王 超，張景煜，曲高祥

（中建二局第二建筑工程有限公司 山東分公司，山東 青島 266000）

1 項(xiàng)目概況

青島某商住項(xiàng)目總建筑面積166 873.39m2，其中地上建筑面積111 798.76m2，地下建筑面積55 074.63m2。本項(xiàng)目包括23 棟單體及連體車庫(kù)，其中：1#～5#、7#～12#住宅樓10 層，高度30.75m；6#住宅樓15 層，高度46m；13#住宅樓16 層，高度49.05m；14#～16#、18#住宅樓17 層，高度52.1m；17#住宅樓14 層，高度41m；20#樓為物業(yè)配套，高度6.5m；21#、22#樓為一層商業(yè)配套，高度為5.6m；23#樓為物業(yè)管理用房，高度3.3m。

本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)和人防由兩家獨(dú)立的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，存在因設(shè)計(jì)意圖偏差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)沖突、管線碰撞、施工困難等問(wèn)題，本項(xiàng)目多單位聯(lián)合設(shè)計(jì)易出現(xiàn)問(wèn)題的部分主要集中在地下車庫(kù)的管線綜合排布方面。對(duì)于一般民用建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)所占工程量及直觀度遠(yuǎn)大于包含暖通、電氣、給排水在內(nèi)的管線綜合工程，但是由于管線綜合工程所包含的內(nèi)容種類繁多，暖通、給排水等專業(yè)集成程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于建筑專業(yè)，在多單位聯(lián)合設(shè)計(jì)背景下的傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)，各專業(yè)間缺乏高效、暢通的協(xié)調(diào)與銜接，導(dǎo)致電氣、給排水等專業(yè)間常常出現(xiàn)管線碰撞、專業(yè)沖突或遺漏等問(wèn)題，給后期現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)較多困擾。因此，本文從多單位聯(lián)合設(shè)計(jì)的大背景出發(fā)，以BIM 技術(shù)為主要手段，科學(xué)、合理地進(jìn)行管線綜合優(yōu)化，論述本項(xiàng)目的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)做法。

2 BIM技術(shù)在管線綜合優(yōu)化方面的研究概況

目前，BIM 信息模型在國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)管線綜合優(yōu)化方面的推廣及執(zhí)行落地情況與國(guó)外尚存在一定差距。目前國(guó)內(nèi)相關(guān)專家學(xué)者正積極推動(dòng)BIM 信息模型在建筑管線綜合優(yōu)化方面的落地。陳力攀[1]應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)南寧市某棚戶區(qū)改造項(xiàng)目綜合管線優(yōu)化進(jìn)行探索研究，根據(jù)高層住宅建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)建立信息模型并通過(guò)多種方式進(jìn)行綜合管線優(yōu)化，在各方面的管理都取得了較好的效果。丁傳奇[2]以中國(guó)人民大學(xué)教學(xué)科研樓和集體宿舍樓為對(duì)象，應(yīng)用BIM 技術(shù)的管線綜合平衡技術(shù)，實(shí)施管線碰撞檢查、管線綜合調(diào)整和優(yōu)化、綜合支吊架、預(yù)制構(gòu)件加工等等，為工程項(xiàng)目管理提供了一種全新項(xiàng)目協(xié)同技術(shù)管理模式。

傳統(tǒng)管線綜合設(shè)計(jì)一般為平面設(shè)計(jì)，而電氣、暖通、給排水在內(nèi)的管線專業(yè)在平面設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)專業(yè)沖突的問(wèn)題，很難實(shí)現(xiàn)高效的協(xié)調(diào)，因此，本文期望利用BIM 技術(shù)，以工程項(xiàng)目的各專業(yè)信息為根據(jù)建立三維模型，服務(wù)項(xiàng)目的全生命周期。從設(shè)計(jì)源頭，高效、協(xié)同的共享3D 模型，從設(shè)計(jì)之初就可以保證管線布置的合理性，尤其是在一些管線特別復(fù)雜的情況下能預(yù)先解決各專業(yè)沖突等管線協(xié)調(diào)問(wèn)題，避免施工階段出停工窩工、材料浪費(fèi)、增加成本等問(wèn)題[3]，從而在保證質(zhì)量的前提下滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工要求。

