BIM技术在安装工程项目管线综合布置中的应用分析

李 扬 中铁二十一局集团第二工程有限公司工程师

在当前的工程建筑施工过程中，为更好地满足人们对建筑工程舒适度、安全性等方面的要求，采用合适的方式，提高机电安装工程的质量成为了一项极为必要的工作。其中，管线是保证机电工程正常安装的重要组成部分，现阶段，将BIM 技术应用到管线综合布置工作中已经成为提升管线布置效率、提升机电安装有效性的重要方式之一。

1 项目概况

为切实了解BIM 技术在工程建筑中管线综合布置工作中的应用，现以某大型商业建筑工程为例，面向BIM 技术的使用方法进行了介绍。该建筑工程属于有顶步行街综合体，总面积达到了134 551 m2，地下的建筑面积部分为45 325 m2，属于现浇钢筋混凝土框架结构，建筑内部包含商铺、影院、餐饮、地下超市和室外商业街等多个部分，在进行工程施工前，为保证设计方案能切实满足工程建设的需要，相关工作人员利用BIM 技术对建筑工程进行了设计分析，这一技术的应用在将设计图纸信息完整反映出来后，还为后续工程施工安装过程提供有效指导[1]。

2 BIM 技术应用

在进行该工程建筑施工设计过程中，建筑机电结构中的管线包括建筑给排水、消防、暖通空调等部分，管线包括矩形风管、圆形水管、消防镀锌钢管等类型，并且管线上还包括各种阀门部件、机械设备、用电设备，使得建筑工程管线综合布置工作较为复杂。现阶段，为切实降低工程后续施工难度，相关工作人员可以利用BIM 技术对建筑工程中的管线综合布置情况建立三维模型，便于后续管线安装工作的顺利开展。

2.1 机电模型的建立

在该建筑工程中，地下室管线环境较为复杂，为保证后续工程施工活动的顺利进行，可以用BIM 技术开展地下室管线排布的三维可视化交底，在三维模型构建过程中，通过调整视图样式或管线不同的显示样式提升管线模型的展示效果。机房附近进出的管线尤为密集，而中间与四周区域的管线相对稀疏，相关工作人员在施工降板区附近也布置了较多的管线，在实际施工过程中，为保证管线排布施工的可靠性，相关工作人员应提升对降板区的警惕性与机房后勤管线排布要求的关注度。

在进行管线排布情况模拟的过程中，相关工作人员可以借助Naviswork 软件，对该工程地下室管线排布模型的净高、区域效果进行分析与展示，如图2 所示，管线排布净高图对工作人员进入地下室管线区域的情况进行模拟，从图1（左）中可以看出，在该位置时，排烟风管的底部净高为3.975 m，这一高度能够满足净高的要求。同时，从图1（右）可以看出，在该管线综合排布区域有圆形水管与矩形桥架，从左向右看，最左侧的4 根水管两两并行排布，中间大、小两个矩形桥架以及4 根小型桥架由1 个支吊架系统进行控制，空调水管系统则分别采用支吊架系统两两布置，并分别在地下室梁处使用双抱梁支吊架。

图1 管线排布模型净高与区域效果展示图

图2 后勤机房通道区域某复杂节点的剖面图

2.2 出具工程量

在完成地下室管线Revit 模型的建立后，可以借助软件自带的明细表对模型中各部分工程量进行提取，这一功能的应用为后续工程量的计算与工程造价清单的出具提供有效支持。具体而言，该工程地下室机电管线模型中包括管线与各式管件，在模型模拟后，工作人员可以借助软件系统对模型中的各类管线进行模拟归类与汇总，还能明确管道系统中的各部分管线数据，为后续工程施工材料、成本等方面的管控工作方案的制定提供便利。同时，在该工程模型建立的过程中，若前期模型精度足够高，工程量的计算可以使用分布分项工程量编制清单，并以此为基础利用结合计价软件，进行定额造价分析[2]。

由实际测量得知，该工程的风管系统主要包括排风系统、排烟系统、新风系统、回风系统和加压送风系统等部分。

以其中的排风系统为例，系统中使用了1 根尺寸为250 mm×100 mm 的排风管，其底部高程为3 795 mm，这个排风管的长度为1 785 mm。在该工程地下室部分管线布置过程中，使用了多个水管系统管件，其功能主要包括生活给水、加压给水、自动喷淋等。举例来说，在实际的应用过程中，以尺寸为生活给水系统为例，模型中共有3 个，具体尺寸应为32 mm×15 mm×25 mm 的异径三通，1 个尺寸为32 mm×32 mm×15 mm的异径三通，并且在加压给水系统中，共有699 个尺寸为32 mm×32 mm 的弯头管件。

