BIM技术在建筑机电安装工程项目中的应用

白浩兴 武开通

（甘肃建投科技研发有限公司，甘肃 兰州 730070）

0 引言

BIM技术应用于机电安装工程中，可有效提升整体的施工质量和管理水平，实现新的施工技术与传统管理模式的相互融合，充分发挥BIM技术施工过程中的价值与效能。利用BIM 机电模型提前对机电综合管线进行深化设计，优化各种碰撞问题，出具深化设计模型；在施工过程中，有效管理协调各专业施工，可提高各专业协同作业效率，提升其整体施工效率与施工质量[1]。本文以武威市三盘磨（一期）工程项目为依托，结合工程实际情况阐述BIM 技术在建筑机电安装工程项目中的具体应用及技术要点，为同行提供参考。

1 工程概况

三盘磨（一期）项目位于武威市凉州区金羊镇姑臧路以东，神泉东街以北，武安东街以南，武兴路以西。总用地面积为57873.96m2，总建筑面积为19.92m2，框架剪力墙结构，是集住宅、商业、老年活动中心、幼儿园于一体的高档住宅小区。该项目机电安装工程有以下特点：

（1）工程体量大，各个单体标高各不相同，给地下车库、各单体楼地下室的墙体的孔洞预留工作量大；

（2）该项目地下车库为机械车库，设备多、综合管线复杂，净高要求达到3.6m，安装施工难度大；

（3）工期要求紧，且不确定因素多，参建单位多，各单位管理标准及水平存在差异，信息的传递和协调沟通困难，一旦协调不到位，造成各个标段之间机电综合管线不能精准对接，造成工期延误和材料浪费；

（4）设备机房采用数字化模块化装配化施工，实现场内“零焊接”，达到绿色环保施工，减少高空作业及动火作业，消除安全隐患，整体提高机房施工质量和施工效率，缩短安装工期，降低机房施工成本。

2 应用BIM技术建模及深化设计流程

施工准备阶段，项目部成立BIM 技术实施小组，制定岗位职责，编制BIM技术应用策划及实施方案。按专业分别建立土建和机电BIM 模型，然后将各专业模型整合后进行碰撞检查，将碰撞检查中发现的问题，交由建设方组织进行图纸会审，在建设方和设计院答复结果基础上，进一步深化排布综合管线，形成最终机电BIM深化模型，出具各专业深化设计图纸。对优化后的机电BIM模型及深化图纸组织施工技术交底，协调好各施工单位、各专业之间交叉施工作业顺序，有序开展施工作业。机电安装工程BIM深化设计流程如图1所示。

图1 机电安装工程BIM深化设计流程

3 BIM技术在安装工程中的应用要点

3.1 碰撞检查

集成各专业模型后，利用BIM 模型可视化、碰撞检测功能，进行综合管线碰撞检查。对每层分别进行碰撞检查、净高检查，找出各专业复杂节点碰撞问题，出具碰撞分析报告，累计共有125余处综合管线复杂节点碰撞问题。

3.2 图纸会审

BIM 小组将搭建模型过程中和碰撞检查发现的图纸问题进行整理汇总，由项目技术人员对问题进行分析，并提出优化建议如表1所示，通过BIM技术进行图纸会审，有效解决图纸中的问题，同时也加深了技术人员对图纸的理解，有效避免后期施工过程窝工和返工。

表1 BIM技术图纸会审问题处理表

3.3 综合管线优化

该项目地下车库底板有三个标高A-P轴为-6.75m，P-Y 轴为-7.5m，a-n 轴为-8.4m，本车库为机械车位，优化后净高均达到3.6m。

综合管线安装高度（含支、吊架所占用空间）必须满足机械车库净高3.6m要求。综合考虑管线的走向及区域的净高要求，在有利的施工条件下应尽可能布置于高处，综合管线的排布有效避开设备吊装孔及吊钩、风系统风口、设备运输预留门洞、坡道入口等位置[2]。本次综合管线优化排布均满足净高要求下，均满足其维修、检修要求，当管线排布的宽度≤1.2m时，预留从单侧进行维修、检修，当管线的排布宽度>1.2m时，预留从两侧或中间进行维修、检修。一般情况下维修、检修的宽度满足0.50m，困难情况下（管道出设备机房走道处）不小于0.30m，复杂节点优化前后对比如图2所示，本次优化共解决碰撞检测报告中125余处复杂节点问题。