3 施工階段基于BIM技術(shù)的管線綜合優(yōu)化

自本商住項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)，系統(tǒng)梳理了本工程的實(shí)際情況，由于本工程機(jī)電系統(tǒng)齊全，勞務(wù)分包、專業(yè)分包與甲指分包較多，穿插管理施工難度大，施工總承包單位需要提前召集各分包單位將各專業(yè)圖紙進(jìn)行深化和細(xì)化，如何合理地將設(shè)備、管線和末端裝置繪出綜合布置圖是本工程機(jī)電專業(yè)的重點(diǎn)工作之一。為此，施工總承包單位積極應(yīng)用BIM 進(jìn)行虛擬施工和施工過(guò)程控制，通過(guò)組建BIM 協(xié)同平臺(tái)、制定BIM 總協(xié)同流程（詳見圖1），運(yùn)用三維建模和BIM 技術(shù)，將施工工藝參數(shù)與影響施工內(nèi)容的屬性聯(lián)系起來(lái)，以反映施工模型與設(shè)計(jì)模型之間的交互作用，從而解決二維設(shè)計(jì)及專業(yè)間存在的沖突，并促進(jìn)各專業(yè)間、各參與單位的工作交流與信息共享，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，提升施工進(jìn)度及質(zhì)量。

圖1 項(xiàng)目BIM總協(xié)同流程

3.1 施工前優(yōu)化

在施工前期，由建設(shè)單位牽頭，組織多家設(shè)計(jì)單位進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容接洽，針對(duì)重點(diǎn)設(shè)備、重點(diǎn)部位的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行交流。由于人防工程的管線較非人防部分的管線更為復(fù)雜，例如電氣設(shè)計(jì)不僅要滿足人防地下工程在戰(zhàn)時(shí)的使用功能，還必須考慮各管線的防護(hù)措施，確保人防工程良好的密閉性；在防護(hù)單元內(nèi)給排水管道設(shè)施需要獨(dú)立設(shè)置，生活污水、機(jī)械廢水、洗消污水、消防廢水、雨水等排水方式及體制又分為不同的系統(tǒng)或體制。非人防設(shè)計(jì)單位在以地下車庫(kù)為主要防護(hù)單元的空間內(nèi)布置非戰(zhàn)時(shí)的供電、照明、通信等電氣及雨污水管線時(shí)，有可能因不清晰防護(hù)單元管線排布需求或不清晰人防維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的意義，設(shè)計(jì)了穿越人防維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體的管線等。

因此，建設(shè)單位組建BIM 協(xié)同平臺(tái)后，在施工前協(xié)同各設(shè)計(jì)單位從管線綜合設(shè)計(jì)圖紙出發(fā)組織設(shè)計(jì)交底，根據(jù)項(xiàng)目工作安排建立BIM 全專業(yè)模型，幫助建設(shè)單位、施工單位在圖紙會(huì)審、模型建立、問(wèn)題篩查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由多家單位聯(lián)合設(shè)計(jì)造成的圖紙矛盾、技術(shù)難點(diǎn)等問(wèn)題，減少不必要的圖紙變更。本項(xiàng)目中建設(shè)單位依托組建的BIM 協(xié)同平臺(tái)（圖2），建模后將重要信息及問(wèn)題及時(shí)提交給研發(fā)部、成本部等部室檢查、核對(duì)相關(guān)問(wèn)題，以減低項(xiàng)目的會(huì)議、審核成本；經(jīng)過(guò)自檢、審核后的設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題通過(guò)BIM 協(xié)同平臺(tái)同時(shí)反饋給多家設(shè)計(jì)單位，并進(jìn)行BIM 檢查及精度審查，為整個(gè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化建模及高質(zhì)量圖紙輸出奠定基礎(chǔ)。

