過程中，需嚴格遵循管線深化設計原則。在完成管線的綜合布置后，利用BIM 技術的可視化功能檢測管線的排布，看其是否存在管線碰撞問題。

（2）凈高分析。通過BIM 軟件能夠實現對管線凈高的分析，以便直觀了解區(qū)域中的管線是否滿足凈高要求，從而進行相應的調整。

3.9 支吊架的設置

對機電管線進行相應的布置后，可以使用Revit 平臺中的機電插件HIBIM來判斷模型中的管線類型與大小，并根據管線綜合排布情況增設相應的支吊架。支吊架設優(yōu)化效果圖如圖2 所示。

圖2 支吊架設優(yōu)化效果圖（來源：網絡）

3.10 結構留洞

在完成電力管線的綜合分析后，技術人員可以在BIM 模型中創(chuàng)建相應的結構留洞，以此來指導現場施工。

3.11 機電管線4D 模擬

該項目中機電管線涉及的專業(yè)面相對較廣，并且管線錯綜復雜、施工工序復雜、管線施工難度大等。在將機電模型與施工進度計劃導入BIM 軟件中后，可以進行施工4D 模擬，并通過其可視化功能查看機電施工進度計劃是否合理，同時優(yōu)化專業(yè)間的施工順序。不僅降低了返工的概率，還在一定程度上提升了施工效率與施工質量。

3.12 BIM 技術的應用成果

BIM 技術在該項目機電管線優(yōu)化中的結果主要有2 個。（1）使用BIM 技術后，能夠實現工程項目的可視化、虛擬化以及精細化管理，使得建筑室外的一系列管線交錯問題得以解決。（2）該項目的機電管線排布方式錯綜復雜，使用BIM 技術進行相應的模擬后，在一定程度上解決了交叉施工過程中出現的施工順序安排不合理等問題。相關數據顯示，在該項目進行4D 模擬后，有效降低了項目協(xié)調的時間，大約為20%，使工程的返工率降低至15%，在一定程度上縮短了工程建設周期，對于提升項目整體施工質量與節(jié)約成本有著十分重要的作用。

4 結語

BIM 技術已經廣泛應用于建筑行業(yè)中，尤其是機電安裝施工管理，并且取得較好的成果。相比傳統(tǒng)的機電施工技術，BIM 技術具有可視化、協(xié)調性佳的優(yōu)勢，在一定程度上為相關工作人員提供了便利條件。此外，就BIM 技術建立的建筑機電工程模型而言，其中包含了項目中的各項數據信息，可以控制建筑機電施工中的各個環(huán)節(jié)，并且能夠在模型中分析出各環(huán)節(jié)中存在的問題，以便進行優(yōu)化處理。這對于提升建筑機電施工的質量有著十分重要的作用。由此可知，將BIM 技術應用在建筑機電行業(yè)中具有較好的發(fā)展前景，應當大力推廣。