次曉鵬 崔建華

山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司 山西太原 030000

BIM 技術是一種建筑信息模型，它可以對工程施工過程展開實時有效的動態(tài)管理，及時發(fā)現(xiàn)和了解施工過程中存在的問題，促進問題的快速解決，引導過程施工技術管理工作，從而減少不必要的資金支出。采用BIM 技術，施工過程中不僅可完善施工管理工作，而且能讓建筑工程獲得更大的經(jīng)濟效益。以下主要針對BIM 技術在太原植物園項目施工過程中的具體應用進行探討。

1 工程概況

太原植物園項目是2019 年山西省市重點工程，位于太原市晉源區(qū)太山腳下。項目采用PPP 模式建設，總投資23.55 億元，占地2730 畝，于2016 年開工，建設期3 年，運維期11 年。該植物園是以科研為中心，集科普和游覽于一體的綜合性植物園。山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司承攬了園區(qū)智能化、供電、供熱、供水、排水系統(tǒng)和能源中心機電安裝工程的深化設計、施工及運維。建成后將成為周邊全區(qū)旅游、景區(qū)連片的重要組成部分，對服務二青，改善當?shù)厣鷳B(tài)具有重要意義。

2 工程的特點和管理重點、難點

2.1 施工場地環(huán)境復雜

太原植物園的新建，需要面臨洗煤廠及亂石灘無數(shù)居民房的拆遷，以及500 多畝樹木的砍伐工作。因此在新建過程中，既需要推進拆遷工作的順利進行，又要保障施工生產(chǎn)工作有條不紊的正常運營。

2.2 工程體量大，工期緊

本工程施工土方開挖約15 萬m3，管線共計45000m，且原有地下管線多，存在多條已建路段及河道，而實際安裝工期僅11 個月。

2.3 能源中心功能多，空間狹小

能源中心由消防水泵房、生活水泵房、冷凍機房、鍋爐房、煤表間、高壓配電室、10kV 變電所和熱交換機房等多個功能間組成，但建筑面積僅690m2。

2.4 交叉作業(yè)，重復開挖，隱患多

施工現(xiàn)場地形復雜，5 個專業(yè)交叉作業(yè)，12 個施工單位、現(xiàn)場500 余個勞務人員同時施工，施工界面復雜，涉及材料多，設計變更頻繁，施工措施多樣。

2.5 運維成本高，難度大

運維階段消防系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、輸配電系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)功能復雜，且園區(qū)人員流量大，故障需及時排除，所需專業(yè)運維人員多、運維成本高、難度大。

3 BIM技術的實施

3.1 設計階段優(yōu)化設計

在能源中心系統(tǒng)的設計階段，基于主體建筑工程和其他輔助安裝工程的模型，可以進一步具體優(yōu)化機電系統(tǒng)設備的安裝位置和管線連接路徑，生成準確的相關工程量。并檢查機房之間預留管道等相關專業(yè)接口是否保留，位置空間是否干擾，是否有系統(tǒng)設計缺失項目等，進一步優(yōu)化每個專業(yè)設計。

3.2 施工進度模擬

本項目將制定的進度計劃與Revit 三維模型關聯(lián)，通過三維動態(tài)模擬來審核進度計劃和施工工序制定的合理性，得出最合理的總體進度計劃，完善總體管理思路。

3.3 可視化三維質(zhì)量交底

本項目將BIM 技術與樣板引路工程相結合，通過BIM 模型進行可視化交底，更加科學、直觀地彌補了傳統(tǒng)交底方式的不足。通過虛擬樣板既可以讓施工作業(yè)人員明白施工作業(yè)要點和質(zhì)量標準，又可以讓管理人員掌握過程管理的關鍵點和驗收的質(zhì)量標準。

3.4 BIM信息化安全管理平臺

對于安全管理，按照三個階段來實施應用：

（1）事前，制定安全問題分類和常見問題描述字段；

（2）事中，安全人員通過手機端app 采集問題，現(xiàn)場人員整改，并及時進行問題反饋；

（3）事后，以BIM 信息化安全管理平臺數(shù)據(jù)為基礎，召開安全例會總結施工過程中的問題，增強安全管理措施。

4 BIM的應用點

4.1 能源中心機電裝配式施工

太原植物園項目能源中心空間狹小，鍋爐房占地334m2，冷凍機房占地260m2，高度6m。其中鍋爐房共計4臺鍋爐，2 臺分集水器，4 臺換熱器，11 臺水泵，2 臺穩(wěn)壓罐；冷凍機房共計2 臺螺桿機組，4 臺冷卻塔，6 臺水泵，2臺穩(wěn)壓罐，2 臺加藥裝置。鍋爐房共計手動蝶閥50 個，電動二通調(diào)節(jié)閥29 個；冷凍機房共計手動蝶閥32 個，電動二通調(diào)節(jié)閥18 個。共計設備39 臺，閥門129 個。

4.1.1 BIM 深化設計

通過BIM 建模對能源中心整體布局進行重新優(yōu)化，對設備布置、管線走向、標高控制、配套設施、單體框架和零構件等高精度模型進行建模，生成各工序流程時間表，精確指導場內(nèi)預制、場外運輸、裝配施工等各個環(huán)節(jié)。利用三維可視化虛擬施工，有效檢測碰撞，減少返工。各模塊間長距離管道合理分段，采用法蘭連接，便于場外預制和場內(nèi)組裝。

