BIM 技術在某老舊小區改造項目中的應用

黃秀清

摘要： BIM 技術對機電安裝的整個過程進行模擬，可全面地保證機電的安裝效果。以某老舊小區改造項目為例，闡述該項目BIM 安裝方案的整體設計，通過建立機電BIM 模型，對機電深化設計和裝配式安裝進行分析，探究緊湊布置管道、提高支吊架穩定性、洞口預留和管線預埋這幾方面的質量控制要點和應用效益，以期為類似工程提供有效參考。

關鍵詞： 小區改造 機電安裝 BIM 技術 質量控制

中圖分類號： TU17;TU984.12 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）24-0130-03

工程創優對前期創優策劃、過程控制、成型觀感效果、技術創新、系統運行、客戶評價和社會效應都有較高的要求。應用BIM 技術，通過高精度的3D 模型，結合建筑、結構、裝飾等三維模型的融合，可以精細到穿墻、穿樓板套管的定位、支吊架的形式和固定位置、檢修通道、器具末端點位排布等，對工程創優的精細化施工具有非常重要的指導意義［1］。此外，合理應用該項技術還可以降低施工成本，縮短施工時間，推動建筑行業的可持續性發展。

1 工程概況

本工程為光澤縣老舊小區改造提升項目，工程位于文昌路北側、中山路西側。改造范圍包括原縣醫院主樓和廣場，總占地面積17 000 m2，主樓建筑立面改造面積共計約6 350 m2，室外景觀改造面積為13 500 m2，地下室一層，層高3.9 m，建筑面積7 535 m2，地上部分為廣場，主體結構形式為現澆鋼筋砼框架結構，基礎形式為樁基基礎。為了保證機電安裝項目的施工質量，該工程采用BIM技術建立三維信息模型，以處理該項目由于專業系統多、地下室的專屬設備多、整體管線復雜、地庫建筑面積大引發的相關問題。

2 方案設計

2.1 基本要求

制訂方案前要對該住宅小區進行全面勘探，明確電力負荷、照明、動力、通風等設備的安裝需求，以此作為機電安裝的設計基礎。該工程的機電安裝項目可分為多個子項目，包括電力系統、照明系統、動力系統、通風系統、給排水系統、制冷或供熱系統等。為了保證各系統的銜接性與獨立性，防止在運行過程中出現互相干擾的情況，需要應用BIM 技術做好質量管理。BIM技術主要應用在配件的質檢環節和管線的排布與預留預埋環節，通過可視化模型綜合模擬管線碰撞情況，以便于設計方案的優化和調整。

2.2 BIM 技術

BIM 技術可以在設計階段實現精細化建模與模型拆分，直觀地顯示管線、構件和設備等部分的空間位置，為部件加工環節拆分出需要使用的組件；BIM 技術可以實現模塊化設計功能，基于可重復利用的構件建立出能夠自由組合的模塊庫，可以為裝配式組裝提供多種方案；在工廠生產部件的環節，BIM 技術的自動統計與加工圖輸出功能可以為現場操作提供相關服務，以保證構件質量，提高生產效率；BIM 可以模擬建筑性能和現場施工，以實現施工質量與安裝的有效控制［2］。

由于機電安裝工程的管線施工需要購買大量的成品材料，且種類多樣、材質復雜，還要依照設計要求進行現場下料、加工與組裝，因此需要利用BIM 技術實現管道的分段管理，明確管材相關信息后生成圖紙資料，為生產加工提供了依據，再將成品運輸現場進行安裝。在該工程中，BIM 主要應用在6 個環節，第一個是利用Revit 建模軟件安裝BIM 模型，第二個是對三維基點BIM 模型進行管線碰撞檢測，以實現模型的深化設計，第三個是基于模型信息通過CAD軟件分段設計管道與構件，第四個是確定構件的圖紙并輸出，第五個是依照圖紙信息加工構件，第六個就是機電的正式安裝環節。

3 技術應用

3.1 應用方法

3.1.1 建立機電BIM 模型

為了保證工程質量，需要由專業隊伍進行文件管理和圖紙拆分，保證機電模型的精準度。該工程使用的建模軟件是Revit，需要基于專業的差異性分別建模，再整合機電的總模型。由于機電工程中各系統專業的復雜性比較強，需要根據建筑設計標準為BIM 模型設置相應的顏色，并使用規定的線型，如果發現存在問題的構件需要使用紅色進行標記。建模全程分為6個階段，分別是概念設計、初步設計、施工圖設計、深化設計、施工過程和竣工驗收，每個階段對交付內容和深度標準都作出了相應規范。建模前要充分掌握建筑特點和設計要求，表達的信息必須和二維圖紙信息保持一致，構件參數不得出現誤差，保證其參照標高、尺寸、位置與性能設置的精確性［3］。

3.1.2 機電深化設計

（1）在深化過程中主要強調管線排布、支吊架設計、碰撞檢測、協同預留等內容。管線排布時要遵循一定的標準，包括水管避讓風管、小管徑避讓大管徑、可彎避讓不可彎、冷水避讓熱水、有壓避讓無壓，而且電氣與水管線路要設置在上方，給水與排水管線要設置在下方。（2）為了保證支吊架的正常安裝，采用綜合支吊架的方式使各系統安裝一次性到位，管線排布的整齊性與緊湊性更高，可以有效減少占用的空間，提高空間利用率［4］。（3）碰撞檢測主要通過Navisworks 軟件來實現，根據工程情況選擇碰撞規則，再確認碰撞檢測類型，最后進行碰撞檢測，以報告形式輸出檢測結果，以便于方案調整。（4）協同預留主要利用BIM 技術的可視化功能指導土建施工中洞口預留的準確性，應及時復核孔洞位置，調整管線走向。

