佘雨陽 吳光前 孫震寰 賈亞晴 張云峰

中國建筑第八工程局有限公司華北公司 天津 300452

近年來會展經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，建筑功能需求逐漸增多，機電系統(tǒng)管線越來越復雜，工程質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的建造方式已無法滿足當前的需求。伴隨著BIM技術的不斷發(fā)展，各種政策、標準的相繼出臺，BIM技術產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益日益顯著。相關建設、設計、施工等企業(yè)也在大力推進BIM技術在所建工程中的應用，并在BIM協(xié)同設計、施工管理、智慧建造等方面總結出了一定的經(jīng)驗[1-4]，但目前BIM技術的落地應用深度仍有待提高。本文通過將自主提煉總結的W＋GPSLR體系應用于機電安裝工程的深化設計與精細化施工管理過程中，從而實現(xiàn)了BIM技術的精準落地，達到高效建造、質(zhì)量控制、進度控制、成本控制等目標。

1 工程概況

國家會展中心工程一期展館區(qū)位于天津市津南區(qū)咸水沽鎮(zhèn)，項目包括16個展廳、中央大廳綜合區(qū)、東西區(qū)交通連廊、地下車庫等。總建筑面積約48萬 m2，相當于67個標準足球場。其中室內(nèi)展覽面積約20萬 m2。結構形式：地下為鋼筋混凝土框架結構，地上為全鋼結構（圖1）。

圖1 項目效果圖

機電專業(yè)系統(tǒng)包括地板輻射采暖系統(tǒng)、地源熱泵地埋管系統(tǒng)、空調(diào)通風系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、虹吸雨水系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等約50個系統(tǒng)。

機房包括352個空調(diào)機房、2個制冷機房、2個換熱站、2個給水泵房、2個中水泵房、2個冷卻塔補水機房、1個消防泵房、13個變電所、4個柴油發(fā)電機房等（圖2）。

圖2 機電模型圖

2 項目重難點

1）機電與土建、鋼結構、精裝、幕墻、屋面等專業(yè)交叉深化及提資眾多，各專業(yè)間的協(xié)調(diào)聯(lián)絡效率要求高。

2）機電管線密集，專業(yè)系統(tǒng)復雜，管道尺寸大，且對凈空要求高。

3）支吊架形式較多且型號大，對安全性及成本控制要求較高。

4）一二次結構預留洞口數(shù)量眾多，傳統(tǒng)的施工方式無法滿足工程需要。

5）工程體量大，現(xiàn)場施工管理難度大。

3 W＋GPSLR體系簡介

本文通過將機電系統(tǒng)劃分為六大部分，即外網(wǎng)W、機房G、管廊管溝與車庫P、井道S、樓層L、屋頂R，應用成熟的W＋GPSLR體系對項目進行從外到內(nèi)、從下到上的全方位深化，亦是結合施工順序、管線動向?qū)椖窟M行從設計深化到模型深化再到指導施工的一系列流程，為BIM落地應用提供保障。

為確保該體系高效高質(zhì)量運行，針對建模、深化、出圖等階段均編制了詳盡的BIM深化設計手冊和標準。其中，深化設計指導手冊對各子體系深化要點均有詳細的標準做法要求，保證深化設計工作有據(jù)可循。深化后的成果需要經(jīng)過深化團隊內(nèi)部審核，施工現(xiàn)場管理人員審核，甲方、設計、監(jiān)理單位審核，嚴格的五方審核流程，保證了深化設計的質(zhì)量。

為保證深化設計進度，根據(jù)施工總進度計劃，編制深化設計進度計劃，明確人員分工，制定精確到周的深化設計計劃，并根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，及時調(diào)整深化計劃，以滿足現(xiàn)場的實際施工需求。

4 W＋GPSLR體系在深化設計中的應用

4.1 W外網(wǎng)深化設計

本工程室外管網(wǎng)長約1 030 m、寬約608 m，主要包括消防給水、中水、雨水、排水、電力、智能化、熱力、燃氣等專業(yè)，智能化檢查井、電氣檢查井、排水井等數(shù)量眾多。深化時需要考慮各展廳的預留套管、建筑基礎、圍欄、樹木、路燈、電塔、過街天橋、地源熱泵等因素。