2.3 管线的综合排布

2.3.1 管线排布原则

在建筑工程管线综合布置过程中，为避免管线碰撞给后续施工的正常开展产生不利影响，需要将管线模型导入各机电专业模型中，对其进行碰撞分析，在本次设计中，既存在管线碰撞也存在机电管线与土建结构间的碰撞。现阶段，为切实解决上述问题，需要依据管线排布的具体原则，对模型进行整体的分析调整。具体而言，在管线排布调整的过程中，可以先将地下室管线模型分成中间主干道区域、四周局部降板区域、地下机房区域3 部分。

(1)在调整主干道区域管线排布情况的过程中，相关工作人员不仅需要保证干道部分的管线净高度大于行车道净空高度要求，还需要对各分包单位的施工顺序、支吊架系统设置位置等方面内容进行考量。

(2)在进行四周布局降板区域管线调整的过程中，这一区域主要承担者排除步行街雨水、污水的功能，相关工作人员在管线调整的过程中，应尽量控制管线排布方式为平行单层排布，并且为各专业管线预留一定的位置，便于后续支吊架布置工作的顺利进行。

(3)机房是对整个建筑机电设备进行有效控制的关键区域，主要包括生活泵房、空调机房、换热机房等部分，气管线较为密集，并且管线还有这直径达、重量沉、管路多的特点。现阶段，为切实保证机房的安全，在进行管线综合排布工作时，就必须将安全要素当作排布工作中的重点内容。在实际调整过程中，相关工作人员可以在遵循上述原则的基础上对模型整体进行调整，并分专业的制作专业的模型图、剖面图、机房大样图，为后续施工工作的开展提供依据[3]。

2.3.2 地下室主干道的管线排布

在完成建筑管线整体排布工作后，提升设计工作的准确性与可靠性时应符合工程的实际需要，该区域管线系统中包括室内消火栓系统、厨房污水系统、餐饮压力废水系统、虹吸雨水系统和通气系统，在进行该部分管线排布设计时，可将管线分成左右两部分内容，左侧主要安排给排水管道，室内消火栓管道、厨房污水系统可以布置在靠近左侧大梁的位置，餐饮压力废水管中心水平间距为350 mm，管中心线的标高为H+4.3 m，系统最左侧管线与左侧大梁间间距为1 400 mm；在右侧部分，可以布置虹吸雨水管道，便于对地面的雨水进行回收，在管道布置过程中，依据实际情况将管道中心水平间距设置在250 ～300 mm，管中心线的标高为H+4.10 m，并且该系统最右侧的管线与右侧大梁间的间距为1 000 mm[4]。对该管线布置情况进行分析可以发现，该设计将区域内的管线分布情况主要分成了左右两个区域、上下两个层次，满足管线净空高度需求，提升了管线排布的美观性，且左右两个区域管线系统之间的距离在1 000 ～1 400 mm，降低了后续管线施工及维护检修工作的难度。

2.3.3 后勤机房通道管线排布

图2 为该工程地下室后勤机房通道某复杂节点的剖面图，从图中可以了解到，该区域的通道管线与各机电专业管线有着极为密切的联系，管线排布情况相对复杂，并且后勤通道宽度无法得到扩大。现阶段，为降低管线排布设计工作的难度，可以将该区域分成上中下三部分进行管线排布。

上部主要布置电气桥架，包括消防强电桥架、普通桥架和消防弱电桥架，最大桥架为消防强电桥架（600 mm×200 mm），最小桥架为消防弱电桥架（200 mm×100 mm），桥架间的水平间距为500 mm，底部最大标高为3.25 m，桥架系统最左侧与桥中心的距离为450 mm。

中部安排排烟管道、加压给水、补水管道。中部排风系统为800 mm×250 mm，底部标高是H+2.88 m。加压给水与补水系统距地面的标高是H+2.00 m，管道间的中心距为200 ～300 mm。排烟管道与补水系统个的中心距为1 000 mm，为后续管道的安装与维护提供了一定的作业空间。

底部主要安置消防管道与送风系统，其中消防系统管道的中心距为300 ～400 mm，系统最左侧与墙体间的距离为300 mm，管道的中心距离地面的标高为H+2.30 m。对上述设计情况进行分析可以了解到，通过分层次、分区域的管线设计，该区域的整体管线排布情况、美观性、检修难度等工作均符合该工程具体的施工需要，为后续工程的顺利施工，提供了有效的支持[5]。

3 结语

在当前的工程建筑施工过程中，机电管线的综合设计是保证管线施工整体质量的有效措施。为降低后续工程施工过程中各参建单位出现施工冲突，可以在工程施工前利用BIM技术对建筑工程中各部分管线的布置情况进行模拟，为后续工程施工活动的顺利进行提供有力支持。