大型医疗建筑BIM+智慧工地综合建造技术

胡龙

（陕西建工第六建设集团有限公司，陕西咸阳 712000）

0.引言

智慧工地系统基于物联网智能特性技术，实现项目建设过程中可视化管理，并通过智能设备收集管理过程中的进度、现场协调、质量、安全、材料等方面数据形成数据分析中心，辅助项目管理决策人员进行问题追溯，做出科学决策[1]。智慧工地须以信息的互联互通为支撑，覆盖项目全生命周期，按照项目现场业务管理的逻辑，打通数据间的互联互通，形成横向到边、纵向到底的数据交互关系，避免信息孤岛和数据死角。

1.工程概况

西安高新区医疗产业园项目位于堰渡大道以西，南横线以北，242乡道以东，318县道以南区域，总建筑面积约为27.6万m2，建设规模为1500张病床。涵盖门诊楼、医技楼、住院楼、科研教学楼、后勤楼、传染病防治楼、污水处理站及其他相关配套，共计14栋单体。该项目建筑功能分类繁多，医疗工艺与机电管线复杂，外立面造型多变，建设过程有如下特点：

（1）工程复杂，涉及专业系统多，是集门诊、住院、医技、手术、科研、教育于一体的现代化综合型医院，设计、施工、运营维护复杂，仅靠传统作业方式与技术手段，风险系数较高。（2）本工程设计及施工周期紧张，且不确定因素多，需大量工作进行动态设计调整。（3）工程建设信息海量，参建单位多，各单位管理水平及标准差异较大，信息传递和工作沟通协调困难，需要系统集中控制所有信息，实现协同管理和信息共享，以提升管理效率。

2.BIM技术+智慧工地应用

2.1 智慧工地平台部署

智慧工地管理平台范围包括软件系统、硬件系统及项目展示部分。软件部分包括安全、技术等项目实际部门的系统应用，硬件包括项目通过物联网技术实现的各种智能监测系统，项目展示部分通过项目展示大屏、手机端及更多的展示工具可展示项目概况及各级应用的实时数据。通过此系统使用，可将项目情况及项目优势向项目各个部门的关键人物数据直观展示，辅助项目管理者了解项目各个维度情况，实现绿色施工信息化，在施工过程中围绕节能、节材、节水、节地和环境保护等目标，借助科技手段提升管理水平的综合方案。通过科技手段完成工程项目管理工作，进而提高人工效率、缩短管理流程、节约办公资源、提高材料设备利用率、减低管理成本。

2.2 BIM技术+智慧工地平台节地方面应用

通过BIM技术辅助施工现场布置，合理安排施工区、生活区、办公区以及永临路网等，综合考虑各阶段场地转换，科学合理地进行现场策划，节约施工生产用地。工程初始阶段，由于施工现场开挖面积大，现场可利用空间小。施工现场周边基本无可利用的场地。考虑到现场材料的堆放以及现场存土等问题，项目部决定对现场进行分阶段施工，先进行主体部位的基坑开挖，把辅助用房、感染楼、污水处理站等开挖量较少的建筑放在后边施工，利用这些场地临时作为材料、存土的场地设置。主体阶段：项目部加快后浇带提前封闭、加快基础顶板回填速度，车库顶板、楼座周边回填完成以后能够满足现场材料堆放的要求。从而避免施工现场各种材料无法堆放的问题，材料布置在楼座周边减少材料的二次搬运工作。装修阶段：原钢筋、木工、安装加工棚等区域作为大件装修物资的堆放区，小型的物资堆放在各楼提升机附近。施工现场的规划与布设，利用BIM技术实景再现，动态利用规划场地[2]。

2.3 BIM技术+智慧工地平台环境保护方面应用

项目部署智慧管理平台，利用手机移动端与物联网技术进行施工现场环境监测。现场发现涉及环境保护方面的问题，管理人员可通过手机端进行快速发布，及时推送至责任人进行整改，显著提高了施工现场扬尘控制、有害气体排放、水土污染控制、光污染控制、噪声振动控制方面的管理效率，保障了项目在基础和主体阶段环境保护主要指标完成绿色建造目标要求。

