BIM 技术在医院工程项目中的应用

介朝洋 李玲慧 王召东 刘潇 冯宁

针对某县人民医院迁建项目门急诊医技楼机电系统专业多、施工协调难度大、后期运维管理要求高的特点，本项目采用了BIM 技术，帮助该项目进行全专业、全过程优化，并且模拟施工以及辅助全过程协同管理，体现了BIM 技术在医疗建筑项目中的应用优势。

1.工程概况

某县人民医院迁建项目门急诊医技楼工程，位于河南省某县经四路与南二环路交叉口。该工程地下一层，地上五层。建筑总长155.5m，宽 104.5m，建筑高度22.35m，总建筑面积76182.7m2，为筏板基础，框架剪力墙结构；其中一层地下室，单层面积19774.11m2，后浇带多达6 条，地下室混凝土用量约为24600m3，钢筋约为2400t，模板需近55000m2。该项目内设病区22 个，建成后可同时容纳包括康复、养老、患者及医护人员2500 余人，能够为当地社会保障发展发挥积极作用。

2.项目重难点

本医院项目规模庞大，工艺流程设计复杂，技术难点多，各专业接口繁多，工期紧张。在医院中，患者、家属、探访、医疗、行政等人员较多且复杂，操作和维护服务困难；医院的不同区域（例如公用区域，专用区域和特殊区域）对温度、内部压力、排气、污水和通风各有需求。各种形式的能源（包括电、水、燃气和蒸汽）对操作和维护的质量保证要求较高。

同时，本医院建设项目专业系统多、各专业间交叉施工难度较高，专用医疗设备、器械繁杂，因而涉及专业与单位众多；项目参与方包括房建、机电、玻璃幕墙、钢构、弱电智能化、电梯设备、净化和医疗专项等，信息共享和现场协调难度大[1]。

3.BIM 技术的应用

本医院项目BIM 技术应用旨在利用BIM 技术对全专业模型、设计图纸进行深化、审核，协调全专业碰撞问题；利用BIM 技术的可视化应用模拟、复核复杂施工工序，同时，利用BIM 综合管理平台，实现对项目质量、进度、安全及成本的精细化管理；另外，为保证现场工作顺利进行，通过基于BIM 的全过程协同管理模式，构建满足本项目的全过程数据集成管理平台。

3.1 创建BIM 模型进行图纸审查

在项目前期，成立专门的BIM 技术团队，采用鲁班系列建模软件完成模型的创建，BIM 技术团队结合项目设计图纸创建了土建、钢筋、安装全专业模型。在BIM 建模过程中，发现了土建、钢筋以及安装中给排水器具缺失、电气系统图缺失、设备连接管线缺失、回路缺失等问题，通过模型建立可在施工前提前发现图纸问题，避免了施工过程中的设计变更甚至是返工等情况。

3.2 管线综合优化排布

该项目机电专业涉及专业多，并需考虑结构避让或者预留洞等情况。在传统作业方式下，项目进行过程中出现机电各专业之间碰撞以及机电与结构的碰撞，往往需要拆除并进行返工，影响施工进度。另外管线排布不合理，会影响室内净空高度。各专业模型采用BIM 技术创建，能够发现并解决空间布局不合理、各专业碰撞的问题。将模型转换格式，使用Navisworks 软件通过软件中的碰撞检测和漫游功能，查找碰撞和不合格的构件，使用此方法深入解决建筑空间中的设计问题，最后利用BIM 技术的协调性和可视化特性，基于BIM 模型指出、讨论和交流问题，使所有参与者都对设计意图有深刻的了解，提高沟通效率，有助于减少施工期间的设计变更，减少施工中的隐患，从而改善建筑质量，缩短工期，降低施工成本，减少资源浪费[2]。

3.2.1 碰撞检查

该项目管线排布错综复杂，尤其在设备房与走道附近，风管、桥架、给水管之间容易发生碰撞。BIM 小组通过BIM多专业集成平台查看碰撞点，在BIM 系统中进行各专业、空间碰撞检查，输出详细碰撞信息、碰撞点报告，方便各部门、岗位、专业之间的协同工作。针对各类碰撞情况，制定了碰撞避让方案标准，通过碰撞检查，发现并解决地上五层有效碰撞374 处，地下一层有效碰撞156 处，为项目预留洞提供了最终的依据。

3.2.2 净高检查和预留洞口定位

利用BIM 模型，提前检查各区域的净空高度，提前发现问题，事前对净空进行优化，出具净空分析报告，减少后期的变更，降低工程成本，同时提高后期使用的舒适度。同时，利用管线综合排布后的BIM模型，检查施工图预留洞口的准确性，并出具预留洞口分析报告，指导准确预留洞口，提高预留洞的准确性。

