謝勇宏， 李孝軍， 劉寶軍， 李開(kāi)樹(shù)

（深圳市建設(shè)（集團(tuán)）有限公司）

1 引言

建筑信息模型 (Building Information Modeling，BIM)是將建筑物的功能特性以三維模型的形式進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)的一種方式。BIM技術(shù)作為新型建造管理技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的建造管理模式，是一種動(dòng)態(tài)的管理模式。

BIM 在項(xiàng)目全過(guò)程咨詢應(yīng)用可分為準(zhǔn)備階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段四個(gè)階段[1]。借助BIM 技術(shù)的全視頻界面對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，明確不同專業(yè)及作業(yè)隊(duì)伍的作業(yè)面、作業(yè)任務(wù)，協(xié)調(diào)各專業(yè)間施工，選擇匹配的施工方法，找出其施工中的安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題，把握施工的重難點(diǎn)，降低施工返工頻率，在保證工程施工質(zhì)量的前提下盡可能地提升施工管理水平[2]。

在施工階段全過(guò)程引入BIM技術(shù)，合理安排人、材、機(jī)和資金等相關(guān)資源計(jì)劃，優(yōu)化設(shè)計(jì)變更過(guò)程。結(jié)合相關(guān)實(shí)例，探討B(tài)IM 技術(shù)在施工前期的深化設(shè)計(jì)與施工模擬、施工過(guò)程中工程計(jì)量與進(jìn)度管理、后期竣工結(jié)算管理等方面的具體應(yīng)用，為施工企業(yè)進(jìn)行施工成本精細(xì)化管理提供借鑒。

2 BIM 技術(shù)在管綜施工應(yīng)用的管控框架

2.1 機(jī)電專業(yè)情況

機(jī)電中專業(yè)系統(tǒng)繁雜，專業(yè)設(shè)備多，專業(yè)細(xì)化大，參與單位多，在各個(gè)專業(yè)之間需要進(jìn)行交叉施工作業(yè)面較廣。管理人員的協(xié)調(diào)責(zé)任，協(xié)調(diào)的難度也隨之上升。

圍繞施工的進(jìn)度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量、安全及施工組織協(xié)調(diào)開(kāi)展實(shí)施目標(biāo)的管理及控制，有效保障施工目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)時(shí)完成。但是在施工過(guò)程中，易因突發(fā)情況致使工期延誤，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)BIM 技術(shù)提前模擬各個(gè)階段的管道、設(shè)備機(jī)房等施工情況，不斷深化調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)管線實(shí)施，把控施工方向，可視化地預(yù)測(cè)后期施工狀況，提前扼殺返工整改的風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2.2 BIM技術(shù)在機(jī)電管綜施工的應(yīng)用管控框架

確定管線密集交叉區(qū)、空間狹小區(qū)以及不滿足凈高區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域的管線排布方案，確定重點(diǎn)區(qū)域每根管線的標(biāo)高、位置、接駁方式，進(jìn)行多次調(diào)整排布，滿足各專業(yè)檢修放線以及對(duì)凈空的需求，這一環(huán)節(jié)是整個(gè)機(jī)電BIM模型綜合協(xié)調(diào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[4]。

傳統(tǒng)的CAD圖紙只能體現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)類型，無(wú)法體現(xiàn)各專業(yè)管道之間在有限空間中的分布。并且不同專業(yè)的管道在標(biāo)高要求不一樣，存在大量的管線碰撞問(wèn)題。而且不同專業(yè)的施工班組在施工時(shí)對(duì)標(biāo)高須有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，否則前者擠占后者施工的作業(yè)空間，產(chǎn)生大量拆除整改作業(yè)，造成材料浪費(fèi)，延長(zhǎng)工期?；诂F(xiàn)場(chǎng)施工的管控要點(diǎn)及難點(diǎn)，對(duì)BIM技術(shù)在機(jī)電管綜施工中的應(yīng)用建立了一個(gè)管控框架，促進(jìn)BIM 技術(shù)在施工中的落地。以問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)問(wèn)題梳理總結(jié)，更好地反饋BIM服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，一種服務(wù)施工螺旋式進(jìn)步的良性循環(huán)。圖1為建立的BIM技術(shù)在機(jī)電施工中應(yīng)用的管控框架。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用及問(wèn)題的管控方法

