应用BIM技术优化医疗工程施工管理

张海波 薛旭旭

【摘 要】为优化医疗工程施工管理，我院在设计和施工阶段全面引入BIM技术指导工程建设。大到单体建筑施工方案编制，小到单个复杂梁柱节点钢筋布置，均在BIM事先模拟分析后再行施工，尤其在吊顶管线综合排布和直线加速器室大体积混凝土施工方面，BIM技术展现出传统施工组织方式不可比拟的精细化优势。

【关键词】BIM;施工管理;精细化管理

Abstract：Objective To In order to optimize the construction management of medical engineering，BIM technology is fully introduced into our hospital to guide the project construction during the architectural design and construction stage.No matter it is the compilation of building construction scheme or the arrangement of reinforcement of complex beam-column joints， the construction is carried out after using BIM technology to conduct simulation analysis in advance. Especially in the aspects of the comprehensive arrangement of pipelines on the ceiling and the construction of mass concrete of linear accelerator room， BIM technology shows great advantages of fine management that traditional construction organization cannot be matched.

Key words： BIM; Construction Management; Fine Management

【中图分类号】R31【文献标识码】A【文章编号】1005-0019（2020）01--01

前言

由于医疗功能需求多样化的特点，在实际建设过程中，医用建筑的设计及施工工艺复杂，工程量较大，设计效果难以实现。而依据传统施工组织设计方法，各生产要素的精准算量难度高，易导致预先准备不足，影响施工进度;关键线路施工计划编排不合理，易导致工期保证率低;图纸、工程联系单、工程变更等工程资料数量多，管理难度大。再加上现阶段国内施工管理水平普遍不高，传统的施工及质量控制体系并不能保证医用建筑的适用性和质量的可靠性，更不能满足施工精细化管理的要求。

BIM（即Building Information Modeling）是指建筑模型信息化[1]，是一个设施物理和功能特性的数字表达，利用3D技术如实预呈现拟建项目，以实现项目的“先试后建”为核心理念。以计算机自动进行建筑信息加工处理为技术依托，为项目管理提供重要的技术支持，使每个阶段要做什么，做多少，怎么做，下一步做什么等施工问题变得显而易见。此外，通过加入进度信息及成本信息，可实现工程进度管理和成本管理，支持建筑行业业务发展需要[2]。信息化水平的提升，使得施工管理优化更全面、更精准、更高效。

1 医疗工程施工管理背景分析

1.1 我院建设项目简介

济宁市第一人民医院高新区分院门诊医技楼两侧续建项目施工管理的难点主要分为建筑体量大、工艺技术复杂、设计效果难以实现等三个方面。

建筑体量大：本项目总占地面积为34000m2，分为东西两栋独立建筑。其中，东翼健康管理楼建筑面积为18850m2，包括放疗科、核医学科、透析中心、母婴中心、儿童健康管理中心、日间病房、健康查体中心等功能分区;西翼急诊楼建筑面积为15150m2，包括后勤办公及设备库房、普通急诊、急诊抢救、急诊医技、急诊留观、急诊病房、急诊培训以及急诊ICU等功能分区。两栋建筑布置的科室较多、差异性较大，医疗功能需求各不相同，反应在建筑上表现为即使是在同一楼层平面内，楼板厚度、梁底标高、墙体定位尺寸及放射性防护等土建施工，以及强弱电、送排风、给排水、各类医用气体管道等安装工程施工的差异性均较大，影响因素多，施工难度大，部分工程质量隐蔽且不可逆转，各专业协调难度大，施工管理错综复杂。

设计效果难以实现：本项目采用80.4度圆弧形不规则结构，导致圆弧形外立面结构复杂，个别部分空间狭窄，室内空间不规则，如何合理进行空间布置，提高空间利用率是一道难题。此外，地上地下各楼层均与一期工程连通，连通处的施工改造及水电暖等多系统一体化整合任务艰巨。

工艺技术复杂：项目工程参数繁多，技术流程繁琐。例如：结构工程方面：两翼建筑所采用的主要结构构件中，柱有三种尺寸，板有六种尺寸，墙体有六种尺寸，梁有十二种尺寸，分别使用五种不同强度混凝土和十三种不同型号钢筋制作而成。楼板按不同房间功能要求，标高及厚度各不相同，混凝土模板支撑体系质量要求高，测量放线准确度不易控制等。

1.2 BIM技术在我院的引入

我院在一期工程制冷机房建设和楼宇间综合管线对接施工中的BIM应用经验表明：相比于传统施工方法，应用BIM技术可节约工程工期30%，减少返工60%，各专业施工协同效率提高80%，显著减轻了项目管理人员的工作强度。为此，我院在二期工程中全面引入BIM技术指导施工。

2 BIM優化方案流程设计

利用BIM技术优化施工流程的关键在于以建筑原设计文件为蓝本，建立3D几何模型，也就是我们所说的BIM建模，然后输入施工信息并验证，根据验证的结果和出现的矛盾优化施工方案[3]。

具体来说，首先，在BIM软件内，依据施工图设计模型、施工图、施工组织设计文档等创建施工方案模型，将施工组织信息与模型关联，通过模型验证和方案优化，形成最终的施工方案模拟模型，随后即可按施工组织流程进行施工模拟并形成施工方案模拟分析报告，依据模拟分析报告针对工序安排、资源配置、平面布置等内容进行优化，随即更新模型信息并形成包括施工工艺优化报告、施工进度计划优化报告和资源配置优化报告在内的施工方案优化报告，以此进行施工方案交底和技术交底，指导工程施工。

