BIM 机电管线综合设计控制要点与安装施工要点分析

姚宇宁，王园

（中建市政工程有限公司，北京 100073）

1 引言

由于施工部门施工成本的增加，以及业主对施工要求的提高，施工单位在机电设备安装过程中不再只是以实现系统功能为目标，更多的是考虑如何优化建筑外观、提高建筑施工效率等方面，同时尊重相关规范和业主的要求，确保建筑质量并最终实现利润最大化。与之前基于CAD 图纸相比，采用三维可视化信息协作BIM 技术对机电综合管道进行自动检测，能够保证机电设施建设的质量、成本和进度，提高项目管理水平，是实现管道优化布置的高效方法。本文对BIM 机电管线综合与安装施工中的注意要点进行探讨与分析。

2 机电管线综合安装概述

机电工程管线有多种类型，主要分为以下几类：

1）专业通信系统：包括广播、电话、网络和特殊通信系统。

2）集成监控系统：包括点信号线、SCADA 和BAS 系统线路的电源监控。

3）消防系统：包括阻燃电流管道、喷淋系统、消防桥、起泡器管道、消防水化管道等。

4）供电系统：包括电气照明通道和电缆桥架。

5）暖通空调系统、冷凝冰、排气管、空调及回水管、空调及送风管[1]。

机电设备安装时，管道的综合设计是决定工程质量的关键。施工过程中，总承包商在机电设备安装的综合规划中起主导作用。施工前，总承包商收到各专业设计图纸后，应尽快派专业工程师对图纸进行审查，了解各专业管道设备的安装地点和要点。在设计阶段，标记需要插入的间隙和部件，向分销商提供有针对性的技术信息，并提醒分销商注意中心预埋件，防止由于钻孔和预埋件的缺失以及错误结合，无法按照布局设计要求完成施工。机电管线的安装时间通常在土建施工与装饰施工期间交替进行，在建筑精装修相应节点结束前，逐步完成设备的调试、验证和全面验收。机电管道安装的综合技术是对所有通风空调、电气、给排水、消防等管道进行合理调节。

3 BIM 机电管线综合优势

3.1 深化设计

传统的设计方式很难实现建筑工程单个专业的详细设计。基于BIM 技术，可以建立建筑的仿真模型，基于该模型进行机电专业的详细设计。可完成多专业管线碰撞检测、管道故障检查和预留孔协调工作，避免施工阶段因碰撞、不符合净高或产生设计变更造成的施工延误或成本增加。

3.2 直观化各管线关系

使用Navisworks、Project Navigator 和其他模型软件可以设置管道之间的冲突规则、类型和相关参数，完成不同专业管道碰撞检验的公差参数。碰撞检查后，相关设计人员通过软件对碰撞结果进行分析，并对碰撞点进行分组，以清晰的颜色显示或隔离显示碰撞点。碰撞点分组后，会将碰撞点指定给每个设计师进行重新设计。

3.3 工序及施工模拟

现场各机电分销商的安装施工过程中，交叉作业不可避免，而利用BIM 技术可提前进行虚拟设计。在数字模型中，可以模拟每个阶段的施工过程和重要节点的施工过程；比较不同设计和施工过程安排的可实施列表，以优化决策。施工工艺和设计模拟可避免后续施工的拆除和修改，减少因信息不对或不同专业之间理解不一致而导致的技术错误，减少再加工，节约施工成本。

4 BIM 机电管线综合与安装施工要点

4.1 综合管线图纸图层管理

机电专业（供水和排水、电气、空调、供暖和通风等）的各项设计中，要做好本专业的设计管理工作，为深化综合管线设计创造条件。在每个专业的不同系统中，使用不同的管道层，通过打开和关闭管道层的操作来管理每个专业中的管道设计。各专业管道应使用不同的颜色，以便于在全面深化管道设计的过程中识别不同系统的管道，提高工作效率。所有图纸的线性比例、字体和高度应一致，以确保大型管道的一致性和美观性。表1 显示了某综合管线深化设计给排水专业部分图层。

表1 综合管线深化设计给排水专业部分图层

4.2 前期准备

为了优化机电一体化管道的施工，前提是要建立各专业的合作机制，为施工和后续检测做好准备。以图1 为例，通过CAD软件预先绘制施工图，包括网格尺寸和高度数据，将其引入计算机系统，生成BIM 模型，处理CAD 图纸中标记的数据和具体细节参数，并将每个内容元素转移到统一位置，在Revit 软件中导入模型以实现网络的统一，确保管道布局的一致性。