针对碰撞检查结果，在满足设计要求的情况下，对管线进行合理优化，提高整体质量。优化结果涉及结构安全问题时通过总包单位报监理单位，最终由设计单位确定最终优化方案，业主单位审批后进行变更。针对碰撞结果，结合管线排布原则对管线进行优化排布工作。

3.3 施工场地优化布置

该项目中运用BIM 技术进行了施工场地布置，建立三维场布模型，改变了传统的场地平面图不能直观展示各专业资料信息的缺陷，利用BIM 技术模拟现场施工场地状况，对现场各种构件进行合理布置，提前将现场布置的问题反映出来并及时进行调整。确定和优化塔式起重机位置、进一步优化钢筋、木料储存加工区及项目人员生活与办公区域，达成合理布局、确保现场水电道路满足要求、减少现场材料二次搬运距离、方便项目人员工作和生活，提高了场地利用率，同时降低生产成本的目的。

3.4 建造过程实现虚拟仿真

使用BIM 技术可以实现参数设计、虚拟现实、结构仿真、计算机辅助设计和其他功能，以在施工阶段模拟该项目的施工，并在真实环境中对施工阶段的人、财、机等信息进行三维模拟。在计算机上对施工过程进行虚拟仿真，以便尽早发现项目中存在的或可能存在的问题。

3.5 施工进度管理

使用已建立的BIM 模型来模拟建造过程，可以随时随地、快速直观地将项目的施工计划与实际进度进行比较。通过模拟施工进度，非工程行业的业主领导，施工单位和监理单位都可以很好地理解项目中各种问题和情况。施工人员和技术人员可以通过该模型提前预测施工难点，从而实现高效协同，加速施工进度。

通过流水段划分等方式将模型划分为可以管理的工作面，帮助生产管理人员合理安排生产计划，提前规避工作面冲突，直观监控工程进度，对于施工过程中遇到的扬尘治理等情况，可对计划工期进行相应调整，保证在之后的施工过程中继续对进度进行管控。

3.6 材料精细化管理

利用BIM 技术结合施工组织设计，实现项目中的物料精细化管理，采用框选出量等功能准确计算不同部位、不同时间节点物资需求，合理安排物料的进场，另外结合物料精细化管理方案，通过自动排砖中的一键导出排砖图功能，对二次砌体合理排布，方便工人照图施工，有效减少碎砖数量，保证墙体的美观性。在此基础上，结合场布方案堆放物资，减少二次搬运或者二次搬运距离，便于物料资源调配。

3.7 信息协同共享

该项目使用平板电脑、智能手机等移动终端收集施工现场数据，将其与BIM模型实时关联，并建立现场安全风险、质量缺陷、文明施工和其他云共享数据库，促进施工进行期间和完成之后质量缺陷和其他数据的统计管理。其优势主要突出在以下几个方面：

（1）缺陷问题的可视化。利用手机等移动端应用获取照片等数据资料，例如现场缺陷通过拍照来记录，一目了然。另外，利用BIM 模型进行缺陷定位，让管理者对缺陷的位置做到准确掌控。

（2）多设备支持，简单易用。支持iPhone、iPad、Android 等智能设备，施工现场可以随时随地记录问题，施工人员持移动设备指导施工问题整改，操作简单便捷，实施周期短，充分发挥手持设备的便捷性。

（3）有效的信息共享。参与各方根据权限，查看属于自己的问题，项目建设相关方对各类问题统计分析，落实整改，管理人员可以在办公室随时了解现场质量缺陷和安全风险因素，保证各参与方高效的沟通。

（4）基于云端的管理系统，运行速度快，可查询各种工程相关数据。利用以BIM 技术为基础的协同管理平台，结合物联网、大数据、移动通信等，对项目各项数据进行加密处理，统一协调管理各专业BIM 模型，对不同岗位应用人员进行权限管理与控制，在保证数据安全性的同时，实现数据的共享和协同，提升管理沟通的水平和效率。

4.结语

本文基于某县人民医院搬迁项目门诊和急诊医技楼建设项目，研究了BIM技术在医院工程项目中的全专业应用和全过程实施，通过3D 虚拟和碰撞检查，可以快速预测、及时沟通和解决房建、机电等专业问题，有利于项目实施风险的全面控制；基于BIM 技术构建项目参与各方的统一信息共享平台、项目实施数据库，能高效协同并有效提升医院工程项目建设过程中的质量、进度及信息的管理水平，实现提升交付能力、缩短工期、节约建设成本等综合效益的目的。