BIM技术在砌筑工程中的实践应用和探析

弋富国

(中国五冶集团有限公司, 四川成都 610000)

建筑砌筑工程基于BIM精准控制施工方法的应用，提高砌体工程施工精细化，提高建筑质量和品质。

1 砌体工程基于BIM技术的应用特点

(1)采用BIM砌体排布技术对砌体工程进行预先精确排版，精确提量，减少施工返工率，降低材料多次搬运和损耗，降低施工成本。

(2)采用微调式强、弱电箱精确预安装施工方法，在墙体砌筑之前对强弱电箱进行精确预埋，用型钢支架固定定位，三维调控，安装位置准确、固定稳固，高效精确的进行强弱电箱安装。

(3)采用微调式墙体联排线盒精确安装施工方法，对墙面电气线盒采用型钢支架精确预安装固定，预埋固定强度好，位置准确，合理利用人工工期，提高工序穿插效率，节约工期。

(4)采用整体式强、弱电箱预制混凝土成品砌块施工方法，减少施工工序，一次安装成型质量好，饰面基层平整，降低饰面空鼓和开裂。

(5)此方法能有效地提高施工进度，提高施工质量，防止墙体及装饰面层沿管线敷设方向裂缝的质量通病，减少不必要的人工、材料浪费，节约了资源，有利于现场文明施工和环境保护；根据建筑尺寸和施工进度，提前进行砌体排版、材料提量和现场材料分料，实现箱体、线盒支架、成品砌块的整体制作，进行模块化施工，提高砌筑、安装等工种工序穿插，加快施工进度。

2 适用范围

本方法适用于现代民用建筑、工业建筑、商业建筑中采用烧结砖砌体及砌块砌体墙体施工，尤其在民用住宅标准层的施工中，使用本方法，砌体施工质量能够得到很好的保证。

3 工艺原理

(1)对整体式预制混凝土成品砌块进行集中加工，根据户型分类各户型强、弱电箱所在墙体，利用BIM砌体排布技术对箱体位砌体进行精确排布定位，提出箱体处“∏”型砌块的精确尺寸，在预制场进行强、弱电箱包裹“∏”型砌块模块化预制。“∏”型砌块的使用减少箱体的后塞量，灰缝合理，墙体整体性优良，能有效提高墙体装饰面层施工质量。

(2)强、弱电箱采用可调式镀锌钢支架预安装固定，底座为三角形可调整底座，支架设置可调节孔直接安装箱体固定横梁，利用三角形底座和角钢支架立杆自身的刚度和稳定性实现强、弱电箱精确固定，支架底座以砖墙体抹灰面为基线,在地面上用膨胀螺栓固定。强、弱电箱安装以建筑1 m线配合其中心线及箱底标高为基础，进行准确的三维定位控制，安装精确、支架可重复使用，施工质量和进度得到有效的保证。

(3)在多媒体位及床头柜等线盒集中墙体处，将联排线盒按照设计的间距固定于支架横梁上，通过支架立杆调节孔及可调式支架底座调节螺杆对联排线盒精确定位，安装过程以墙体建筑1 m线、房间300 mm方正性控制线(含墙体结构面Q300 mm线和抹灰面M285控制线)及联排线盒中心线采用自动安平红外线进行准确三维定位。联排线盒精确预埋固定强度好，安装精度高，支架可重复使用，施工质量和进度得到有效的保证。

(4)对墙体顶砌预制块进行集中加工，根据现场顶砌砖的具体尺寸规格，利用BIM砌体排布技术对砌体进行精确排布定位，提出墙体顶部“”砌块的精确尺寸，在预制场进行模块化集中预制，能有效提高施工效率和墙体装饰面层施工质量。