圖2 BIM協(xié)同平臺(tái)硬件支持

3.2 施工中執(zhí)行

經(jīng)過(guò)前期建設(shè)單位運(yùn)用BIM 協(xié)同平臺(tái)與多家設(shè)計(jì)單位對(duì)施工圖紙進(jìn)行優(yōu)化后，如何在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行施工，保證各專業(yè)間高效、協(xié)調(diào)的配合，也是基于BIM 技術(shù)管線綜合優(yōu)化的重要工作之一。

在本項(xiàng)目機(jī)電安裝各專業(yè)施工前，施工總承包單位按照專業(yè)類別，分別組織了專業(yè)分包與專業(yè)BIM 技術(shù)工作組及設(shè)計(jì)單位的技術(shù)交底對(duì)接會(huì)議，將設(shè)計(jì)意圖、施工前優(yōu)化圖紙、施工組織方案等內(nèi)容及時(shí)、準(zhǔn)確地向?qū)I(yè)分包傳達(dá)到位。鼓勵(lì)各專業(yè)分包運(yùn)用BIM 技術(shù)生成三維管線綜合圖再次進(jìn)行碰撞檢查，避免專業(yè)間沖突，將存在問(wèn)題及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，提高設(shè)計(jì)單位與施工總承包單、專業(yè)分包間的銜接效率。

在施工過(guò)程中，建設(shè)單位及施工總承包單位積極利用BIM 技術(shù)工藝模擬的特征，從施工方案、4D 模擬等角度出發(fā)，引導(dǎo)專業(yè)分包在施工組織階段依托BIM 技術(shù)輔助分析及方案交底的功能，確定合理的施工組織方案，便于各專業(yè)間施工方案的協(xié)調(diào)與配合。如圖3 所示，對(duì)于項(xiàng)目中關(guān)鍵管線進(jìn)行4D 預(yù)排布，經(jīng)設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位審查比較后，以最優(yōu)排布形式進(jìn)行施工，同時(shí)也為設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位對(duì)施工質(zhì)量、施工工藝的檢查審核提供科學(xué)模板，便于施工過(guò)程中的施工質(zhì)量的控制。

圖3 項(xiàng)目管線排布指導(dǎo)施工

3.3 施工后評(píng)價(jià)

積極的事后評(píng)價(jià)工作是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改善工作的重要內(nèi)容。在本商住項(xiàng)目中基于BIM 技術(shù)的管線綜合優(yōu)化工作取得了較為顯著的成效，在施工前優(yōu)化、施工中執(zhí)行兩個(gè)階段的工作從作業(yè)層面上幫助建設(shè)單位、施工總承包單位實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度管控、工作面管理、質(zhì)量監(jiān)督的高質(zhì)量實(shí)施。施工后評(píng)價(jià)是幫助建設(shè)單位、施工總承包單位提高工作質(zhì)量的重要方式。前期制定BIM 相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，完善BIM 應(yīng)用流程（圖4），為后期建設(shè)項(xiàng)目提供可靠的工作信息支持。

圖4 項(xiàng)目BIM應(yīng)用流程

由于BIM 技術(shù)的應(yīng)用，在施工方案校驗(yàn)、施工圖紙審核過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了審核三維化、風(fēng)險(xiǎn)可視化、技術(shù)梳理標(biāo)準(zhǔn)化等高效工作模式，減少了同一單位的內(nèi)部工作環(huán)節(jié)，節(jié)省了管理成本，釋放了管理精力；同時(shí)，由于圖紙、方案的優(yōu)化幫助施工總承包單位組建了高質(zhì)量的施工方案，施工工序合理、施工質(zhì)量大大提升，不僅縮短了施工工期，也節(jié)省了工程材料。

