应用BIM技术对密集空间内机电管线安装的施工技术研究

苏伟杰 韦 伟

广西建工集团第一建筑有限责任公司 广西 南宁 530012

近年来，建筑信息模型在我国建筑行业得到了更加全面的推广，其影响也越来越大，在很多重大项目中都得到了成功应用，如上海环球金融中心、上海世博会德国馆、世博会国家电网企业馆等。

基于“建筑信息模型”（Building Information Modeling，简称BIM）技术的应用系统可以创建出包含大量真实建筑信息的虚拟建筑模型。该模型包含了大量建筑材料和建筑构造、工艺等信息，包含了建造一个建筑所需要的所有组成部分。它是一个涵盖了建筑所有信息的综合数据库，这个数据库不仅可以用于建筑设计，还可以用于结构设计、设备管理、工程量统计、成本计算、物业管理等，可以在整个建筑业中发挥作用，管理建筑生命周期的全部信息。

目前，这种技术已应用于超大型建筑工程中，具有良好的经济效益和实用价值，得到建筑行业的高度关注，并成为建筑行业未来发展的方向。

BIM技术作为一种新的技术形式，在国内已开始大规模地进行推广。该技术通过创建、整合建筑、结构、机电等各专业的BIM模型，利用BIM技术检测各模型之间的碰撞，预先发现图纸的错、漏、碰、缺及不合理之处，提早将发现的问题进行处理，从而避免了正式施工后因设计冲突而造成的返工，不但缩短了工期，而且节约了施工经费[1-3]。

1 工程概况

南宁市荔园饭店项目地处广西荔园山庄会议中心，东邻南宁市青秀山风景区，南邻滨江大道，是集会议、宴会、住宿、保健等功能于一体的大型酒店。工程总建筑面积65 000 m2，地下3层，面积30 232 m2；地上为3座5～7层客房单元楼，面积为34 768 m2。荔园饭店作为重要国际会议的接待场所配套建筑，具有项目工程量大、建筑层高有限、净高要求严格、管线复杂、施工周期短、交叉作业多等特点，业主强烈要求运用BIM技术辅助施工。我公司作为机电安装综合实力较强的施工企业，拥有出色的BIM团队，为BIM技术在项目上的应用提供了有利条件。

2 施工中的重点、难点分析

本工程为自治区重点项目，以“鲁班奖”优质工程为质量目标，机电安装质量是保证创优的基础。该项目施工难度大，主要难点如下[4-5]：

1）机电专业多，专业间的协调困难。

2）管路复杂，管道布置较为集中。

3）装修设计，需预留充足的吊顶高度。

4）施工空间狭小，需严谨安排施工顺序。

5）各专业之间影响严重，上一工序的错误，将影响后续工作的进行。

3 施工过程控制要点

3.1 工艺流程

技术、资源准备→结构模型建立→土建模型建立→机电模型建立→综合各专业进行管道调整→碰撞检查→支架定位→剖面导出净高→关键节点进行方案对比→导出Naviswork文件→施工模拟→出图交底（图1）

图1 BIM工程生命周期

3.2 操作要点

1）在建模之前应收集、整理工程中各个专业的图纸及变更资料，并配备高性能计算机及正版Revit、Naviswork等软件，这是建模前必须完成的工作，否则将严重影响模型建立的进度与质量。

2）软件方面，我们选择的是市面上主流的Autodesk公司的Revit软件，选择它的原因有3点：首先，该软件技术成熟，在行业中的占有率高，得到了同业人员的充分认可；其次，软件完整性强，一套软件中包含了建筑、结构、机电等主要部件，模型中各项信息能快捷调用与修改；最后，Revit资源多，较多的第三方软件公司都为其提供插件和资源库，建模工作变得更为高效与快捷。

3.3 模型的建立

模型的建立按专业进行，建筑、结构与机电三大专业设置独立的文件。模型中轴网与标高可以使用Revit自带的样板文件，之后应对模型中的原点进行校正，防止出现轴网偏移，导致模型产生较大误差。模型中的结构模型的各材质应与建筑模型的各材质外观分开，以便直观地在三维视图中看出哪些构件是承重部分，哪些构件是非承重部分。

机电模型的建立要保证与建筑和结构轴网的一致性，避免出现模型合并后的不对称现象。由于机电图纸的设计变更频繁，导入的CAD底图应备注其图纸的日期，以免工程后期整理资料时增加不必要的工作时间。在机电模型建立中，可以利用过滤器功能，将不同专业、不同系统的管道以颜色区分开来，在综合布线时就能方便查看（图2）。