4 工艺流程及操作要点

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

4.1 施工准备

(1)成品烧结砖、加气混凝土砌块运至施工现场，材料验收合格，预拌砂浆验收合格入罐。

(2)成品及半成品配电箱、线盒、管线及构配件到场，品牌、材质、规格型号等验收合格，符合设计要求及规范要求，进场数量满足随砌随埋要求。

(3)砌体施工使用的专利模具、装置制作完成。

(4)电焊机、手电钻、型材切割机、钢锯等设备齐全完好，满足施工现场要求。

(5)砌体施工用的木方、模板、夹具、对拉螺杆及型钢已到场，满足现场需要。

4.2 精细化放线

根据主体结构施工放样的楼层轴线，对楼层各砌筑墙体进行放线，放线内容包括：砌体方正性Q300 mm控制线、砌体墙边线、墙垛端线、墙体抹灰面M285 控制线、门窗洞口控制线、建筑1 m线、烟气道300 mm等控制线(图2)，精细化放线应准确、清晰，无遗漏。

图2 标准户型精细化放线平面

4.3 基于BIM砌体排布技术进行墙面砌体排版

使用BIM技术对楼栋进行土建建模，利用BIM砌体排布技术，对楼层各砌体墙面进行砌体排版，利用BIM可视化准确优化砌体的组合方式，最大化减少配砖的砖型及配砖量。利用BIM数据化、模块化提出各层、各户、各砖型的准确数量，砌块进料、楼层运砖数量精细化。通过精细化的排版和提料，降低资源浪费，减少材料浪费和材料二次搬运，降低施工成本。

4.3.1 BIM砌体排布操作流程

鲁班土建建模、导出LBIM图形→ LBIM图形导入、鲁班砌体排布→墙体编号→编号墙体砌块排布→导出CAD排版图→门窗洞口混凝土预制块、顶砌、丁字墙、L墙二次调整优化。

4.3.2 鲁班土建建模、导出LBIM图形

利用鲁班土建建模软件进行土建模型建立，根据图纸确定厨房、卫生间、露台混凝土导墙；布置构造柱、过梁；预留配电箱位置、设定门洞高度，然后导出LBIM图形。

4.3.3 LBIM图形导入、鲁班砌体排布

将已完成的土建模型LBIM图形文件导入鲁班排布软件，利用三维视图功能查看三维墙体(图3)，并在工程设置里设置工程概况及砌体排布的工艺参数：砌块尺寸、灰缝宽度、顶砌和底砌预留高度、施工错缝搭接宽度等。

图3 砌体排布三维视图

4.3.4 墙体编号，并对标号的墙体进行排布

利用鲁班排布的砌体排布功能对工程进行墙体编号，以便软件对墙体进行对应识别。墙体编号完成后，选择单面墙体或整体墙面进行墙体砌体排布。

4.3.5 导出CAD排版图

墙体砌体排布完成后，导出CAD格式墙体砌体排版图，根据现场实际情况，对顶砌和底砌工艺、门窗洞口预制混凝土砌块、丁字墙、L墙工艺等用CAD进行二次深度优化和调整。

完成墙体砌体排布后，提出楼栋及各层工程量，辅助现场提料及材料进料和现场材料统筹管理。

4.4 配砖加工、预制

4.4.1 成品转二次加工

加气混凝土砌块和烧结空心砖根据现场电气箱体实际配管情况，在现场加工区采用手提式切割机对砖进行加工。

根据BIM砌体排布精确提取电气箱侧边配砖砖型数据，在整砖上用铅笔和角尺在砖面上画好切割线，然后用手提式切割机进行切割，用铁锤敲掉不需要的部分，将砖加工成“L”型、“V”型整砖和配砖，加工成型的砖分类堆放(图4)。