3.大型医疗建筑BIM+智慧工地综合建造技术

3.1 BIM技术应用流程

采集数据，通过BIM技术实施建模，在建模前期进入施工现场展开勘查，了解现场机械设备配置、建筑原材料采购、设计图纸等实际情况，确定医疗建筑施工的重难点，获取关键信息将其加以整合之后上传到数据平台层中，将本次医疗建筑工程所有数据有效储存。优化BIM系统结构，采用BIM技术一般会创建管理系统与三维立体模型，可以更加真实准确地获取数据。结合医疗工程现场施工情况优化施工进度，使得现场施工管理能够更加深入地实施。除此之外，BIM技术也可以优化BIM系统结构，确保该项技术功能优势能够充分体现，加强施工管理效率。现场施工环节细化处理，BIM技术整理大型医疗工程的施工数据，将关键性信息作为建模的重要参考依据。作为技术人员，将采集到的信息及时分类、整合与分析，创建BIM模型[3]。一方面将医疗建筑工程的各个施工环节加以简化与优化，使得现场施工效率得到提升。另一方面BIM系统之间统筹协调，可以发挥出系统的功能优势。在BIM系统中设定管理权限，促使施工管理能够深入落实。与此同时，BIM技术对现场工作人员专业水平有非常高的要求，这也是操作BIM技术进行大型医疗建筑工程施工的重要前提。

3.2 BIM技术与医疗建筑施工的结合

3.2.1 管线碰撞与排布处理

本次医院主楼结构建筑工程设计环节，不同专业设备管线铺设，考虑到医疗工艺规定比较复杂，经常出现管线之间交叉碰撞的现象，会对室内净高带来影响，进而出现返工问题。以往管线设计主要采用二维管线综合设计的方式对专业管线排布进行协调，难免会存在失误或者布局抽象等问题，本次管线碰撞与排布施工专门采用BIM技术，创建BIM模型，针对所有专业碰撞组织检测，获取针对性的碰撞检测报告，有效规避了碰撞问题。开展BIM碰撞检测，在施工图纸会审、施工图纸深化设计与碰撞检查等诸多环节均有所应用，通过BIM模型展开智能识别，了解所有构建的基本属性，随后操作智能软件进行合理性检查，发现设计图纸存在的问题，按照最终得到碰撞检查结果分析碰撞点，不仅可以优化设计图纸，还能够避免成本浪费[4]。

3.2.2 净高分析与空间设计

医疗建筑室内净高的分析，利用BIM模拟预建造手段，可以清晰地了解建筑工程各个区域净高，按照制定的净高要求、管线排布规划方案展开分析，检查BIM分析结果，对比该结果和精装修原设计净高之间的差别，并且明确二者之间的增减关系，保证医疗建筑装饰空间美观性。与此同时，获得净高分析结果后，分别采用不同的颜色在设计图纸中清晰标注，可以更加直观地对比，联系设计人员及时调整，以免后续施工环节再次出现不必要的设计变更行为，延长施工周期。

3.2.3 预留预埋优化调整

本次医疗主体结构项目的施工，在墙体砌筑环节采用竣工模型，按照机电管线路径标高与设计图纸中的数据，提前预留预埋孔洞和预埋件，通过BIM技术具备的三维可视化功能，在创建BIM模型之后，便可以直观了解预留预埋孔洞所在位置，避免重要信息遗漏问题，也能够保证预留预埋孔洞精准性，并且提升了这一部分的施工效率。该医疗工程机电管线布设相对复杂，室内外之间的衔接也面临诸多要求，如果预留预埋环节存在问题，必然会对整体施工质量造成影响，甚至会埋下安全隐患，缩短医疗建筑的使用期限。本次施工中采用BIM技术，将以上问题及时解决，并且使预留预埋更为精准，按照竣工模型中的机电管线排布情况，医疗主体建筑的结构墙体、楼板等部位，所设置预留孔洞与预埋件，按照不同的类型编排与整合，为精准预留预埋作业提供便利。