4.1.2 BIM 預制加工

管道預制采用高精度機床完成下料切割、坡口加工；采用焊接機器人完成焊接打底、填充和蓋面全部作業(yè)工序；對單體模塊內(nèi)閥門、管段、支架、泵體最大限度集成，導入模型后統(tǒng)一分類和編碼，有效節(jié)省空間，降低現(xiàn)場組對能耗。

4.1.3 BIM 現(xiàn)場裝配

利用BIM 模型拆解，將框架分解下料，加工成型的管段及閥門按照BIM 設計圖依次裝入拼接好的單體框架內(nèi)，在加工區(qū)完成一個單元模塊的完整拼裝；單體模塊由里到外順序依次精準就位在設備基礎上；管排整體利用多組倒鏈提升，通過BIM 管段編號，三維施工模擬，優(yōu)選最佳管排安裝順序，完成機房管道整體提升組對及法蘭盤拼接。圖1 為現(xiàn)場單體模塊。

圖1 現(xiàn)場單體模塊

4.1.4 物料狀態(tài)跟蹤

經(jīng)深化設計后形成圖紙，包括綜合布置圖、設備布置圖、模塊預制加工圖、管段預制加工圖和支吊架預制加工圖。在每張圖紙的制作中，采用自主研發(fā)的二維碼計算系統(tǒng)進行圖紙二維碼的制作追溯，提高現(xiàn)場管理人員的圖紙交底和裝配工人查詢的效率。

4.2 智慧工地BIM應用

智慧工地管控平臺搭建在集團BIM 平臺的數(shù)據(jù)之上，集成了勞務實名制管理、物聯(lián)網(wǎng)管理、環(huán)境監(jiān)測、遠程監(jiān)控、物料驗收和安全質(zhì)量管理。系統(tǒng)以BIM 引擎為核心，將能源中心模型、園區(qū)地形地貌模型、視頻攝像頭、揚塵監(jiān)測等組成完整三維模型后輕量化處理，實時輸出到BIM 平臺，實現(xiàn)設備運行數(shù)據(jù)無縫相連。管理人員在BIM輕量化模型中可清晰地查看各部位的進度和安全質(zhì)量信息，實現(xiàn)高效交互。圖2 為智慧工地平臺圖。

圖2 智慧工地平臺

4.3 運營維保BIM應用

4.3.1 設備故障監(jiān)測

對不同的監(jiān)測設備，可接收其主動推送的報警信息，或設定報警閾值，根據(jù)實時信息實現(xiàn)分級報警。在報警事件發(fā)生后，系統(tǒng)將自動定位到報警設備所在位置，相關設備高亮顯示，單擊后顯示報警設備的基本信息、歷史維護維修信息和處置預案信息等，方便工作人員高效地進行事故處理。

4.3.2 備品備件管理

通過設立備件臺賬可對建筑重要備品、備件及日常設備的運維管理功能進行整合，提供了包括備件臺賬、備件模型和備件參數(shù)等各種功能。通過編碼可查詢設備數(shù)量、模型數(shù)據(jù)和備件的各種數(shù)據(jù)。

4.3.3 模型管理系統(tǒng)

通過模型管理系統(tǒng)可查詢各個系統(tǒng)的模型，熟悉系統(tǒng)配置，追溯原始數(shù)據(jù)。主要模型包括能源中心、室外管網(wǎng)、冷卻塔系統(tǒng)和消防泵房等。

4.3.4 能源管理系統(tǒng)

通過能源管理系統(tǒng)能夠在三維可視化場景中，直觀顯示各設備的運行狀態(tài)（圖3）。實時顯示溫度、壓力、流量、電流和電壓等參數(shù)，并保存在數(shù)據(jù)庫中，以備隨時查詢并可打印導出。這不僅僅是一個能源管理的信息化平臺，更是一種先進的管理模式。

圖3 植物園BIM能源管理運維平臺

4.4 綠色施工管理

施工道路四周合理設置噴淋降塵裝置。為控制粉塵及氣體排放，土方施工揚塵≤1.5m，項目利用BIM 技術對噴淋設備進行預排布，以達到最大化降降塵目的。噴灑主管為DN50，支管為DN15，控制閥門使用DN15 球閥，根據(jù)每個噴頭噴灑路面的范圍，并通過BIM 模型模擬出最優(yōu)噴淋方案。每間距5m 設計1 個降塵噴灑頭，基坑四周根據(jù)道路周長設置支管，分雙供水系統(tǒng)控制管道壓力及水量。傳統(tǒng)的施工工地臨時道路降塵均采用人工灑水的方法進行，管口出水量不好控制，且50%以上的水流淌出了道路，浪費大量的水資源。本工程噴淋降塵除了利用地下水，還運用了BIM 技術對噴淋效果進行模擬，保證現(xiàn)場整潔衛(wèi)生、無揚塵，取得了良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益。

5 結語

BIM 技術在太原植物園項目中全生命周期的充分應用，對項目在過程精細化管理、如期高質(zhì)量交付、后期穩(wěn)定高效運維起到了決定性作用。同時也為山西安裝集團公司在BIM 人才培養(yǎng)、BIM 技術推廣、BIM 成果轉換、BIM技術總結起到了良好示范作用，也為國內(nèi)同類型公共園區(qū)項目從設計到施工再到運維提供了有價值的數(shù)據(jù)和可推廣的案例。