曹 杰

機(jī)電工程設(shè)備會(huì)直接影響建筑施工的效率，其重要性不言而喻。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)電安裝工程管理方式也在不斷創(chuàng)新，尤其是建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)，在施工過程中展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，通過三維可視化的方式能全面管控機(jī)電安裝項(xiàng)目施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證工程建筑的整體質(zhì)量。

1 機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目的特點(diǎn)

機(jī)電安裝是工程項(xiàng)目施工中的重要一環(huán)，有以下2 個(gè)特點(diǎn)。

（1）覆蓋面大。機(jī)電設(shè)備安裝項(xiàng)目涉及的環(huán)節(jié)較多，包括電氣項(xiàng)目、給排水系統(tǒng)項(xiàng)目以及通風(fēng)系統(tǒng)項(xiàng)目等，且會(huì)滲透到各個(gè)施工過程中，如設(shè)備采購、安裝與調(diào)試等環(huán)節(jié)，因此具備的通用性。

（2）項(xiàng)目量大，科技要求高。在大型項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備安裝中，因?yàn)槠鋵?duì)機(jī)電設(shè)備吊裝、設(shè)施測試技術(shù)的要求很高，要引入大量的新科技及新設(shè)備。因?yàn)闄C(jī)電設(shè)備安裝材料種類復(fù)雜、施工方法比較煩瑣，所以在機(jī)電設(shè)備安裝環(huán)節(jié)，要投入很多人力、物力，而且需要工作人員具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。

2 BIM 技術(shù)的特點(diǎn)

可視化。能夠使平面設(shè)計(jì)圖紙變?yōu)槿S圖形，進(jìn)一步完善了構(gòu)建信息。

協(xié)調(diào)性。建筑施工項(xiàng)目的環(huán)節(jié)較多，在此過程中會(huì)出現(xiàn)不同專業(yè)間的協(xié)調(diào)碰撞，特別是綜合管線、機(jī)房及管道走向路徑的深化排布等環(huán)節(jié)，借助BIM 技術(shù)可以有效解決這些問題，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息[2]。

模擬性。在施工過程中對(duì)施工環(huán)節(jié)開展4D 模擬，在三維模型的基礎(chǔ)上加入時(shí)間維度，可以更加準(zhǔn)確、有效地指導(dǎo)施工。隨著現(xiàn)代化科技的不斷發(fā)展，部分工程在實(shí)現(xiàn)4D 模擬后進(jìn)一步完成5D 模擬，即在4D 模擬基礎(chǔ)上又加入了造價(jià)控制維度，能夠有效控制成本消耗。

優(yōu)化性。BIM 技術(shù)的加入使施工各個(gè)環(huán)節(jié)更加清晰，提高了整體施工質(zhì)量。

可出圖性。借助BIM 模型不僅可以繪制常規(guī)的設(shè)計(jì)圖紙，而且能通過可視化特點(diǎn)完善優(yōu)化圖紙，進(jìn)而使工程表達(dá)更為細(xì)致具體[3]。

3 BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備安裝工程中應(yīng)用的重要性

BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠使安裝施工過程更加透明化，能提前模擬施工各環(huán)節(jié)并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化監(jiān)管，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)合理設(shè)計(jì)工程模型且進(jìn)行分析總結(jié)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的各種問題并進(jìn)行優(yōu)化處理。在以往的機(jī)電設(shè)計(jì)中，各環(huán)節(jié)工作配合并不好，管線碰撞沖突等問題時(shí)常發(fā)生，需要進(jìn)行二次施工，延緩了施工速度，增加了施工成本。而BIM 技術(shù)的應(yīng)用可提前檢測管線碰撞情況并及時(shí)制定解決方案，大大減少碰撞問題出現(xiàn)的概率。另外，利用BIM 技術(shù)中的三維可視化技術(shù)能呈現(xiàn)施工后的建筑情況，便于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的隱患[4]。同時(shí)，建筑工程涉及的環(huán)節(jié)較多，通過應(yīng)用BIM 技術(shù)可以提高施工效率，保證建筑工程的順利開展。

