土木工程施工机电安装的配合研究

胡培革 刘晓芬

山西省工业设备安装集团有限公司 山西太原 030032

随着城镇化发展，我国土木工程的行业规模越来越大，许多企业已经实现了自动化设备安装，促进了机电安装行业的发展[1]。BIM 技术的出现，标志着土木工程进入信息化和现代化，给整个行业带来了前所未有的机遇和挑战。BIM 技术是传统模式CAD 的发展产物，是工程史上重大的技术变革[2-4]。它是通过建立模型进行建筑物信息的仿真模拟的一种新型工具，能够通过模拟施工及时调整优化设备安装中出现的问题，对整个机电安装过程进行协调工作，从而有效地整合资源，提高机电安装的安全性[5]。

1 土木工程施工机电安装的配合方法

1.1 建立BIM模型

BIM 建模就是将自定义的族类型，按照设计方案和施工情况进行比例对照，以此建立三维数字模型的过程在建模过程中，每个族之间都有特定的属性，每一个图元都是族的实际例子。随着不同图元和族的演化，相关模型含有的信息也随之丰富，并且发生变化。通常使用Autodesk 软件进行BIM 建模，根据设计阶段的不同，制定建模步骤，确定模型内容，如表1 所示。

表1 建立BIM模型步骤

由表1 可知，土木工程施工建筑体的基本形状，一般受环境和光照因素影响，在估量整体环境后，对建模所需的构成信息进行系统分析。对每一个细节部分的工程量进行计算，绘算给出完整施工图，最后在所有模型深度确定好的情况下，完善每一个模型信息，每一条管路材质，对主梁类别进行标号，并做好各个模型之间的组织方式。特别要注意对设计好的管线和桥梁进行系统化命名和配色，标注好主管线路和主体桥梁方位走向，做好识别，为后续检测碰撞、优化管线做好前期准备。

1.2 优化机电安装管线

根据检测碰撞的结果，在能够协调施工空间和维修空间的基础上，对机电安装管线进行优化。使用综合管线开发软件，在同一界面中完成比较方案排版、空间安装检测，并调整空间高度，具体如表2 所示。

表2 深化设计过程中管线优化方法

由表2 可知，通过检查管线设备和墙体之间是否存在明显冲突，管道和电气桥梁的高度是否符合安装标准。并对重点部位的管线和设备进行深化设计[6-8]。利用工具进行碰撞分析，检测所有管线的高度、占用空间体积和位置走向，形成报告，并通过碰撞结果，进行人为干预给出调整建议。

1.3 模拟机电安装过程

利用软件的虚拟仿真功能，对机电安装的设计方案和安装顺序进行模拟安装。

通过三维动画，在现有模型的基础上，考量安装进度查询、资源管理、现场问题解决和质量安全等问题，进行施工过程模拟，将施工进度计划导入至软件内。将每个区域所需的材料运输到指定地点，保证材料供应。对安装人员进行项目分配管理，分析出安装工程对人资的需求，让工作人员提前熟悉施工图纸、各种管线设计及可能出现的问题，安排施工人员依次进场。其次，在仿真安装过程中，对安装工时点的完成情况进行分析，及时针对安装中出现的问题调整相应的工程，对人员和物资进行二次调配，确保每个材料都物尽其用。如果已经产生进度变化，通过模拟安装将进度控制在可以接受的范围内。在所有模型导入后，和现场采集的实时信息进行配合关联，及时检查所有材料的安全性能，对材料的质量进行实时管理。所有安装阶段模拟完成后，将各个机电信息整理好，保存在登录的软件内，按照土木工程施工的机电安装要求，将信息进行移交，方便后续数字化机电安装工作[9-10]。

1.4 数字化配合土木工程施工机电安装

在建立好BIM 模型、优化管路和模拟施工后，通过软件进行最后施工阶段的部署工作，过程如图1 所示。由图可见，首先登录软件账号，查询所有项目信息，准备好前期施工图表、原始工程数据和中期验证模拟数据，将它们汇总在数据库内；将所有设备模型利用动画演示剪辑视频，让施工人员对施工过程有一个直观的了解，可以在手机和电脑等设备上开展施工安装前期准备，根据所需材料、设备型号进行采购，对物料进行统一分类编码；在机电安装过程中获得每个设备位置、设备参数、启动流程等，导出安装顺序，根据每个设备标号和颜色进行安装，过程中可实时看到各个维度的管线走向；整理好材料清单，将所有物资信息通过移动端，让施工人员扫码获取，采取边安装边更新的方法，及时增添材料设备，完成机电施工安装。

图1 BIM技术在机电安装配合中的流程图

2 实验研究

为验证以上提出的机电安装配合方法，将本方法与传统方法的绘图时间进行对比，分析应用不同方法时，绘图时间对机电安装配合的有效性。选择15～75m的不同施工建筑高度，进行现场安装工作的实地测量，预估每层建筑体的管线分布，对机电安装管理做好高度预留，保证各项设备安装数据的完整性，以及绘图与实际安装情况符合；获取机电安装工程相关的全部资料，和机电安装的图纸相结合，进行各项设备的绘图顺序排序；将每个机电安装设备的位置做好分布统计，设计管线走向，找到每个预留点位置，达到预埋件安装要求。当所有机电安装设备信息准备完善后，对传统方法绘图和本文方法进行比对，结果如图2 所示。

图2 绘图时间测试结果

由图2 分析发现，在建筑高度为15m 的情况下，传统方法绘图时间比本文方法低，适用于15m 以下低高度建筑物。随着建筑高度的增加，传统方法绘图时间逐渐加大，当建筑高度在30m 时，使用传统绘图方法比本文方法多耗时3 周；在建筑高度为45m 时，传统绘图方法比文中方法耗时多6 周；在建筑高度为60m 时，传统方法比本文方法多用时12 周。本文方法在机电安装配合中，基本能够在有效时间1—2 个月内完成绘图设计，时间可以减少40%，不会造成务工延期现象，工作效率对比传统方式有明显提升，有效缩短机电安装工程周期。

3 结语

通过运用BIM 技术在机电安装项目中的实验分析，对比传统模式，从模型建立开始，通过优化系统管线等重点环节，模拟施工过程，分析BIM 技术在机电安装过程中的配合方法，整理出一套科学的机电安装流程。但由于讨论的BIM 技术仅限于土木工程施工项目中机电安装的运用，无法代表其他施工领域，故本文产生的BIM 技术观点在其他专业施工领域的安装应用上会存在一定局限性。未来在更多专业人才的努力下，不断地实践和深入研究，BIM 技术将得以不断完善，深入到社会各个领域，成为新时代工业发展最核心的技术之一。