3.4 综合各专业进行管道调整

当各专业模型建立完成后，就应进行综合管线的布置与优化，机电调整时以机电模型为主体，将结构与建筑模型链接入机电模型中，即合并为一个完整的综合布线模型。此时可以将完整的模型通过中心文件的方式下放到每个操作人员计算机中，Revit的协同功能可以允许多人在中心模型中同时调整。协同工作时操作人员必须设置一个独立的工作集，工作集以独立命名，并设置相应的权限等级。各管道的调整需要根据多方面综合考虑，在保证功能性的前提下，还应整齐美观，尽量避免不必要的上下翻弯（图3、图4）。

图2 初期建立的BIM模型

图3 复杂节点1的管道调整示意

图4 复杂节点2的管道调整示意

3.5 碰撞检查

1）对于调整完成后的管线，我们可以使用Revit中的碰撞检测功能进行碰撞检查，碰撞检查中有着较为完整的选项，可以实现结构与机电管线的检查以及管线与管线的检查等。

2）碰撞检查分为硬碰撞和软碰撞。硬碰撞就是物理上的碰撞，例如水管穿梁而过、暖通风管与桥架交叉重叠；软碰撞是指除了物理碰撞外的其他碰撞，由规范和现场的情况决定，例如管道与管道之间的距离过于接近导致没有施工人员的操作空间、管卡没有安装空间等。

3）碰撞检查出来的错误地方，应针对该处进行更进一步的优化，直至无错误[6-7]。

3.6 支架定位

1）管道优化完成后可以进行管道支架的布置，支架的布置要求保证管道横平竖直及其功能性不受影响。

2）对于部分多专业汇集的区域，我们应采用组合支架的方式进行搭建，避免每个系统的独立支架占用较多的空间，影响其他管道的安装和整个区域的净高。

3.7 导出施工交底图

将BIM技术建立好的三维模型进行剖面分析，并标注该位置的标高和各类系统，以方便管理人员的使用和对施工队组的交底。

对于特别关键的部位，根据业主的的使用需求不同，可以通过Revit进行多种方案的布置，然后导出三视图，有利于帮助业主作出决策，加快施工进度（图5）。

图5 管井管道示意

3.8 结合Naviswork软件施工模拟

1）模型优化后，将三大模型合并在同个文档中并通过Naviswork软件进行格式转换，下发到现场的施工人员手中。

2）利用Naviswork软件进行三维漫游，以及浏览动画的制作，还可以增加与进度对应的现金流统计表，实现5D的项目施工模拟。

3）整合Revit与Naviswork软件的所有成果后，形成一套完整的交底图纸，从平面图、剖面图、三维图、交底动画等方面，管理人员可以快速直观地管理到每个作业区域，多方位管理项目，更好地提高狭窄空间、密集管廊内机电管线的安装合格率。

4 质量控制

4.1 机电安装工程

1）BIM团队及管理人员认真做好复杂节点细部的交底工作，明确指导工人施工的方法。

2）认真做好工序交接检，当钢筋工程完工后应组织各班组长和技术员进行现场交接检，凡管道安装位置不符合要求的必须整改完后重新安装。

3）提高机电安装施工质量标准，垂直度、平整度均要在规定范围之内，确保安装满足国家规范图集与施工标准。

4.2 Revit工程

1）刚开始建模时要派专人负责轴网与标高的建立，并确保其精准正确。

2）模型建立阶段，CAD底图应尽量保持简洁有效，不必要的信息应删除。

3）在平面图上遇到复杂节点时，要反复切换视图，确保其正确性。

4）各个专业要保证其系统的完整性，并对应使用过滤器着色。

4.3 Naviswork工程

1）严格遵守国家规范工序进行施工模拟。

2）Naviswork光源设置合理，能清晰表达各个部件的系统和属性。

3）下发的Naviswork文档应设置其有效使用时间，并设置浏览密码，避免信息的泄漏。

4）作业面设技术人员和专职BIM成员直接和队组进行交底，确保每个施工人员能熟悉理解交底内容。

5 结语

狭窄空间、密集管廊内机电管线安装的施工难题，以传统的施工方法往往难以解决，通过运用BIM技术，不仅可保证施工质量和施工工期，同时也可节约施工成本，研究这种新技术对提升工程的质量和施工效率有着非常重要的实际意义。

通过对实际施工中问题的处理，得出以下结论：

1）使用BIM技术对图纸提前优化，提高管道的安装精度，进而确保安装的准确性。实际施工时避免了现场纠偏、重复返工的工作量，保证了质量和施工进度，具有较高的应用推广价值。

2）通过对BIM技术进行研究与探索，解决了狭窄空间、密集管廊内机电管线安装的施工难题，使各专业管理得到合理布置，不仅保质保量地安装完毕，还满足了装修设计的净高要求，实现了功能性与美观性的统一。

3）本次对项目工程中的密集管路采用BIM技术辅助现场施工，对确保节点质量起到了关键作用。