4 傳統(tǒng)機(jī)電安裝施工中存在的問題

傳統(tǒng)機(jī)電安裝施工過程中存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下5 個(gè)方面。

（1）美觀度較低。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高，對(duì)于建筑的要求也越來越高?，F(xiàn)階段的建筑造型豐富，但仍存在一些問題，如公共區(qū)域的燈泡安裝錯(cuò)位、淋浴頭安裝不合理以及地下車庫高低不平等現(xiàn)象，極大影響了建筑的整體美觀度。

（2）專業(yè)管線碰撞。機(jī)電工程涉及的專業(yè)管線較多，在施工現(xiàn)場經(jīng)常出現(xiàn)管線碰撞的現(xiàn)象，較為常見的有風(fēng)管與水管、水管與橋架間的沖突等，對(duì)下一項(xiàng)工作的推進(jìn)造成了阻礙，甚至?xí)M(jìn)行二次施工拆改，增加了施工成本。

（3）預(yù)留洞偏位。預(yù)留洞是機(jī)電安裝工程極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不管是居民住宅還是綜合體建筑都會(huì)存在管道或橋架穿墻現(xiàn)象[5]。如果出現(xiàn)預(yù)留洞口偏位或未預(yù)留的現(xiàn)象，那么就會(huì)對(duì)后期的工作造成極大阻礙，使管線施工無法正常開展。

（4）預(yù)制加工存在問題。預(yù)制加工配件是機(jī)電安裝施工必須完成的環(huán)節(jié)之一。在傳統(tǒng)施工過程中，預(yù)制加工各專業(yè)配件需要提前測量配件的長度、寬度以及深度尺寸，因測量方式及管理模式都較為落后，經(jīng)常出現(xiàn)誤差、遺漏等技術(shù)性問題，極大影響建筑的整體美觀性，同時(shí)還存在安全隱患。

（5）材料管理較難。機(jī)電安裝涉及環(huán)節(jié)較多，使用材料也較為復(fù)雜，由于材料管理模式較為單一，難以全面把控各個(gè)環(huán)節(jié)，增加了材料管理的難度。

5 BIM 技術(shù)在機(jī)電設(shè)備安裝施工中的應(yīng)用

5.1 機(jī)電設(shè)備管線綜合排布

建筑機(jī)電需布設(shè)多種類型的管線，管線布設(shè)是機(jī)電安裝項(xiàng)目的重要組成部分，管線安裝的效率與質(zhì)量對(duì)于機(jī)電安裝有決定性影響。機(jī)電安裝系統(tǒng)具體包含給排水系統(tǒng)、通風(fēng)防排煙系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)以及采暖系統(tǒng)等，其設(shè)計(jì)需要由多個(gè)專業(yè)合作完成。設(shè)計(jì)工作完畢后需進(jìn)行管線協(xié)調(diào)工作，把每個(gè)專業(yè)的安裝圖集中起來進(jìn)行剖析，明確管線相交的位置，并依照合理的次序加以調(diào)節(jié)。對(duì)于功能多樣的公共建筑，機(jī)電系統(tǒng)的規(guī)模較大，管線鋪設(shè)前經(jīng)常要進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，綜合優(yōu)化后才能確定布設(shè)方法，協(xié)調(diào)過程易產(chǎn)生偏差且不利于記錄。運(yùn)用BIM 技術(shù)管控管道網(wǎng)絡(luò)鋪裝有助于科學(xué)、全面地監(jiān)管鋪裝過程，妥善解決管線布設(shè)過程中遇到的問題。另外，利用BIM 技術(shù)可以再現(xiàn)管線布設(shè)過程，保證施工的科學(xué)性。利用BIM 技術(shù)構(gòu)建的管道三維模型如圖1 所示。