3.1.3 裝配式安裝

在裝配式安裝階段，BIM 技術的作用體現在構件的加工、運輸、保護和安裝中。BIM 模型基于構件的設計規格與材質生成相應模型，生產單位在充分掌握模型信息后再投入機械化制作中，可以有效提高生產效率，縮短生產周期。在運輸前要根據BIM 技術模擬構件裝載情況，選擇最佳方案以確定運輸車型和裝車放置標準，保證原材料的完整性，間接保證施工質量。BIM 模型可以直接展示各構件在現場的安裝位置，并進行安裝模擬，保證施工方實現機電的高精度安裝，還能在控制誤差的基礎上加快施工速度。

3.2 質量控制要點

3.2.1 緊湊布置管道

為了提高管道的集成化水平，需要利用BIM 技術優化管道布設形式，結合綜合吊支架方法替代傳統的大面積鋪設形式。優化時重點進行碰撞檢測，首先要標記出容易碰撞的區域并進行初步調節，然后復調管線定位，最后深入設置管線的總體排布，進行管線的優化整合，以提高機電安裝的施工效率和質量［5］。排布時要著重降低空調水路阻力，針對阻力較大的區域需要適當調節管線標高，減少彎頭用量，多使用45°彎頭削弱局部阻力。進出口端采取豎向管道底撐形式，使用法蘭代替常規鋼板。該工程的部分區域具體布置原則如表1 所示。

3.2.2 提高支吊架穩定性

支吊架系統的穩定性直接關聯著機電安裝項目的綜合應用水平，因此要提高支吊架的穩定性，保證對設備、管道等裝置的承載力。在生產支吊架時需要使用BIM 模型輸出的相應圖紙，以說明綜合支吊架的加工樣式，明確其工程量和材料細節。支吊架從生產到安裝的主要環節包括下料打磨、組對焊接、除銹刷漆、編號堆放和集中安裝等。要求嚴格依照BIM 圖紙設計標準進行下料，再用無齒切割機處理鋼材，打磨結束后根據圖紙樣式開始組裝并電焊成型［6］，安裝時采用激光水平儀和水平準繩作為參照，保證安裝效果。基于BIM 模型信息的共享性，可以掌握所處材料的規格型號與準確參數，應用在工廠加工中，在實際施工時也能夠把控工序精度，減少相應的誤差，從而提高機電安裝的施工質量。

3.2.3 洞口預留和管線預埋

在機電安裝項目中，洞口預留與管線預埋是工程返工的重點，其施工現場如圖1 所示，直接影響著安裝質量和成本支出。該工程利用BIM 技術合成了土建模型與機電模型，根據碰撞檢查和結構調整確定洞口的開設位置和管線的預埋位置，經過綜合討論后形成各專業的最終版深化圖紙，然后工作人員嚴格按照圖紙要求進行施工，封模前對洞口與管線進行復檢，保證不存在遺漏的情況。在不進行設計優化的前提下，該工程后續還要進行開洞和補洞，BIM 技術大幅降低了其二次返工率，由10%～20% 降至1%～3%，現場洞口預留準確率在97% 以上，能夠較好地保護結構完整性，使主體結構成型質量得到了重大提升，有效延長結構的使用壽命。此外，洞口預留與管線預埋優化了該項目的施工邏輯，減少了工序沖突，共節約工期22 d。

3.3 應用效益

在機電安裝工程中，在不采用BIM 技術的前提下如果遇到管線碰撞問題需要進行遇彎翻彎處理，會增加大量成本，降低工程效益。該項目中各專業系統管線間的有效碰撞有20 000 余處，包括由于風管截面尺寸過大，與水管之間的碰撞、電纜橋架與水管的碰撞、各獨立管道的相互碰撞等，采用BIM 技術有效節約了修復成本，產生了較大的直接經濟效益。此外，BIM 技術通過三維模擬功能為設計單位、施工單位和業主方提供了可以交流討論的平臺，以便于共同明確機電安裝優化方案，減少施工過程中的變更情況，降低拆改和返工率，有效控制工程進度，減少了人工與材料的浪費，生產時利用BIM 提高了構件精度，也可以加快安裝速度，達到提高成本管控水平的目的。

4 結語

綜上所述，由于該工程中的建筑工程主要采用現澆鋼筋砼框架結構，因此在機電安裝過程中要提前做好充分準備，基于BIM 技術將誤差控制在最小范圍內，安裝機電設備時要注意優化管線布設形式，通過碰撞檢測避開可能存在的設計失誤，穩定支吊架以保證管道設備在使用過程中擁有足夠的承載力，預留出機電安裝的洞口。綜合來看，在機電工程中應用BIM 技術產生的相關效益較高，能夠在保證安裝質量的基礎上節約成本。

參考文獻

[1] 陳黎明. 高層建筑機電安裝工程中應用BIM 技術的研究[J]. 中國住宅設施，2022（5）：142-144.

[2] 林忠東. 建筑工程中機電安裝技術的特點與管理措施[J]. 工業建筑，2021，51（10）：265.

[3] 劉業炳，陳之春，孫英杰，等.復雜機電系統全過程預制化加工與安裝研究[J].自動化技術與應用，2022，41（4）：151-154，162.

[4] 張濤. 基于BIM 技術的機電安裝工程深化設計[J].住宅與房地產，2021（31）：117-118.

[5] 孫鑫，楊榮偉. 基于BIM 技術的機電管線防碰撞分析[J]. 現代隧道技術，2021，58（S2）：61-65.

[6] 劉笑，張磊，袁立明，等.BIM 技術在綜合支吊架施工過程中的應用[J]. 建筑技術，2023，54（5）：626-628.