3.1 機(jī)電BIM管綜圖的支吊架施工

在施工現(xiàn)場(chǎng)，機(jī)電專業(yè)多采用支吊架將各專業(yè)的管道支吊于樓層頂部，再通過(guò)精裝修的天花板在標(biāo)高線最低控制平面起到修飾美觀作用。支吊架屬于電纜系統(tǒng)、管道系統(tǒng)的重要組成部分，其數(shù)量巨大，因此在不同的建筑結(jié)構(gòu)平面中支吊架一般不具有通用性。采用BIM 技術(shù)能較好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，但是同時(shí)也需要大量的參數(shù)設(shè)計(jì)，幾何模型的差異會(huì)使得實(shí)體部件與模型不一致，故一般的通用軟件在面對(duì)不同的施工需求中存在不足，需要專門二次開(kāi)發(fā)建模插件，例如滿延磊[5]等人針對(duì)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目需求研發(fā)了一套支吊架全過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)。而實(shí)際項(xiàng)目中仍存在費(fèi)用等問(wèn)題而未對(duì)支吊架進(jìn)行BIM深化設(shè)計(jì)。

一方面，需要通過(guò)二次開(kāi)發(fā)插件對(duì)支吊架進(jìn)行參數(shù)化3D 建模，識(shí)別約束支吊架安裝的部位，特別是吊桿與其他管道之間的碰撞檢測(cè)。另一方面，考慮到實(shí)際應(yīng)用中管綜圖繪制時(shí)未涉及支吊架的深化，是實(shí)際施工過(guò)程中較為普遍的問(wèn)題，則需要要求BIM工程師在BIM建模過(guò)程中必須要考慮到支架外伸空間，同時(shí)，在責(zé)任層面則通過(guò)合同明確界定按照BIM 管綜圖進(jìn)行支吊架安裝施工時(shí)，占用其他專業(yè)管道的安裝空間的一方承擔(dān)全面整改義務(wù)。

3.2 BIM管道設(shè)備的標(biāo)注

機(jī)電管道系統(tǒng)有大量的儀器設(shè)備，應(yīng)用BIM 技術(shù)建立的管綜圖不僅僅是空間位置上的體現(xiàn)，在實(shí)際的BIM 應(yīng)用中，缺乏現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的BIM 工程師，只專注于管道的走向及連接的精細(xì)度等一些技術(shù)性問(wèn)題，往往忽略連接件或者設(shè)備標(biāo)注，BIM圖上的設(shè)備圖形無(wú)法識(shí)別，仍需借助設(shè)計(jì)圖紙。因此，需要組織BIM 建模時(shí)需明確設(shè)備標(biāo)注的細(xì)則，提高BIM圖紙的實(shí)用性及施工便捷性。

再者，缺失標(biāo)高標(biāo)注會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法確定標(biāo)高，一旦此類問(wèn)題增多時(shí)，使得BIM工程師需復(fù)查漏缺標(biāo)高，影響現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)進(jìn)度，不利于現(xiàn)場(chǎng)的管理協(xié)調(diào)工作。應(yīng)對(duì)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，管道繪制時(shí)可自動(dòng)識(shí)別標(biāo)高，導(dǎo)出BIM 圖紙時(shí)自動(dòng)對(duì)管道的標(biāo)高進(jìn)行標(biāo)注，這將極大地減輕BIM 工程師煩瑣且重復(fù)的標(biāo)注作業(yè)。

3.3 BIM施工平面圖技術(shù)交底

技術(shù)人員和施工人員對(duì)BIM技術(shù)認(rèn)識(shí)仍不夠透徹，相應(yīng)的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為缺乏[6]。所以采用BIM施工平面圖技術(shù)交底，簡(jiǎn)單地“照?qǐng)D施工”不利于落實(shí)BIM技術(shù)的施工應(yīng)用?，F(xiàn)階段在項(xiàng)目上仍然是轉(zhuǎn)換成CAD 格式的BIM 深化圖紙，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，再通過(guò)三維模型進(jìn)行復(fù)查核實(shí)。這種模式給予施工帶來(lái)便利，減少了較多的協(xié)調(diào)問(wèn)題。

現(xiàn)場(chǎng)人員具有較強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)，在施工過(guò)程中須遵循“依圖施工—>管徑不符合現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題—>暫緩施工—>BIM協(xié)調(diào)管綜—>依圖施工”的工序方式。特別需要注意管徑與現(xiàn)場(chǎng)沖突情況，例如：①重力管在水平面不能向上翻彎；②高挑空部位，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況將管道提升至挑空高層位置，盡可能保證底層的凈高；③空間狹小且管道密集處，須嚴(yán)格把控各專業(yè)施工次序，遵循“由上至下，左右間距兼顧”的安裝原則；④大截面管道必須充分考慮小截面管道的安裝，必要時(shí)可等面積換算截面，合理安排布置空間。