圖1 利用BIM 技術(shù)構(gòu)建的管道三維模型

5.2 機(jī)電設(shè)備安裝預(yù)留預(yù)埋

如果預(yù)留孔洞或預(yù)埋套管部位存在偏差，那么會(huì)導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備無法順利安裝，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生異常。一般情況下，機(jī)電系統(tǒng)預(yù)留預(yù)埋是依據(jù)每個(gè)專業(yè)提供的安裝圖預(yù)先埋設(shè)，僅僅根據(jù)二維平面圖匯總所有專業(yè)的信息必然會(huì)產(chǎn)生缺、漏、錯(cuò)問題，一方面會(huì)消耗諸多資源與人力，另一方面也會(huì)因施工人員無法直觀判斷預(yù)留預(yù)埋位置能否滿足機(jī)電系統(tǒng)安裝需求而導(dǎo)致安裝費(fèi)用增加。

利用BIM 技術(shù)的三維協(xié)同可視化管線綜合排布和調(diào)整模塊可以在施工前確定預(yù)留預(yù)埋的具體位置，所有專業(yè)均處在同一模型中，可以迅速、準(zhǔn)確地了解各專業(yè)模型狀況，有利于提高預(yù)留預(yù)埋位置的準(zhǔn)確度。通過三維建筑模型可全方位展示二維設(shè)計(jì)無法直觀看到的隱藏結(jié)構(gòu)信息，從而精準(zhǔn)定位預(yù)留孔洞的位置和尺寸，避免后期二次開鑿，并能將預(yù)留孔洞統(tǒng)計(jì)成清晰的列表，方便查找，有效保證施工質(zhì)量。

5.3 設(shè)備安裝模擬

設(shè)備安裝模擬又稱為虛擬施工，是運(yùn)用BIM 技術(shù)呈現(xiàn)施工的具體流程，利用電腦的匯總、梳理安裝實(shí)踐中的人員、材料與機(jī)器等信息，且能夠以可視化的方式呈現(xiàn)，便于安裝人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理安裝過程中的問題。在公共建筑建設(shè)期間，施工模擬一般應(yīng)用在機(jī)電設(shè)備布設(shè)和機(jī)械安裝方面。

在項(xiàng)目施工前期，項(xiàng)目相關(guān)方可利用BIM 技術(shù)分析施工計(jì)劃，改進(jìn)施工流程；在機(jī)電系統(tǒng)安裝期間，應(yīng)當(dāng)高度重視管線安裝次序，若未全面了解管線的排列順序，會(huì)產(chǎn)生上層管線還未布設(shè)但下層管線已布設(shè)完畢的問題。

例如，某工程管線集中布設(shè)處需先將電氣橋架布設(shè)完畢后再進(jìn)行水管、空調(diào)風(fēng)管的裝設(shè)，但因安裝人員的馬虎，水管與空調(diào)風(fēng)管先布設(shè)完畢，不能再安裝電氣橋架，產(chǎn)生返工問題。應(yīng)用BIM技術(shù)呈現(xiàn)施工過程，能夠大幅降低該問題產(chǎn)生的概率，在動(dòng)工安裝前依據(jù)施工安排模擬安裝部位，所有專業(yè)共同商討，制定最科學(xué)的安裝計(jì)劃，另外，還能夠?qū)С隹梢暬摂M施工過程，指導(dǎo)安裝活動(dòng)有序進(jìn)行。

5.4 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)性施工

對(duì)地下室機(jī)電安裝工作，冷熱源機(jī)房的管線布設(shè)非常關(guān)鍵，雖然特殊管線的標(biāo)高會(huì)配有剖面圖，但是二維圖與立面圖匯總后會(huì)產(chǎn)生諸多問題，作業(yè)人員在理解時(shí)也容易產(chǎn)生偏差，出現(xiàn)返工現(xiàn)象，使成本增高、工期延遲。