(a) 过梁“L”型配砖

(b) 包管“L”型砖

(c) 包管“L”型配砖

(d) 包管“V”型砖图4 “L”型、“V”型整砖及配砖示意

4.4.2 预制构件加工

预制构件的制作是针对少数地方墙体砖模数和预埋电气设备包管砌筑收口的不吻合，主要用于加气混凝土砌块墙体中强、弱电箱和空调洞口的边口处。

4.4.2.1 强、弱电箱包裹“∏”型预制成品砌块

利用“∏”型砌块预制专用模具，预制宽100 mm、高240 mm、长600 mm的带凹槽专用砌块(图5)，凹槽长度大于电箱长度5～10 mm，凹槽高等于电箱高，凹槽中下部空缺，便于对电箱集中管线的包裹。根据工程所需的强、弱电箱总数来预制过梁，做到一箱一梁。

图5 “∏”型专用预制砌块(单位:mm)

①号构件：2块440 mm×90 mm；②号构件：4块323 mm×90 mm；③号构件：4块151.5 mm×90 mm；④号构件：5块50 mm×90 mm；以上4种构件均为2 mm厚钢板制作图6 顶砌预制块装置

4.5 强、弱电预埋安装

4.5.1 强、弱电箱定位固定

(1)强、弱电箱箱体定位：利用自动安平红外水平仪，对墙体强、弱电箱进行竖向定位。

(2)截取一段C型钢用作支撑横梁，在支撑横梁上居中安装箱体；

(3)用∠40角钢制作三角形支架底座，支架底座3边角点各铣两个孔，外孔孔面焊接螺母，安装调节螺杆，内孔用于膨胀螺栓与地面固定，通过调节螺杆实现底座微调；

(4)在底座一边的中心焊接一截∠40角钢支架立杆，支架立杆上部在中心线处铣150 mm长的高度调节孔，用调节件进行支架横梁与支架立杆的固定，实现箱体高度的调整；

(5)箱体、支架横梁、底座和支架立杆连接好后，按箱体底放线位置和定位尺寸，分别使用底座调节螺杆和支架立杆调节件对箱体进行调整，位置准确后固定，使箱体固定在安装位置上；

(6)箱体在C型镀锌钢支架上固定好后，再将从梁上穿出的PVC线管截好长度，依次接入箱体(图7)。

图7 强弱电箱安装固定

4.5.2 联排线盒定位固定

按照设计图纸，利用自动安平红外水平仪在联排线盒安装墙体处，进行多线盒精确预埋施工，该预埋方法及预埋工具可在标准层反复使用。

(1)参照设计图纸，根据墙体线盒的集中程度，选取适当长度的一段镀锌C型钢，将线盒根据箱体设计间距居中固定于横梁上。

(2)用∠40角钢制作三角形支架底座，支架底座3边角点各铣两个孔，外孔孔面焊接螺母，安装调节螺杆，实现底座微调，内孔用于膨胀螺栓与地面固定。

(3)在底座一边的中性线处焊接一截∠40角钢支架立杆，支架立杆上部在中心线处铣150 mm长高度调节孔，用调节螺栓进行支架梁和连接和固定，实现盒体高度的调整。

(4)联排线盒、支架横梁、支架底座及立杆连接好后，按联排线盒底放线位置和定位尺寸，分别使用支架底座调节螺杆和支架立杆调节孔螺杆对盒体进行调整，位置准确后，拧紧螺栓，使联排线盒固定在支架上。联排线盒在C型镀锌钢支架上固定好后，再将从梁上穿出的PVC线管截好长度，依次接入线盒(图8)，接管时应注意线管排列，避免线管交叉。

(5)砌筑完成后，将地面上的膨胀螺栓，与线盒连接的自攻螺丝及垫片依次松掉卸下。整个支架卸下完成后，可在其他楼层、房间安装重复使用。

4.5.3 管线接驳

(1)管线的延伸和接驳需根据箱体和线盒的设计位置进行合理安排延伸布置，管路间距应尽量分开，不能过于集中，以便后续管线封堵。

(2)强、弱电箱处多管线位置的管线接驳应采用铜丝和C6钢筋进行管线分排固定。

(3)管线下料时充分考虑到管路穿过混凝土砌块孔和壁厚的影响，使箱盒部位外边突出墙面与灰饼厚度相符合。

4.6 砌筑施工

4.6.1 管路包砌施工方法

砌筑施工前利用BIM砌体排布技术，对楼层各户型各砌体墙进行精确排布。根据现场线盒尺寸和位置，墙体内线管的集中设置情况，对各墙体管线位置的砌块进行精确配砖提样，在场内配砖加工场进行集中“L”型、“V”型包管砖集中加工。

