劉有灼

（輝虹照明集團(tuán)有限公司，福建 福州 350001）

基于建筑信息模型技術(shù)（Building Information Modeling，BIM）的建筑電氣管線施工具有重要的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)實(shí)現(xiàn)電氣管線施工過(guò)程的數(shù)字化、可視化、沖突檢測(cè)和方案優(yōu)化，不僅可以提高施工效率和質(zhì)量，還可以降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。本文以福建省福州市某建筑工程電氣管線施工為研究對(duì)象，深入探討基于BIM 技術(shù)的建筑電氣管線施工研究，研究成果為推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 工程概況

福建省福州市某建筑工程總建筑面積為的50 239 m2，為裝配式住宅樓，地上共33 層，地下1 層，地下室層高為3.8 m，首層為架空層，層高為4.5 m，標(biāo)準(zhǔn)層為3.3 m。標(biāo)準(zhǔn)層采用預(yù)制疊合樓板，預(yù)制樓梯等預(yù)制構(gòu)件。施工的電氣專(zhuān)業(yè)管線包括電力管線、照明管線、弱電管線和聲光報(bào)警管線，管線的直徑為20 mm。由于項(xiàng)目的電氣管線具有線路復(fù)雜、分布范圍大、與其他專(zhuān)業(yè)管線交叉碰撞現(xiàn)象嚴(yán)重等特點(diǎn)，對(duì)BIM 軟件的功能和計(jì)算要求嚴(yán)格，綜合分析現(xiàn)有建筑電氣管線施工類(lèi)BIM 軟件，如表1 所示，研究確定鴻業(yè)BIM Space 作為BIM 技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行模型的創(chuàng)建和施工階段的交互指導(dǎo)。

表1 不同施工類(lèi)BIM 軟件在建筑電管線應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2 基于BIM 技術(shù)的施工階段建筑電氣管線碰撞檢測(cè)

在建筑電氣管線的施工過(guò)程中，由于電氣管線的布置復(fù)雜，與其他專(zhuān)業(yè)管線存在交叉、沖突和碰撞等現(xiàn)象，因此，管線碰撞檢測(cè)是電氣管線施工中非常重要的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的建筑電氣管線施工中，基于電腦輔助繪圖系統(tǒng)（CAD 軟件、天正建筑軟件等）的二維圖形管線檢測(cè)方法，存在著信息不對(duì)稱(chēng)、協(xié)調(diào)不順暢、資源浪費(fèi)等一系列問(wèn)題，導(dǎo)致管線碰撞檢測(cè)需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，而且容易出現(xiàn)漏檢、誤檢等問(wèn)題[1]。相比傳統(tǒng)的電氣管線施工方法，基于BIM 技術(shù)的碰撞檢測(cè)具有很多優(yōu)勢(shì)，BIM 軟件可以構(gòu)建電氣管線的三維模型，這個(gè)模型提供了直觀、全面的電氣管線布局、走向等信息。

BIM 模型不僅僅是一個(gè)自動(dòng)化檢測(cè)工具，更是一個(gè)管線碰撞問(wèn)題解決工具。它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)專(zhuān)業(yè)內(nèi)部的碰撞問(wèn)題，如構(gòu)建尺寸有誤、構(gòu)建間重疊、凈空不能滿足使用功能等，以及專(zhuān)業(yè)之間的碰撞問(wèn)題，如機(jī)電管線與結(jié)構(gòu)碰撞、機(jī)電各專(zhuān)業(yè)管線間的碰撞等，避免了人為因素導(dǎo)致的漏檢、誤檢等問(wèn)題，從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性[2-4]。BIM 技術(shù)還可以借助各專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)鏈接，實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)之間的信息共享和協(xié)同工作，對(duì)檢測(cè)到存在碰撞問(wèn)題的電氣管線提供進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免專(zhuān)業(yè)內(nèi)部的沖突和專(zhuān)業(yè)之間的碰撞，指導(dǎo)施工人員更好地進(jìn)行實(shí)際操作，從而減少設(shè)計(jì)變更和施工返工，提高施工效率和質(zhì)量。

3 基于BIM 技術(shù)的施工階段建筑電氣管線質(zhì)量管控方式

結(jié)合福建省福州市某建筑工程電氣管線的施工，為了更好地對(duì)建筑工程電氣管線施工質(zhì)量參與主體、施工過(guò)程、施工質(zhì)量進(jìn)行描述，提出了以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)的POP 施工質(zhì)量管理模式（Product 施工產(chǎn)品、Organization 責(zé)任人、Process 施工產(chǎn)品過(guò)程），具體如圖1 所示。