3.2.4 施工现场模拟与指导

BIM技术具有虚拟建造这一项功能，为现场施工提供专业性指导，大型医疗建筑中的机械设备、机电设备等构件，也可以利用BIM技术搭建尺寸模型，现场施工重难点与重要的施工工序展开施工方案模拟，通过自动化分析了解医疗建筑工程现场施工环节潜在隐患，在施工现场逐一排查，确保各个专项方案内容合理与可行。除此之外，BIM模型进行直观演示，帮助医疗建筑的业主、施工单位等主体更加详细地理解施工方案内容，按照业主提出的建议修改[5]。除此之外，BIM技术也可以在施工方案模拟交底中运用，有利于提升这一环节的施工效率，通过原预留洞口展开机电施工，创建BIM机电施工模型还原度非常高，保证施工现场模拟与指导建议的可行性。

3.2.5 工程量清单精准计量

对于大型医疗建筑工程设计而言，编制工程量清单非常重要。那么在这一环节也可以采用BIM技术。将其运用在参数化设计环节，创建模型之后采集不同类型的建筑原材料实物量，按照清单生成规则，由系统自动编制工程量清单。该清单中涉及现场施工需要运用的管道材料、节点大样、施工图片与BIM生成料单等诸多内容。工程师对工程量清单进行复核，按照材料清单库明确材料采购需求，并且根据采购重要程度引用分级管理模式，发挥BIM技术在工程量清单计量这一环节的优势，加强计量精准性。

3.3 全面建模形象

直观以往项目开发建设过程中，项目参建各方对相关技术参数的掌握和理解程度不同，常出现认识偏差，加之信息沟通不充分，使一些问题在项目实施过程中才显现，因此需常组织参建各方召开专题会，找问题产生原因及解决办法，然后按建设程序调整变更，执行补救措施。该协调方式常造成参建各方间的责任推诿并增大协调工作量。本工程采用BIM模型技术进行全专业BIM建模，如住院楼-结构、住院楼-建筑、医技楼-幕墙、医技楼-结构、医技楼-建筑等BIM模型，各设计专业可共享彼此的数据，减少设计错误。施工方也可借助信息模型提前介入设计，辅助设计人员提高设计可施工性。在设计施工阶段搭建的模型中保存海量的项目数据，包含几何信息、材料物理属性等，该信息在竣工后可转给运维方进行加工，形成运维必须数据。

3.4 辅助设计合理经济

在符合相关设计规范的前提下，优化管线，减少浪费，降低不必要的投资。结合管道及管线设计，合理调整建筑墙体平面布局，既满足建筑使用功能，又避免后期机电拆改返工。根据BIM图设计支架，可模拟支架空间位置进行受力分析，确保支架受力体系安全。支吊架设计包括BIM支架体系设计、平面布置、支架大样、成果积累、受力分析报告等。

3.5 数字工厂预制组装BIM技术

结合工厂化预制加工和现场组合安装可提高机电安装的生产效率与施工质量。基于BIM技术，实现智慧建造、精益建造，建筑机电安装工程的许多构件可工厂化预制加工，然后装配到建筑中。通过数字工厂化预制加工，可自动完成建筑构件的预制，提高工程质量、缩短施工工期、减少安全事故、节约施工场地和加工现场，且减少工程材料不合理损耗[6]。

3.6 BIM融合与智慧建造本工程搭建

BIM技术+智慧工地平台，集成BIM信息化管理。通过BIM模型轻量化处理实现智慧工地平台实时在线预览，质量安全问题与模型挂接，BIM进度展示，BIM工艺交底，实体建筑信息与BIM模型挂接，使项目数据与场地BIM模型紧密关联，通过智慧工地平台使实体建筑与BIM模型成为虚实映射的数字孪生，全面优化设计，提升品质为后期运维提供便利。

4.结语

西安高新区医疗产业园项目借助BIM技术实现各专业数据互联互通，为各方建设主体提供协同工作的基础，在模型中解决错漏碰缺问题，减少各专业间出现的沟通障碍，挖掘模型在深化设计、施工模拟、造价分析等方面的融合应用，取得良好的经济效益及社会效益，具有一定推广价值，以信息化、精细化、智能化高效辅助全专业、全过程施工管理，推动工程建造向工业建造的精益管理方向发展。