图1 综合管道

4.3 综合排布

4.3.1 初步排布

找出管道布置最复杂位置，绘制其截面，并为截面命名。然后调整管道在图纸中的位置，并结合其他位置的截面名称预先确定管道分类原则。布局原则是遵循图纸的一般原则，即管道的上下位置、布局层数、规避顺序等。

4.3.2 图纸细化

根据建筑结构高度、精装修吊顶高度、管线高度、机电管道尺寸、保温厚度等设计规定参数，并结合相关专业施工规范细化各管段名称中的管道施工维度。如果相关部分有天花板，则应在此阶段检查天花板的设计高度。

4.3.3 平面调整

根据调整后纵断面反映的尺寸参数，对该平面图进行调整，形成第一个可跟随施工一起绘制的扩展布置图。图中管道的信息和尺寸应完整。

4.3.4 出图

图纸确认后，相关单位可与甲方和设计院进行沟通，打印施工蓝图；经甲方和设计单位确认后签发，形成正式的建筑设计图，该图也可作为工程最后阶段的施工图[2]。

4.4 管线设计控制要点

4.4.1 管道设计

管道设计过程中，应遵循以下原则：（1）大管优先原则。由于小管道造价低，安装方便，而空调通风管、排水管、排烟管等大截面大口径管道占用空间大，故在平面图中应优先布置。（2）金属管道避让非金属管道。因为金属管道更容易弯曲、切割和连接。由于生活污水、粪便污水排水管、雨水排水管、冷凝水排水管均采用重力排，因此，水平管段必须保持一定的坡度，这是排水顺畅的充分必要条件。（3）低压管避开高压管，因为高压管成本高；电气需要避热、避水，不宜在热水管上方和水管下方垂直布置电线；消防水管避开冷冻水管（管径相同），因为冷冻水管具有隔热性，这有利于工艺和成本造价。

4.4.2 避免穿墙作业对管线造成损伤

为了防止在管壁处理过程中损坏管道，必须采取堵塞措施或在管道外部安装防护罩。由于管道的专业类型不同，采取的保护措施也不同。例如，当管道被大直径堵塞时，墙体开口应先冷凝，然后填充材料。

4.4.3 线路不宜过长

在施工过程中，如果线路较长，可采用伸缩线路的方法。不同专业的管道使用的材料不同。例如，进料和加热管道通常选用金属材料。如果管道形状发生变化，应在相应位置安装延伸接头，以确保延伸长度符合施工标准。

4.5 管线平面定位

管道表面根据层次和相关性，按照一定的顺序和流程进行定位，以确保每个环节互不冲突，并且能够根据标准生产不同类型的管槽和部件。同一类型的管道必须居中放置，支架必须以标准化方式放置。此外，应充分考虑管道的具体类型、外形尺寸、保温温度和支撑尺寸以及预留管道的位置，进行全面详细分析。

4.6 管道综合排布

排水管必须满足坡度要求，尽量减少与其他管道交叉的水管和排水管。给排水系统应安装在靠近管束底部的位置；主风管厚度一般为0.8 m，这样就可以将主管道分层安装在一个平面上，并对密集管道的叠加进行适当的调整，使业主各户型之间管道的交叉问题得到有效解决，防止后续复工。

4.7 现场复核

在检查管道施工的基本要求和建筑物的路线条件后，应结合现场重新检查管道线路布置图。验证现场安装情况是否符合设计要求、施工进度以及工艺的可行性；特别是主要节点和构件，如穿墙的大口径管道、转角处建筑物的空间和结构是否符合要求；管道施工是否符合泵房、空调房、能量转换和分配室、一般消防等重要设备和管道集中的位置条件。避免在施工过程中与建筑物结构发生冲突或专业管线之间发生碰撞，影响施工周期和施工效率。

4.8 问题整改与跟踪

根据BIM 管道综合分析结果的签字版本，问题责任方应发布整改单（管道拆除和改造），规定整改结束时间，各方应共同监控改进情况，以确保BIM 管道的总体结果落实到施工和安装中。

5 结语

目前，BIM 技术应用越来越广泛，在机电安装工程中发挥着越来越重要的作用，已成为机电安装工程施工的重要工具。本文分析和介绍了BIM 技术在机电设备安装中的应用，认为使用BIM 技术能够使机电装置的施工过程更加高效，有助于提高施工质量，减少返。未来，BIM 技术将更加广泛地应用于各个方面，进而帮助机电安装工程的精细化施工。