机电施工中BIM的应用探析

2022-11-09徐旺赵会岩张新涛董文斌中建五局第三建设有限公司天津分公司天津300000

安徽建筑 2022年10期

徐旺，赵会岩，张新涛，董文斌（中建五局第三建设有限公司天津分公司，天津 300000）

0 引言

如今，建筑信息模型已被建筑、工程、施工、设计行业进行广泛采用，这种数字模型技术允许在计算机环境中对施工项目进行建模，同时进行各种分析和模拟。

管道系统的目的是将流体从开始端输送至末端。多个管道系统的布局优化、安装施工顺序、空间协调、保证净高是施工建筑主要要解决的问题，对于住宅型民用建筑来说，主要体现在地下室的机电安装工程，为保证业主的车辆进出、观感效果，对单独管道进行最佳布局，形成管线的综合排布，以便在各种约束条件下不会发生冲突，减少施工过程中的繁琐、劳动力密集、容易出错、耗时耗工的现象，将施工成本降到最低。通过BIM 的方法，根据各种管线的布局设计的安装、经济等要求，在建模过程中就考虑之后的各专业管线之间的碰撞、机电专业与结构、建筑的碰撞，避免在施工再次出现预见性的问题，减少施工的时间成本。

现以玖樾府地下车库的机电安装为例，对BIM 技术在施工过程中的应用进行阐述。

1 项目介绍

该项目总体建筑面积约为14 万m2，地上31 栋单体，2 个独立的地下车库，地下车库总建筑面积约5万m2，包括人防区和非人防区。整个项目的机电工程比较复杂，机电工程内容为人防战时通风工程、平时通风工程、通风空调工程、给排水工程、采暖工程、电气工程、弱电工程、智能化工程等。地下车库模型如图1、图2所示。

图1 B地块地下车库管综

图2 E地块地下车库管综

该工程具有场地面积小但建筑物建筑面积大、施工管理困难较大、施工周期短、施工质量要求高等特点。机电施工重难点为地下车库顶板采用可拆模壳密肋梁顶板，致使顶板管线安装净高不好控制，以及车道部位管线比较密集、对综合管线排布要求高、专业安装单位较多、交叉施工作业困难较大、各专业成品保护比较困难和施工工序复杂是该项目地下车库安装需要解决的主要问题，同时地下室设备用房多，人防设备间、消防泵房、给水泵房、太阳能给水泵房、高低压配电间、送排风机房、红号站、换热站等功能用房较多，各专业管线交叉布置密集，功能用房的设备安装是该项目的另一大问题。

2 BIM技术在安装工程中的应用

对建立模型进行碰撞检查，深化图纸设计，提供各专业模型出图（平面图、剖面图、局部细化图）。原则为根据设计院所出平面图进行套图建模，对土建设计部优化的建筑结构图纸进行比对，进行各专业与建筑专业的碰撞检查，有特别复杂位置的管线排布进行更深一步的深化检查。很多情况是制作出机电安装的各专业的深化碰撞，对现场的实际安装没有考虑到位，施工顺序、安装空间是否合理更需要进一步的考虑，不然将会致使模型无法指导现场施工，BIM 技术旨在协同管理，提前预见，管线综合完成的标准，为进行结构与结构、结构与机电安装、机电安装各专业间的碰撞检测，出碰撞报告，优化产生的洞口（一次结构、二次结构）位置，进行提前预留[1]，设备管线的综合排布必须将所有管线全部合成在一个图上，对土建存在碰撞位置进行调整，尤其是一些特殊设备的安装，还需与厂家协商是否可以进行安装调整。

2.1 功能用房设备、管线

设计院所出二维图纸无法直观地体现出各功能用房的设备安装情况，很容易出现安装位置不满足设备连接件的尺寸要求的情况。管线走向也会影响后期检修、维护，通过对2D 图纸建模为3D 模型，将设备进行选型（如图3 所示），能够直观地了解设备安装是否符合要求，增加漫游效果，显示出人员进出检修时是否操作方便，对设备间的管线进行优化设计，减少后期的返工率，一步到位。安装过程中将会减少很多过去施工方式所产生的常规问题，对设备及管线进行安装排序，既节省成本，又能够减少安装工期，不影响下一道工序的插入[2]。设备机房的深化必须出图，将各个安装位置的尺寸进行详细标注，平面图、侧面图、剖面图等图纸必须一样不少，施工人员能够更加直观地了解，交底过程中将各类设备安装进行细化交底，增加模型漫游交底，完全按照模型所显示的进行安装[3]。

图3 水泵房优化后三维模型

2.2 地下室综合管线

该项目地下车库管线系统主要包括通风管道、消防管道、给水管道、排水管道、喷淋管道、强电桥架、弱电桥架、消防桥架、照明桥架，系统较多，同时地库顶板为模壳密肋梁构造，尤其是在车道位置，管线极其密集，排布非常麻烦。

管线排布过程中确定风管和无压管道位置后，其他的就是各种有压管、桥架等管道。这种管道的翻弯、登高过管道相对来说比较方便灵活。各专业管道在按照墙体或梁水平布置时需注意：保温管靠里非保温管靠外；金属管道靠里非金属管道靠外；大管靠里小管靠外；支管少、检修少的管道靠里，支管多、检修多的管道靠外[4]。注意管道之间的间距。一方面要保证同一高度上尽可能排列更多的管道，增加净高；另一方面要保证管道之间留有检修的空间。管道距墙、柱以及管道之间的净间距应不小于100mm。如碰到大型风管与土建梁发生碰撞或影响净高的情况，与设计院进行协商，在若不影响风量的情况下，进行风管的管井调整，从而保证净高。

以此处为例，地库顶板标高为3810mm，板厚160mm，模壳尺寸为480mm，密肋梁底3170mm，所使用的空间仅为3170mm，同时布置风管、水管、桥架管线，此区域净高要求2600mm，风管尺寸为1200x320mm，底为2800mm。底部由于喷淋主干管无法上翻因此造成与照明线槽穿插，喷淋管径为1500mm，照明线槽为100mm，底为2500mm，解决办法只能修改风管尺寸，保证净高，如图4、图5所示。

图4 局部管线密集平面图

图5 局部管线密集三维轴测图

对地下车库管线进行模型深化，遵循排布要求，有压让无压，小管让大管，电管让水管，水管让风管，目的是提高地下室净空，减少排布碰撞及合理优化路由，大管优先，且大截面、大直径的管道等占据的空间较大，金属管避让非金属管。电气避热避水，消防水管避让冷冻水管[5]。附件少的管道避让附件多的管道，进行管线的排布，如图6所示。

图6 地下车库局部管线布置图

2.3 工程算量

BIM 建模软件同时兼容工程量计算，对项目建模所绘制的管道、管件、设备可进行工程量统计，数量准确，在施工图算量过程中可以进行参考，但要求模型绘制的精准度达到可算量标准，通过软件内部的明细表，对各个系统进行划分，只要现场完全按照交底模型进行施工，对同种类型的图元进行准确编辑，统计时才不会出现误差，各个专业的型号类别提前设定，可在安装之前对材料进行场外加工，减少施工过程中安装时间，提高施工效率[6]。现场施工尽量保证人等材料，少出现材料等人现象。完全按照建模图纸进行半成品加工，现场对半成品进行安装，这种方式统计出来的工程量不会出现错误，不仅在正式工程中可以运用，在工程项目的临时设施的算量中也很便捷，例如现场临水临电安装工程量的统计，完全按照前期的项目规划好的路由进行安装，过程中比对现场与模型的误差及时进行调整，最终在进行结算时可作为重要依据。