BIM 技术在某老旧小区改造项目中的应用

黄秀清

摘要： BIM 技术对机电安装的整个过程进行模拟，可全面地保证机电的安装效果。以某老旧小区改造项目为例，阐述该项目BIM 安装方案的整体设计，通过建立机电BIM 模型，对机电深化设计和装配式安装进行分析，探究紧凑布置管道、提高支吊架稳定性、洞口预留和管线预埋这几方面的质量控制要点和应用效益，以期为类似工程提供有效参考。

关键词： 小区改造 机电安装 BIM 技术 质量控制

中图分类号： TU17;TU984.12 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）24-0130-03

工程创优对前期创优策划、过程控制、成型观感效果、技术创新、系统运行、客户评价和社会效应都有较高的要求。应用BIM 技术，通过高精度的3D 模型，结合建筑、结构、装饰等三维模型的融合，可以精细到穿墙、穿楼板套管的定位、支吊架的形式和固定位置、检修通道、器具末端点位排布等，对工程创优的精细化施工具有非常重要的指导意义［1］。此外，合理应用该项技术还可以降低施工成本，缩短施工时间，推动建筑行业的可持续性发展。

1 工程概况

本工程为光泽县老旧小区改造提升项目，工程位于文昌路北侧、中山路西侧。改造范围包括原县医院主楼和广场，总占地面积17 000 m2，主楼建筑立面改造面积共计约6 350 m2，室外景观改造面积为13 500 m2，地下室一层，层高3.9 m，建筑面积7 535 m2，地上部分为广场，主体结构形式为现浇钢筋砼框架结构，基础形式为桩基基础。为了保证机电安装项目的施工质量，该工程采用BIM技术建立三维信息模型，以处理该项目由于专业系统多、地下室的专属设备多、整体管线复杂、地库建筑面积大引发的相关问题。

2 方案设计

2.1 基本要求

制订方案前要对该住宅小区进行全面勘探，明确电力负荷、照明、动力、通风等设备的安装需求，以此作为机电安装的设计基础。该工程的机电安装项目可分为多个子项目，包括电力系统、照明系统、动力系统、通风系统、给排水系统、制冷或供热系统等。为了保证各系统的衔接性与独立性，防止在运行过程中出现互相干扰的情况，需要应用BIM 技术做好质量管理。BIM技术主要应用在配件的质检环节和管线的排布与预留预埋环节，通过可视化模型综合模拟管线碰撞情况，以便于设计方案的优化和调整。

2.2 BIM 技术

BIM 技术可以在设计阶段实现精细化建模与模型拆分，直观地显示管线、构件和设备等部分的空间位置，为部件加工环节拆分出需要使用的组件；BIM 技术可以实现模块化设计功能，基于可重复利用的构件建立出能够自由组合的模块库，可以为装配式组装提供多种方案；在工厂生产部件的环节，BIM 技术的自动统计与加工图输出功能可以为现场操作提供相关服务，以保证构件质量，提高生产效率；BIM 可以模拟建筑性能和现场施工，以实现施工质量与安装的有效控制［2］。

由于机电安装工程的管线施工需要购买大量的成品材料，且种类多样、材质复杂，还要依照设计要求进行现场下料、加工与组装，因此需要利用BIM 技术实现管道的分段管理，明确管材相关信息后生成图纸资料，为生产加工提供了依据，再将成品运输现场进行安装。在该工程中，BIM 主要应用在6 个环节，第一个是利用Revit 建模软件安装BIM 模型，第二个是对三维基点BIM 模型进行管线碰撞检测，以实现模型的深化设计，第三个是基于模型信息通过CAD软件分段设计管道与构件，第四个是确定构件的图纸并输出，第五个是依照图纸信息加工构件，第六个就是机电的正式安装环节。

3 技术应用

3.1 应用方法

3.1.1 建立机电BIM 模型

为了保证工程质量，需要由专业队伍进行文件管理和图纸拆分，保证机电模型的精准度。该工程使用的建模软件是Revit，需要基于专业的差异性分别建模，再整合机电的总模型。由于机电工程中各系统专业的复杂性比较强，需要根据建筑设计标准为BIM 模型设置相应的颜色，并使用规定的线型，如果发现存在问题的构件需要使用红色进行标记。建模全程分为6个阶段，分别是概念设计、初步设计、施工图设计、深化设计、施工过程和竣工验收，每个阶段对交付内容和深度标准都作出了相应规范。建模前要充分掌握建筑特点和设计要求，表达的信息必须和二维图纸信息保持一致，构件参数不得出现误差，保证其参照标高、尺寸、位置与性能设置的精确性［3］。

3.1.2 机电深化设计

（1）在深化过程中主要强调管线排布、支吊架设计、碰撞检测、协同预留等内容。管线排布时要遵循一定的标准，包括水管避让风管、小管径避让大管径、可弯避让不可弯、冷水避让热水、有压避让无压，而且电气与水管线路要设置在上方，给水与排水管线要设置在下方。（2）为了保证支吊架的正常安装，采用综合支吊架的方式使各系统安装一次性到位，管线排布的整齐性与紧凑性更高，可以有效减少占用的空间，提高空间利用率［4］。（3）碰撞检测主要通过Navisworks 软件来实现，根据工程情况选择碰撞规则，再确认碰撞检测类型，最后进行碰撞检测，以报告形式输出检测结果，以便于方案调整。（4）协同预留主要利用BIM 技术的可视化功能指导土建施工中洞口预留的准确性，应及时复核孔洞位置，调整管线走向。