图2 节点优化前后

依据设计图纸和施工规范对设备机房的设备基础、综合管线进行综合优化排布，消防泵房深化模型如图3所示，做到管线排布不仅符合规范、整齐、美观，同时提高空间利用率和节约材料，提高各专业之间的协同作业，提高设备机房的安装效率和施工质量[3]，该项目设备机房管线施工采用装配化施工，装配化施工深化设计见下文3.7节。

图3 消防泵房模型

3.4 综合支吊架

基于机电BIM模型综合管线排布成果，确定支吊架位置与类型如图4所示，对综合支吊架进行选型，使其满足施工安全要求。统计综合支吊架材料，方便支吊架统一集中加工，现场按照编号安装。综合支吊架布置完成后，对车库进行净高分析，均满足机械车库净高3.6m要求。利用综合支吊架进一步加强了项目部对机电施工质量的把控，满足了支架布置可靠性的要求，提升了项目机电施工的标准化、规范化。

图4 综合支吊架示例

3.5 孔洞预留

综合管线优化经设计院确定后，在机电BIM模型上将预留预埋孔洞准确定位，注明洞口尺寸、位置、标高等详细信息，如图5所示，并出具洞口预留图，指导现场预留预埋，避免二次返工。通过该项目BIM技术在机电安装工程的应用，对管道穿墙部位以及预埋套管进行精准的预留，有效地保障了后期安装过程中相关机电设备的正确性。

图5 水暖井洞口预留

3.6 安装复杂节点交底

传统的书面技术交底缺乏生动性和直观性，很容易造成交底不到位、走过程，利用三维模型进行交底，在三维视图中可以标注管径、标高、管道走向、设备名称如图6所示。利用剖面功能，可根据需求生成各个角度的剖面图，相互间的位置清晰可见，可视性强，施工人员容易理解。施工过程中，利用BIM综合管线优化图纸进行下料、安装，确保机电管线施工的准确性[5]。

图6 复杂节点三维轴测图

3.7 装配式设备机房深化设计

（1）全专业机房模型深化设计，从系统入手优化各专业，提出修改建议，合理节省建造费用，节约后期运维费用，确定最终设备位置定位与管道走向，经过业主、设计、监理确认审核。消防泵房深化模型如图7所示。

图7 消防泵房深化模型

（2）模型分割，依据管线排布情况，考虑预制加工管道的运输、就位、安装等限制条件，结合管道材质、连接方式等，对优化后的机房综合管线模型进行预制模块化分组及管道分段，如图8所示。

图8 模型预制模块化分组

（3）管道分段方案确定后，根据管道实际尺寸、安装位置等[6]，导出施工综合布置图、分段预制管组、预制模块的加工详图，如图9所示。

图9 预制模块的加工详图

（4）模块预制，根据导出的分段预制加工图，在预制工厂进行流水化数控加工。同时，项目部对管段预制工厂进行预制交底，确保管段预制尺寸准确度[7]。

（5）现场模块拼装，现场装配阶段，利用BIM技术进行模拟分析，合理确定预制管段的装配顺序，对现场操作工人进行三维技术交底。通过装配式机房深化设计与安装，形成“地面拼装、整体提升、综合支架”的设备及管线装配化施工技术，提高机房设备及管线安装效率，降低安装成本，节约安装工期。

4 结束语

BIM技术用在建筑机电安装工程项目中，首先建立给排水、暖通、电气等专业模型，然后整合各专业模型，进行碰撞检查，优化并解决原设计图纸问题，提出解决建议方案，编制相应的施工组织设计及施工方案。本文采取这种应用方式，很好地完成了三盘磨（一期）工程项目建筑机电工程综合管线的优化设计，全部避开综合管线穿梁问题，很好地解决楼层净高问题，积累了BIM技术在设备机房装配化施工的经验，满足了设计要求。另外，通过BIM 技术加强了相关数据信息处理，有效提升了机电安装工程整体施工质量与效果。