對室外管網(wǎng)的深化主要包括以下幾點：

1）優(yōu)化蓄水池和檢修井的位置，調(diào)整部分管線的路由，以適應現(xiàn)場建筑、結構、機電、外網(wǎng)多專業(yè)施工的復雜情況。

2）對管線、井、路燈、圍欄、樹木等進行精準坐標定位，確保深化成果的落地。

3）綜合考慮其他管線的埋深、預留套管以及市政接入點的標高，重新調(diào)整雨水排水管線的標高。

4.2 G機房深化設計

為滿足使用功能要求，便于設備運維檢修，主要從以下方面進行機房的深化設計工作：

1）為保證機房模型精確以及施工現(xiàn)場的精準落地，用BIM深化成果真正指導施工，依據(jù)廠家樣冊創(chuàng)建1∶1的設備族。

2）綜合考慮設備尺寸、接管方式、檢修空間、運輸安裝空間等因素，對機房設備位置、擺放角度進行整體規(guī)劃，優(yōu)化設備基礎。

3）對制冷機房內(nèi)的機電管線進行整體排布，優(yōu)化管線路由，減少主干線管線布置層數(shù)，提升凈空間，并考慮管線共用支架以及機房外管線的排布情況，合理安排空間，提高觀感質(zhì)量。

4）綜合考慮閥門、過濾器、壓力表等管段的安裝空間以及操作維修空間，合理布置其安裝高度，保證便于日后操作和讀取數(shù)據(jù)。

4.3 P管廊管溝與車庫深化設計

本項目共有2條主管廊，總長約770 m；48條次管廊，總長約1 104 m；32條主管溝，總長約6 080 m；240條次管溝，總長約16 080 m。主要深化難點為專業(yè)系統(tǒng)眾多，管道尺寸大，空間局限且檢修空間要求高，區(qū)域間的銜接處多且管線復雜。深化過程中遵循主管廊管線進入次管廊，主管溝管線進入次管溝的深化順序。

4.3.1 主管廊深化設計考慮要點

1）在主管廊頂板上方存在多處電梯基坑降板，考慮減少橋架翻彎以及左右兩側檢修通道的貫通，因此將最上層橋架緊貼基坑降板敷設，依次向下排布，強電橋架在上，弱電橋架在下，橋架與橋架豎向間距滿足后期施工所需空間（圖3）。

圖3 主管廊局部模型

2）考慮防火門高度的限制，合理優(yōu)化水管布局，將暖通水管分別敷設于兩側，給排水管置于橋架下方，以保證防火門開啟空間以及充足的檢修空間。

3）由于潛污泵出水立管閥門按原設計位置存在安裝檢

修空間不足的情況，因此將其深化為底板預埋水平支管的形式，閥門隨立管移動到墻邊，水平干管沿墻敷設。

4.3.2 主管廊大型綜合支吊架的深化設計

為保證支吊架的安全性、經(jīng)濟性以及美觀性，基于BIM模型，通過Magicad軟件對綜合支吊架進行設計選型與校核計算，考慮多種支吊架形式，優(yōu)選出最終的綜合支吊架方案（圖4）。

圖4 最終的橋架綜合支吊架方案

4.3.3 主次管溝的深化設計

由于主次管溝內(nèi)的管線主要服務于對應的展廳，因此需要考慮展廳冬季給水管泄水要求，以及電氣展位箱和水氣展位箱的安裝空間，還需保證重力排水管以及壓縮空氣管道放坡空間，從而對機電管線進行綜合排布，合理安排管溝內(nèi)的空間。

4.3.4 地下車庫的深化設計

地下車庫兩側機房眾多，共有5個變電所、1個消防泵房、6個水泵房、20個空調(diào)機房、2個制冷機房、2個換熱站、18個風機房。在深化過程中，需重點考慮管線進出機房的路由排布，尤其VIP車道部位管線密集且凈高要求高，通過綜合考慮各施工安裝空間、經(jīng)濟性、安全性等因素，優(yōu)化管線排布，并對VIP車道進行車輛漫游模擬，驗證凈高空間。

4.4 S井道深化設計

管井管道的綜合排布是一件較復雜的創(chuàng)造性工作，優(yōu)質(zhì)的管井管道綜合排布不僅能產(chǎn)生合理的施工工序，降低施工成本，提高施工質(zhì)量，而且可以減少管井施工中的部分安全隱患。

本工程中多數(shù)管井空間狹小，在井道的模型深化過程中，綜合考慮管道材質(zhì)、檢修空間、管道間距、支架形式與支架安裝位置、套管安裝空間、H管件的安裝空間等因素，對管道位置進行優(yōu)化。

4.5 L樓層深化設計

地上交通連廊和中央大廳區(qū)域的功能性房間凈高要求高，管線密集，需要結合精裝造型、鋼結構形式、末端點位等進行機電管線的深化設計，對無法滿足凈高要求的區(qū)域，向設計方提出洽商，由設計方調(diào)整相應區(qū)域的凈高。

管線綜合排布過程中，逐步推進一二次結構墻體、鋼結構樓層板、幕墻等預留機電洞口工作，及時出具留洞圖紙，保證多專業(yè)交叉過程中機電所需洞口的精確度。共計深化二次結構洞口上萬個，鋼結構樓層板預留洞口500多個，幕墻預留洞口100多個。