3.1.3 装配式安装

在装配式安装阶段，BIM 技术的作用体现在構件的加工、运输、保护和安装中。BIM 模型基于构件的设计规格与材质生成相应模型，生产单位在充分掌握模型信息后再投入机械化制作中，可以有效提高生产效率，缩短生产周期。在运输前要根据BIM 技术模拟构件装载情况，选择最佳方案以确定运输车型和装车放置标准，保证原材料的完整性，间接保证施工质量。BIM 模型可以直接展示各构件在现场的安装位置，并进行安装模拟，保证施工方实现机电的高精度安装，还能在控制误差的基础上加快施工速度。

3.2 质量控制要点

3.2.1 紧凑布置管道

为了提高管道的集成化水平，需要利用BIM 技术优化管道布设形式，结合综合吊支架方法替代传统的大面积铺设形式。优化时重点进行碰撞检测，首先要标记出容易碰撞的区域并进行初步调节，然后复调管线定位，最后深入设置管线的总体排布，进行管线的优化整合，以提高机电安装的施工效率和质量［5］。排布时要着重降低空调水路阻力，针对阻力较大的区域需要适当调节管线标高，减少弯头用量，多使用45°弯头削弱局部阻力。进出口端采取竖向管道底撑形式，使用法兰代替常规钢板。该工程的部分区域具体布置原则如表1 所示。

3.2.2 提高支吊架稳定性

支吊架系统的稳定性直接关联着机电安装项目的综合应用水平，因此要提高支吊架的稳定性，保证对设备、管道等装置的承载力。在生产支吊架时需要使用BIM 模型输出的相应图纸，以说明综合支吊架的加工样式，明确其工程量和材料细节。支吊架从生产到安装的主要环节包括下料打磨、组对焊接、除锈刷漆、编号堆放和集中安装等。要求严格依照BIM 图纸设计标准进行下料，再用无齿切割机处理钢材，打磨结束后根据图纸样式开始组装并电焊成型［6］，安装时采用激光水平仪和水平准绳作为参照，保證安装效果。基于BIM 模型信息的共享性，可以掌握所处材料的规格型号与准确参数，应用在工厂加工中，在实际施工时也能够把控工序精度，减少相应的误差，从而提高机电安装的施工质量。

3.2.3 洞口预留和管线预埋

在机电安装项目中，洞口预留与管线预埋是工程返工的重点，其施工现场如图1 所示，直接影响着安装质量和成本支出。该工程利用BIM 技术合成了土建模型与机电模型，根据碰撞检查和结构调整确定洞口的开设位置和管线的预埋位置，经过综合讨论后形成各专业的最终版深化图纸，然后工作人员严格按照图纸要求进行施工，封模前对洞口与管线进行复检，保证不存在遗漏的情况。在不进行设计优化的前提下，该工程后续还要进行开洞和补洞，BIM 技术大幅降低了其二次返工率，由10%～20% 降至1%～3%，现场洞口预留准确率在97% 以上，能够较好地保护结构完整性，使主体结构成型质量得到了重大提升，有效延长结构的使用寿命。此外，洞口预留与管线预埋优化了该项目的施工逻辑，减少了工序冲突，共节约工期22 d。

3.3 应用效益

在机电安装工程中，在不采用BIM 技术的前提下如果遇到管线碰撞问题需要进行遇弯翻弯处理，会增加大量成本，降低工程效益。该项目中各专业系统管线间的有效碰撞有20 000 余处，包括由于风管截面尺寸过大，与水管之间的碰撞、电缆桥架与水管的碰撞、各独立管道的相互碰撞等，采用BIM 技术有效节约了修复成本，产生了较大的直接经济效益。此外，BIM 技术通过三维模拟功能为设计单位、施工单位和业主方提供了可以交流讨论的平台，以便于共同明确机电安装优化方案，减少施工过程中的变更情况，降低拆改和返工率，有效控制工程进度，减少了人工与材料的浪费，生产时利用BIM 提高了构件精度，也可以加快安装速度，达到提高成本管控水平的目的。

4 结语

综上所述，由于该工程中的建筑工程主要采用现浇钢筋砼框架结构，因此在机电安装过程中要提前做好充分准备，基于BIM 技术将误差控制在最小范围内，安装机电设备时要注意优化管线布设形式，通过碰撞检测避开可能存在的设计失误，稳定支吊架以保证管道设备在使用过程中拥有足够的承载力，预留出机电安装的洞口。综合来看，在机电工程中应用BIM 技术产生的相关效益较高，能够在保证安装质量的基础上节约成本。

参考文献

[1] 陈黎明. 高层建筑机电安装工程中应用BIM 技术的研究[J]. 中国住宅设施，2022（5）：142-144.

[2] 林忠东. 建筑工程中机电安装技术的特点与管理措施[J]. 工业建筑，2021，51（10）：265.

[3] 刘业炳，陈之春，孙英杰，等.复杂机电系统全过程预制化加工与安装研究[J].自动化技术与应用，2022，41（4）：151-154，162.

[4] 张涛. 基于BIM 技术的机电安装工程深化设计[J].住宅与房地产，2021（31）：117-118.

[5] 孙鑫，杨荣伟. 基于BIM 技术的机电管线防碰撞分析[J]. 现代隧道技术，2021，58（S2）：61-65.

[6] 刘笑，张磊，袁立明，等.BIM 技术在综合支吊架施工过程中的应用[J]. 建筑技术，2023，54（5）：626-628.