基于BIM 技術(shù)，在檢驗(yàn)管線碰觸情況后，依據(jù)綜合管線布設(shè)校正要求，遵照管線避讓準(zhǔn)則，科學(xué)確定管線安裝部位并確定合理的安裝次序。采用這種方法能夠加快施工速度，減小出錯(cuò)概率，縮減工期，提升項(xiàng)目施工效果。另外，通過BIM軟件分析出混凝土墻體預(yù)留洞，可以解決設(shè)計(jì)遺漏等難題，確保項(xiàng)目預(yù)留位置準(zhǔn)確無遺漏，避免施工后二次鑿洞破壞結(jié)構(gòu)。

6 BIM 技術(shù)在建筑機(jī)電設(shè)備管理中的應(yīng)用

（1）施工現(xiàn)場管理中的應(yīng)用。將收集的所有數(shù)據(jù)信息直接導(dǎo)入BIM模型中，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的隱患，推動(dòng)施工工作順利開展。以往的機(jī)電安裝工作周期較長，人員流動(dòng)較大，增加了工作難度。通過運(yùn)用BIM 技術(shù)建立三維立體模型，可及時(shí)更新施工的情況和相關(guān)數(shù)據(jù)，減少人員間流動(dòng)所帶來的影響。同時(shí)，可以在BIM 模型中導(dǎo)入工作計(jì)劃或設(shè)備基本信息，提升施工管理的整體水平。

（2）機(jī)電設(shè)備安裝進(jìn)度管理中的應(yīng)用。借助BIM 技術(shù)可以有效控制安裝進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安裝過程中存在的問題。同時(shí)，應(yīng)用BIM 技術(shù)還可以有效監(jiān)管機(jī)電設(shè)備安裝過程中的資源分配，保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成安裝任務(wù)。

（3）質(zhì)量管理中的應(yīng)用。BIM 技術(shù)在運(yùn)用過程中具有優(yōu)化性和協(xié)調(diào)性的優(yōu)勢，可在施工前期逐一排查施工現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患與問題，便于工作人員及時(shí)處理，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙與施工現(xiàn)場實(shí)際情況不符的現(xiàn)象。另外，借助該技術(shù)可全面監(jiān)督整個(gè)施工環(huán)節(jié)，提高施工效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

（4）安全管理中的應(yīng)用。機(jī)電設(shè)備安裝施工具有一定的危險(xiǎn)性，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用可在施工前期為相關(guān)部門提供準(zhǔn)確信息，對(duì)下一步工作計(jì)劃的制定起到指導(dǎo)作用，同時(shí)還能提示安裝工作中風(fēng)險(xiǎn)較高的地方。在開展安裝工作時(shí)，可提前在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬操作，檢測施工技術(shù)是否適用，若存在問題可及時(shí)更換。

另外，BIM 技術(shù)主要是通過三維圖像的展現(xiàn)模擬還原施工過程，可以準(zhǔn)確清晰地看到施工過程之中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以便提前采取應(yīng)對(duì)措施，降低了安裝工作的危險(xiǎn)性，提高了施工的安全性。

（5）成本控制中的應(yīng)用。BIM 技術(shù)貫穿于機(jī)電設(shè)備安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)各個(gè)階段的施工技術(shù)以及安裝過程都起到監(jiān)督作用。此外，借助BIM 技術(shù)還可以控制整個(gè)安裝環(huán)節(jié)的成本，特別是在設(shè)計(jì)優(yōu)化環(huán)節(jié)，可以有效降低安裝過程中的成本消耗，確保材料成本、安裝進(jìn)度以及質(zhì)量達(dá)到平衡狀態(tài)。

7 結(jié)語

機(jī)電安裝是工程建設(shè)的重要內(nèi)容，在機(jī)電安裝施工中引入BIM 技術(shù)，能夠有效提高建筑工程設(shè)計(jì)的適用性，從而在保證施工質(zhì)量的前提下提高施工效率，保證機(jī)電安裝質(zhì)量。因此，為適應(yīng)現(xiàn)階段工程建設(shè)對(duì)機(jī)電安裝施工提出的要求，必須在施工中引入BIM 技術(shù)，解決技術(shù)上的難題，提高施工技術(shù)水平。