圖1 POP 施工質(zhì)量模式示意圖

POP 管理模式能夠?qū)⒔ㄖ姎夤芫€3D 模型與施工過(guò)程、產(chǎn)品質(zhì)量等因素組合起來(lái)，構(gòu)建信息共享更加方便的質(zhì)量模型，有助于建筑電氣管線安裝工程的施工管理和設(shè)計(jì)可視化[5]。結(jié)合BIM技術(shù)和POP 模式可以將建筑電氣管線質(zhì)量控制信息集成于實(shí)體對(duì)象里，做到虛擬和真實(shí)世界的1:1匹配。由此建立了POP 和BIM 技術(shù)相結(jié)合的建筑電氣管線施工質(zhì)量管理模型，提高了施工質(zhì)量的控制力度。與此同時(shí)各參建單位能夠借助BIM 和POP 質(zhì)量管理模式對(duì)質(zhì)量信息進(jìn)行精準(zhǔn)記錄，并參考對(duì)應(yīng)的影像、圖片、文字信息等來(lái)增強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量記錄的精確度。通過(guò)引入BIM 技術(shù)，可以在三維模型里直觀、快速、準(zhǔn)確的定位出質(zhì)量管理目標(biāo)，在很大程度上增強(qiáng)了信息共享傳遞的速度和精度，同時(shí)可以得到盡可能完整的質(zhì)量信息，有利于整體工程實(shí)際情況的掌握。

由于建筑工程在施工過(guò)程中外界環(huán)境、各種影響因素是不斷變化的，故更多類(lèi)型的便攜式移動(dòng)端手持設(shè)備逐漸用于管理施工現(xiàn)場(chǎng)，如手機(jī)、平板等。對(duì)于BIM 技術(shù)下建筑電氣管線施工質(zhì)量管理存在的信息不準(zhǔn)確、收集信息不及時(shí)等現(xiàn)象，引入手持設(shè)備對(duì)當(dāng)前BIM 建筑電氣管線施工管理模式進(jìn)行優(yōu)化，得出了與手持設(shè)備相結(jié)合的BIM POP 建筑電氣管線施工現(xiàn)場(chǎng)管理模式，具體流程如圖2 所示。在新模式中手持設(shè)備能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集施工信息，并將信息反饋到BIM 模型中快速進(jìn)行核對(duì)，同時(shí)通過(guò)施工信息的完整性、邏輯性、是否存在偏差、是否符合規(guī)定來(lái)判斷是否進(jìn)入驗(yàn)收環(huán)節(jié)，若不符合則返回BIM 模型中進(jìn)行校正，保證了質(zhì)量信息的準(zhǔn)確性和搜集速度，能夠防止出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理者的主觀、隨意判斷以及自由裁量權(quán)。與此同時(shí)，以建筑電氣管線質(zhì)量管理新模式為基礎(chǔ)研發(fā)出了手持設(shè)備和BIM 技術(shù)相結(jié)合的建筑電氣管線施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理系統(tǒng)。

圖2 引入手持設(shè)備的BIM POP 建筑電氣管線施工現(xiàn)場(chǎng)管理模式

4 基于BIM POP 的建筑電氣管線安裝質(zhì)量控制系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

圖3 為基于BIM POP 的建筑電氣管線施工質(zhì)量控制系統(tǒng)，其主要組成為BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器端和移動(dòng)端。

圖3 BIM POP的建筑電氣管線施工質(zhì)量控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

使用者在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行電子取證，獲取施工質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)。BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)和移動(dòng)端相互連接的接口即為服務(wù)器端，其主要功能為輸送質(zhì)量取證信息。使用者可在圖3 系統(tǒng)模型里通過(guò)移動(dòng)設(shè)備電子取證施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)質(zhì)量信息，并借助后臺(tái)BIM 模型和服務(wù)器端來(lái)更新傳遞數(shù)據(jù)?；谶@一系統(tǒng)模型，能夠進(jìn)一步電子信息化工程質(zhì)量驗(yàn)收過(guò)程，優(yōu)化了建筑電氣管線質(zhì)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)管理以及施工質(zhì)量驗(yàn)收的效率。

4.2 系統(tǒng)功能模型

按照應(yīng)用場(chǎng)景的不同施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理系統(tǒng)功能主要分為兩個(gè)部分，分別是后臺(tái)數(shù)據(jù)管理和前臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)取證。對(duì)于前臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)取證部分，即使用者在質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)通過(guò)手持設(shè)備收集現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量相關(guān)信息的過(guò)程，通常包括對(duì)施工質(zhì)量的檢查、測(cè)試和記錄，為后續(xù)的質(zhì)量管理和驗(yàn)收提供可靠的數(shù)據(jù)支持。在后臺(tái)數(shù)據(jù)管理部分，即使用者通過(guò)后臺(tái)的BIM 模型管理質(zhì)量驗(yàn)收信息的過(guò)程。通過(guò)將BIM 模型與施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量信息相結(jié)合，管理者可以更加全面和準(zhǔn)確地了解施工質(zhì)量情況，并對(duì)其進(jìn)行有效的管理和控制。