在展廳空調(diào)機房上方存在多根裸露立管，影響觀感效果且機電管線的支架安裝困難。通過將其優(yōu)化為梅花造型，保證了美觀性與功能性。

4.6 R屋面深化設計

本工程屋面結構復雜，設備眾多，為兼顧功能性與美觀性，結合設備接管形式與安裝檢修空間要求，對設備基礎及支架進行深化。對于出屋面的風管，結合屋面專業(yè)節(jié)點做法以及深化后的風管立管位置，優(yōu)化風管出屋面位置的支架做法，并通過模擬漫游驗證深化后的效果。

5 W＋GPSLR體系在施工管理中的應用

5.1 高精度施工圖

為精確指導現(xiàn)場施工，項目團隊編制了機電安裝工程BIM出圖手冊，實行“十個一”的圖紙標準，即：一個專業(yè)一張圖，針對各區(qū)域深化模型，生成各個專業(yè)施工圖紙，用以指導現(xiàn)場施工；一個機房一套圖，為確保各機房的模型落地質(zhì)量，對機房區(qū)域按照上述標準單獨出圖；一個管井一張圖，對立管定位、支架形式與定位均有明確的說明；為提高現(xiàn)場一二次墻預留預埋的精確度，減少后期拆改，生成一墻一圖；一架一圖的繪制，明確了支架的詳細尺寸與定位，保證了支架加工與安裝的精度，并能夠快速計算支架鋼材用量，有效解決了以往支架鋼材統(tǒng)計效率低、準確度不高的問題，方便商務人員進行結算。

5.2 高精度模型物資提量

為探索BIM技術在施工管理中的深入應用，解決傳統(tǒng)Revit明細表的弊端，使其真正滿足實際施工提量需求，建立了BIM物資提量標準，應用該標準建立高精度模型，通過Magicad軟件輔助計算得出各專業(yè)工程量，作為施工前材料招標、施工中材料進場、施工后結算的依據(jù)。

5.3 平臺管理應用

BIM團隊制定了與項目現(xiàn)場管理人員的對接流程、BIM團隊內(nèi)部管理流程，確保工作高效有序的進行。利用中建八局專有的C8BIM協(xié)同管理平臺，將BIM模型上傳至平臺，管理人員可隨時在施工現(xiàn)場查看移動端模型，發(fā)現(xiàn)施工問題可拍照上傳至平臺，相關人員實時查看。應用此平臺生成構件二維碼，可掃碼定位構件，查詢信息，跟蹤材料，并可實現(xiàn)任務、問題、表單多端協(xié)同，資料云端同步，隨時在線查看。

5.4 施工交底

深化后的施工圖紙出圖并審批完成后，讓施工班組領會綜合排布深化設計意圖、明確相關注意事項、理解復雜節(jié)點排布情況，是BIM落地施工的重要一環(huán)。通過施工交底，針對不同區(qū)域、不同部位向施工人員進行詳細的模型和圖紙交底，對復雜部位進行工序模擬，使施工人員明確施工工序，協(xié)調(diào)各專業(yè)分包及勞務分包的作業(yè)面，實現(xiàn)多部位、多區(qū)域同時施工，大大縮短施工工期，避免拆改返工現(xiàn)象發(fā)生。

5.5 現(xiàn)場實施情況檢查

現(xiàn)場管理人員及BIM團隊在施工現(xiàn)場利用C8BIM平臺移動端實時查看、追蹤BIM技術落地情況，管控現(xiàn)場施工質(zhì)量，與模型不一致的地方及時詢問原因并糾偏，避免現(xiàn)場隨意施工，導致后進場的施工隊無作業(yè)面的情況發(fā)生，保證作業(yè)進度。

通過W＋GPSLR體系下精細化模型的建立，BIM團隊和現(xiàn)場管理團隊的積極配合，確保模型落地的質(zhì)量，達到模型與現(xiàn)場100%吻合，為模型算量、后期運維打下了基礎。

6 結語

1）從深化設計到施工管理，W＋GPSLR體系貫穿施工全過程，將機電管線深化設計按區(qū)域進行細分，明確深化環(huán)節(jié)，統(tǒng)一深化標準，在施工前提前解決技術難題,達到管理升級、降本增效、提高施工質(zhì)量、縮短工期的目的。

2）依據(jù)W＋GPSLR體系深化后的模型能夠保證施工材料的精確統(tǒng)計，指導現(xiàn)場的材料采購，有效控制材料成本，方便后期結算，服務于現(xiàn)場。

3）通過應用BIM技術可有效縮短各方協(xié)調(diào)聯(lián)絡時間，提高溝通效率，助推項目各方的信息傳遞共享。