不足之處，BIM 協(xié)同平臺(tái)的反饋機(jī)制不便，需要多單位通過(guò)電話、紙質(zhì)圖紙報(bào)送等方式反饋。

4 基于BIM技術(shù)的管線綜合優(yōu)化成果展示

4.1 基于BIM協(xié)同平臺(tái)生成問(wèn)題報(bào)告

本商住項(xiàng)目中由于機(jī)電專業(yè)管線排布較為復(fù)雜，加之圖紙由多家設(shè)計(jì)單位聯(lián)合設(shè)計(jì)，因此不可避免地存在圖紙沖突（圖5）。借由BIM 協(xié)同平臺(tái)，施工總包單位及專業(yè)分包單位利用Revit 搭建三維模型，發(fā)現(xiàn)圖紙中存在問(wèn)題點(diǎn)，在BIM 協(xié)同平臺(tái)中以問(wèn)題報(bào)告的形式發(fā)送給各個(gè)設(shè)計(jì)單位?；贐IM 技術(shù)建立的協(xié)同平臺(tái)為建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工總承包單位、專業(yè)分包單位在整個(gè)施工周期內(nèi)的信息交互提供了傳輸平臺(tái)。

4.2 基于BIM技術(shù)的洞口預(yù)留預(yù)埋

本項(xiàng)目人防設(shè)計(jì)與非人防設(shè)計(jì)為不同單位，由于防護(hù)單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及管線排布均有特殊要求，在地下車庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，非人防設(shè)計(jì)可能會(huì)穿越人防維護(hù)結(jié)構(gòu)墻體布線；同時(shí)，為幫助施工總承包單位及專業(yè)分包單位在施工過(guò)程中提高凈空層高的合理值及開洞準(zhǔn)確率，本工程利用BIM 技術(shù)對(duì)機(jī)電管線排布進(jìn)行了系統(tǒng)建模分析（圖6），提升了凈空層高，并為多家設(shè)計(jì)單位提供優(yōu)化后的路由。

圖6 項(xiàng)目預(yù)留孔洞圖BIM模型

4.3 基于BIM技術(shù)的管線綜合

本項(xiàng)目車庫(kù)部分無(wú)吊頂，各類管線明裝的現(xiàn)狀使得建設(shè)單位對(duì)于管線綜合排布的美觀、整齊程度具有更高的要求。施工總承包單位及各專業(yè)分包依托BIM 技術(shù)，重點(diǎn)對(duì)機(jī)電工程進(jìn)行管線碰撞檢查，在施工過(guò)程中及時(shí)調(diào)整各類管線排布的問(wèn)題，減少施工過(guò)程中不必要的返工；同時(shí)，綜合考慮抗震支架、綜合支吊架合理布置各類管線，通過(guò)管線綜合優(yōu)化使整個(gè)項(xiàng)目的管線達(dá)到凈高的標(biāo)準(zhǔn)下更加美觀大方（圖7、圖8）。

5 結(jié)論

在青島某商住項(xiàng)目的施工管理過(guò)程中，建設(shè)單位及施工總承包單位運(yùn)用BIM 信息技術(shù)對(duì)其機(jī)電專業(yè)進(jìn)行了管線綜合優(yōu)化應(yīng)用，根據(jù)施工總承包單位對(duì)該項(xiàng)目應(yīng)用BIM 信息技術(shù)進(jìn)行管線綜合優(yōu)化應(yīng)用的價(jià)值分析及統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目共計(jì)優(yōu)化管線碰撞190 處左右，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)BIM技術(shù)的管線優(yōu)化對(duì)總體工程管道耗材總量的變化影響不大，這與鄧杰標(biāo)在其研究成果中的結(jié)論較為一致。而應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行管線優(yōu)化的主要效益體現(xiàn)在減少不必要的窩工、返工，大大縮短施工工期帶來(lái)的人員及機(jī)械的成本。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，綜合優(yōu)化共減少了63%的返工率，消除了85%的設(shè)計(jì)變更，降低了55%的預(yù)算成本，節(jié)省了30%的用料成本，工期縮短了10%，降低了46%的溝通成本。

圖7 項(xiàng)目BIM模型解決管線碰撞

圖8 項(xiàng)目車庫(kù)明管優(yōu)化圖對(duì)比