在質(zhì)量取證信息的有效管理過(guò)程中，必須考慮到涉及大量圖片和文本信息的情況，因此這一過(guò)程需要后臺(tái)主機(jī)的支持才能順利開(kāi)展管理工作[6]。通過(guò)采用信息的結(jié)構(gòu)化列表，能夠?qū)⒑笈_(tái)BIM 模型與前臺(tái)所獲取的質(zhì)量取證信息緊密聯(lián)系起來(lái)。后臺(tái)將技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)借助手持設(shè)備獲取的質(zhì)量取證文本、圖片等信息傳輸?shù)椒?wù)器后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將信息與匹配的BIM 模型構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)并綁定，達(dá)到高效數(shù)字化質(zhì)量驗(yàn)收取證信息的管理，確保了數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和可靠性。質(zhì)量控制點(diǎn)在這一過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。為了達(dá)到后臺(tái)BIM 模型構(gòu)件和前臺(tái)質(zhì)量取證信息之間的緊密關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)化處理質(zhì)量控制點(diǎn)是必不可少的一步，如表2 所示為某工程結(jié)構(gòu)化處理管道質(zhì)量控制點(diǎn)后所得結(jié)果。

表2 結(jié)構(gòu)化處理管道質(zhì)量控制點(diǎn)

4.3 應(yīng)用效果

對(duì)于項(xiàng)目中建筑電氣管線工程質(zhì)量取證數(shù)據(jù)的管理，因?yàn)閿?shù)據(jù)信息量較為龐大，在管理時(shí)需要借助后臺(tái)主機(jī)，通過(guò)構(gòu)建詳細(xì)的列表將后臺(tái)BIM 模型和前臺(tái)手持設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起。當(dāng)工作人員借助手持系統(tǒng)收集并傳輸至質(zhì)量驗(yàn)收后臺(tái)服務(wù)器時(shí)，BIM 模型構(gòu)件對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行自動(dòng)綁定，從而達(dá)到數(shù)字化管理工程質(zhì)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)的目的。

通過(guò)對(duì)比使用BIM 的機(jī)電施工質(zhì)量控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和通常情況下驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)的各專(zhuān)業(yè)問(wèn)題數(shù)量，能夠得出前者能夠發(fā)現(xiàn)更多項(xiàng)目中存在的問(wèn)題并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。從圖4 中能夠得到，此次項(xiàng)目第一次驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)的建筑電氣管線專(zhuān)業(yè)問(wèn)題占全部專(zhuān)業(yè)總問(wèn)題數(shù)的90%，數(shù)量最多，大于通常驗(yàn)收情況下所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，有利于技術(shù)人員的改正和更新，提高工程的整體質(zhì)量，使后期各專(zhuān)業(yè)存在的問(wèn)題均大幅度的減小，這說(shuō)明通過(guò)BIM 技術(shù)和手持移動(dòng)設(shè)備能夠提高建筑電氣管線工程施工驗(yàn)收質(zhì)量，將工程中更多的問(wèn)題暴露出來(lái)，減少后續(xù)的返工。

圖4 使用BIM 的機(jī)電施工質(zhì)量控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與一般驗(yàn)收結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑電氣管線安裝施工過(guò)程中，BIM 技術(shù)的可視化特性能夠?qū)⒔ㄖ姎夤芫€以更加直觀的方式呈現(xiàn)出來(lái)，在管理可控性、專(zhuān)業(yè)協(xié)同性和提高施工質(zhì)量和效率上具有顯著優(yōu)勢(shì)。BIM 技術(shù)的引入改變了傳統(tǒng)基于圖紙的建筑電氣管線安裝模式，通過(guò)先建立模型，將信息進(jìn)行結(jié)合，做到一體化施工分析，避免施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的管線碰撞等問(wèn)題，減少返工和浪費(fèi)，提高施工質(zhì)量和效率，為決策者提供更全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，提高決策效率?？偟膩?lái)說(shuō)，BIM 技術(shù)在建筑電氣管線安裝施工中的應(yīng)用可以幫助實(shí)現(xiàn)更高效、精確的施工管理，提高項(xiàng)目的質(zhì)量和效益。隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在建筑電氣領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。