3 BIM优化方案执行过程

在设计阶段应用BIM技术优化建筑结构方案，在安装阶段应用BIM技术优化设备管线排布，在精装修阶段，应用BIM技术优化室内空间。对各个阶段进行反复验证，达到要求后再进行建设施工，保证设计效果全面实现。

施工全阶段应用BIM技術进行施工进度计划和资源配置计划优化调整，为施工质量提供保障。在BIM软件平台下，高效完成建筑工程算量和施工进度编排，按照进场计划，预先配置人员、材料和施工机械。通过动态模拟项目建造过程及场地布置情况，进行形象化的施工工艺、施工流程和施工技术交底，依据BIM模拟生成的物资需求表和进度计划表，从材料、人员、施工器具及现场作业面四个方面进行重点把控，随后全程跟踪施工生产过程，与BIM模型关联对照，进行质量查认、对比、标注、拍照、上传等，上报建设信息，实现远程多方协同办公。对与进度不符的施工工艺，通过监理方、施工方、项目部三方认证，及时修正，保证现场施工持续顺畅进行。

在设计阶段按照项目分工，在施工阶段按照专业分工，在收尾阶段按照楼层进行分工。比对销项计划和BIM工程算量结果，分专业、按阶段、分别与设计及施工人员进行反复对接，对每一楼层内所有施工项目的进度、质量、总量进行监督检查，查缺补漏，保证建筑内各运行系统的完备性和稳定性，确保施工项目如期、保质保量完成。

4 BIM优化方案亮点分享

4.1 优化综合管线布置，提升室内使用空间

急诊楼项目除包括给排水工程、强弱电工程、消防工程、送排风工程、暖通工程等一般民用建筑安装工程外，还有医用气体、气动物流等工程。各专业设备管道数量多且排布密集，一般要在梁下1-1.5米空间内排布，施工难度大，管道、桥架、空调内机等设备易碰撞，稍有失误将严重影响室内使用高度，达不到设计要求。

我院联合设计单位和施工单位，利用BIM技术对楼内安装工程进行管线综合，对各专业模型进行碰撞、净高、维修净空间等进行了模拟检查，通过对模拟结果的分析，在管线布置合理、吊顶净高够用、维修净空间适用的前提下，将吊顶内设备桥架由原设计型钢材质更改为吊筋桥架，满足强度的同时，压缩了桥架占用空间;由于吊顶内设备排布密集，原设计吊顶形式已不具备施工条件，通过BIM优化计算调整，将吊顶形式更改为增设转换层吊顶，及时进行了设计方案变更，保证工程施工顺利进行。施工进度和经济费用翔实，以精、准、细、严的精细化要求实现了施工完美变更。完工后的病房层高为3米，走廊层高为2.8米，较原设计普遍提高20厘米，进一步拓展了室内使用空间，走廊宽敞明亮，病室内窗明几净，营造了宽敞舒适的工作和就诊环境。

4.2 成功解决大体积混凝土施工难题

健康管理楼设置有放疗科、核医学科、透析中心、妇儿中心、日间病房及健康管理中心等科室。其中，位于负一层的放疗科设有五间15MV直线加速器检查室，底板厚0.6m，墙体最厚处达到3.2m，顶板最厚处为3.1m，混凝土总体用量约为3100m3，单块顶板质量高达678吨，总质量约为7440吨。

该大体积混凝土施工方案，对混凝土模板支撑体系，混凝土浇筑和混凝土养护等施工项目提出了极高要求，传统的模板工程计算方法进度慢，经济性差，质量保证率低，相应的施工组织方案繁琐低效，不能保证施工的可靠性和安全性。如此大体量的混凝土建筑，为我市首例，无可参考工程经验，施工难度极大，安全生产责任重大。

施工中通过创建BIM技术模型及参数计算，优化了模板支撑体系脚手架布置形式、混凝土浇筑施工流程、混凝土养护质量检测控制等施工方案。通过BIM3D模拟演示功能的应用，以三维动画形式向施工队伍展示了施工工艺流程，确定了混凝土浇筑方案、养护技术、裂缝控制技术及混凝土水化热监控技术要领。在保证安全性的前提下，实现了材料选择经济适度，施工组织合理，质量监控精准，在完全遵循原设计的前提下，节约了成本，缩短了15%的进度工期，有效避免了施工安全隐患，以精、准、细、严的精细化要求实现了直加室大体积混凝土施工。施工质量得到了监理等各方认可，该施工方案在专家论证阶段被给予了充分肯定，也在中建系统年度评选中斩获了一等奖。

5 感悟

医疗功能需求多样化的特点，决定了未来医用建筑的发展方向必然是精细化的。作为程序化、标准化、数据化和信息化的手段，BIM以数字化三维技术进行信息加工可如实呈现建筑对象特点，将目标分解、细化，并准确切中要点，抓住施工中的关键问题和薄弱环节，分阶段实施各分部分项工程。将施工管理的规范性和创新性相结合，对完成后的各阶段性体系进行完善，并牵动修改关联工程，直至全系统整合完成。

将BIM技术这一精细化手段应用于医疗工程施工管理，可降低工程建设难度，提升管理层次和管理的精细化，达到设计效果，最终可实现医疗功能的准确定位。

参考文献

孙成双，江帆，满庆鹏.BIM技术在建筑业的应用能力评述[J].工程管理学报，2014，28（03）：27-31.

郑华海，刘匀，李元齐.BIM技术研究与应用现状[J].结构工程师，2015，31（04）：233-241.

吕怀雷.BIM技术在建筑工程管理中的优化应用[J].住宅与房地产，2019（18）：126.