配砖二次加工好后分类按量运至施工楼层，集中堆放。在砌体施工过程中，电气安装人员应负责跟踪检查线盒、线管等是否移位，安装是否稳固，待砖工砌筑到有线盒、线管位置时，电气工配合砖工对管线位置的砌块按照墙体砌体排布图进行准确组砌。砌筑过程中应注意对线管、线盒保护，发现有损坏、偏位、脱落、堵管等情况的应及时和电气专业的人员联系进行恢复，经恢复、检查无误后继续进行墙体砌筑。

墙体多线管位置用“L”砖包管错缝砌筑(图9 、图10)。

图10 “L”型砖包管组砌示意(二)

墙体单线、双线管位置用“V”砖包管错缝砌筑(图 11、图12)。

图11 “V”型砖包管砌筑配砖示意(一)

图12 “V”型砖包管组砌示意(二)

4.6.2 强弱电箱处墙体施工方法

砌筑施工前利用BIM砌体排布技术，对楼层各户型墙体的精确砌块。根据现场电箱的尺寸和位置设置情况，对各墙体电箱位置的砌块和配砖进行精确配砖提样，在场内预制场对“Π”型预制成品砌块进行集中预制。强弱电箱位置管线密集，采用100 mm厚“Π”型预制成品砌块进行箱体位组砌，取消箱体部位的上部过梁，箱体背后采用100 mm×240 mm×600 mm的加气混凝土砌块进行飘砌(图13、图14)。

图13 强、弱电箱包砌侧面示意

图14 强、弱电箱包砌正面示意

4.7 穿引线及成品保护

墙体顶部顶砌、所有预埋和修补完成后，对预埋的线管穿好引线并及时对开管口进行有效封堵，用聚苯乙烯板对电箱和线盒进行填充，并用封口胶封闭好，防止线盒污染或二次堵塞，为日后穿线、面板安装提供条件。

在户内强弱电导线安装完成后，将导线余头盘入盒、箱内，并用封口严实，以防污染，同时应防止盒、箱内进水，导线不应有破损和污染。

5 效益分析

5.1 直接经济效益

通过BIM技术项目砌体工程施工中的实践应用，在以下方面产生了明显的直接经济效益：

(1)提高施工效率，节约机械租赁费；

(2)提高施工效率，节约架体材料租赁费；

(3)应用BIM技术，提高材料的利用率，减少材料损耗，节约材料费；

(4)减少楼层砌体二次装运，节约人工费；

(5)应用BIM信息化技术，减少施工管理人员费用支出；

(6)应用BIM技术，减少电气随砌随埋用工，节约人工费。

5.2 间接经济效益

(1)基于BIM精确加工技术，减少了墙面剔槽凿洞、减少修补工作量，具有工艺简单、成本低廉、墙面整体性能好的特点，提高了墙面成型质量，减少了抹灰空鼓和开裂，减少了建渣的清运，节约资源，有利于现场文明施工管理。

(2)采用电箱“∏”型预制砌块基于BIM精确预制技术，墙体顶砌“”型砌块基于BIM精确预制技术，减少现场切砖，降低材料损耗，节约资源，墙面成型质量好，减少了建渣量，提升了现场安全文明施工效果。

(3)采用民用建筑强、弱电箱预埋及墙体多线盒精确预埋施工方法，对强、强弱电箱的预埋进行准确地三维控制，提高施工质量和施工效率，节约用工、减少辅材用料，保证工期进度。

(4)一系列基于BIM技术的施工方法的应用和推广，提升了公司的社会形象和市场竞争力。