3.4 BIM技術(shù)的模擬管道碰撞應(yīng)用

各個(gè)專業(yè)的管道綜合布置交叉處較多，利用BIM 技術(shù)對(duì)本項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)管線綜合進(jìn)行建模，在虛擬場(chǎng)景下對(duì)管道進(jìn)行空間布置，對(duì)各個(gè)專業(yè)的安裝順序和施工交叉進(jìn)行模擬施工組織，對(duì)較易發(fā)生碰撞的位置進(jìn)行標(biāo)注，調(diào)整布置或者合理安排施工次序，減少和避免施工中反復(fù)拆改等影響工期和費(fèi)用的作業(yè)。組織暖通、電氣和給排水等各個(gè)專業(yè)提交深化設(shè)計(jì)后的三維模型，對(duì)管線進(jìn)行綜合排布和優(yōu)化，通過(guò)硬碰撞檢測(cè)和軟碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)圖紙中的缺陷，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；利用BIM的漫游功能分析各專業(yè)布線是否存在碰撞問(wèn)題。利用BIM的可視化，能夠清晰地看到各管線及設(shè)備位置，對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)定位，利用軟件的系統(tǒng)校核功能對(duì)模型進(jìn)行校核修正[7]。通過(guò)整合各專業(yè)施工計(jì)劃，列出矩陣式表格，形成施工及深化設(shè)計(jì)計(jì)劃接口，以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度和施工計(jì)劃為主線融合各專業(yè)物理接口，在各專業(yè)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行相互提資[8]。

3.5 BIM技術(shù)計(jì)算施工用料中的應(yīng)用

計(jì)算材料用量，精確成本控制。機(jī)電施工中，原料的施工量直接影響成本控制，例如對(duì)電纜的精細(xì)計(jì)算實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本。常規(guī)計(jì)算方式需要技術(shù)人員具備非常豐富的施工算量經(jīng)驗(yàn)。BIM三維模型通過(guò)對(duì)實(shí)體縮小比例，較為直觀地顯示施工面，簡(jiǎn)單計(jì)算可得出原材料的使用量，以此作為原材料需求依據(jù)，可有效開(kāi)展施工流水段的物資管控工作。

技術(shù)人員創(chuàng)建BIM 三維模型，合理分配施工流水段，根據(jù)不同流水段的工作內(nèi)容統(tǒng)計(jì)相對(duì)應(yīng)的工程量，確定施工部位或者系統(tǒng)的材料用量?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員根據(jù)施工進(jìn)度定期核對(duì)工程量，對(duì)完成產(chǎn)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作。同時(shí)采用不同的端口查詢相應(yīng)的工程量，計(jì)算原材料的實(shí)際使用量，對(duì)比實(shí)際用量與計(jì)劃用量的誤差，并分析原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在后續(xù)工序中清查此類隱患，及時(shí)提高施工質(zhì)量和調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃，使得原材料的消耗量在可控范圍之內(nèi)。從而有效地減少項(xiàng)目成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

另一方面，有些成品是在材料廠商廠內(nèi)完成定制加工，進(jìn)場(chǎng)直接或者簡(jiǎn)單裝配即可進(jìn)行安裝。那么主要有以下步驟：在BIM 管理平臺(tái)中，利用BIM管線模型生成下料清單；材料廠商即可根據(jù)下料清單加工，并打印出RFID等電子標(biāo)簽在完成的管道上進(jìn)行粘貼；讀取管道上的RFID電子標(biāo)簽并遠(yuǎn)程傳輸至BIM管理平臺(tái)，同時(shí)完成管段安裝；BIM管理平臺(tái)上可分析接收的信息數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算安裝工程量，實(shí)現(xiàn)可視化管控進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析建筑機(jī)電的施工特點(diǎn)，針對(duì)支吊架、設(shè)備標(biāo)注、技術(shù)交底、管道碰撞、施工用料等五個(gè)應(yīng)用重點(diǎn)，提出一種應(yīng)用管控框架。并分別對(duì)其痛難點(diǎn)提出解決辦法，幫助管理人員及施工人員更直觀地理解BIM 技術(shù)，提高施工效率及幫助各專業(yè)協(xié)調(diào)合作，大大減輕管理人員的管理及協(xié)調(diào)任務(wù)，有利于企業(yè)項(xiàng)目在機(jī)電施工中更高效地應(yīng)用BIM技術(shù)。