采用BIM技術解決工程中安裝碰撞問題

呂新偉++陳玉璽++古建飛

摘 要：中國中鐵航空港建設集團北京機場分公司與上海魯班軟件有限公司合作，簡要闡述了太原幼兒師范學校項目新校區(qū)工程中的“大學生活動中心”子項目中運用房建BIM技術的相關內(nèi)容，分析了項目建設中碰撞檢查存在的問題。方案優(yōu)化調(diào)整，方案實施后的對比、分析等在工程中起到了指導施工的作用，從而節(jié)約了資金，減少了工程返工造成的損失。

關鍵詞：BIM；碰撞檢查；三維數(shù)字技術；工程數(shù)據(jù)模型

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.140

1 BIM理論概述

BIM是建筑信息模型，它以三維數(shù)字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型，詳細表達了該工程項目的相關信息。建筑信息模型是數(shù)字技術在建筑工程中的直接應用，它能解決建筑工程在軟件中的描述問題，使設計人員和工程技術人員正確應對各種建筑信息，并為協(xié)同工作奠定堅實的基礎。

BIM不僅是建筑信息模型，還是一種應用于設計、建造、管理的數(shù)字化方法。這種方法適用于建筑工程的集成管理環(huán)境，可以顯著提高建筑工程的施工效率，減小其中存在的風險。

2 工程實例

中國中鐵航空港建設集團有限公司北京機場分公司與上海魯班軟件有限公司研究了太原幼兒師范學校新校區(qū)工程中的“大學生活動中心”子項目運用BIM技術的相關內(nèi)容。在整個工程實施的過程中，完成了大學生活動中心整體BIM模型的建立，圍繞BIM模型和魯班BIM系統(tǒng)，在整個施工階段，各不同崗位、職能部門展開圖紙問題檢查、成本分析、質(zhì)量安全評估等。

3 碰撞檢查存在的問題

在整個工程的施工過程中，各專業(yè)、工種必須相互配合，使整個建筑工程井然有序地進行。如果其中某一個專業(yè)只考慮本職工作，就勢必會影響其他專業(yè)的工作，同樣，本專業(yè)的工作也將無法繼續(xù)進行。這將給整個建筑工程施工帶來巨大的損失，而且這種損失不僅局限在工期上，有時還會造成經(jīng)濟或質(zhì)量上的損失。因此，在施工過程中，各專業(yè)工種協(xié)調(diào)配合的重要性就顯得非常重要。在傳統(tǒng)的CAD圖紙中，很難發(fā)現(xiàn)機電安裝與土建梁結(jié)構碰撞的問題，從而拖延了工期，后續(xù)需要返工作業(yè)。鑒于此，相關人員要認真考慮如何改進這種情況。

利用BIM三維模型可以輕易從平面、立體三維、剖面多個角度發(fā)現(xiàn)工程中存在的問題，在甲方組織施工單位進行圖紙會審前，為圖紙會審提供依據(jù)，同時，將完善后的BIM模型輸出碰撞文件，為后續(xù)階段BIM實施碰撞檢查做好準備。有管線綜合排布的基礎，能夠避免預留多余的洞口；在土建施工前預留好洞口，能夠避免結(jié)構完成后因為定位不準而重新開鑿影響管道排布。這樣做，避免了管線施工過程中遇到問題才去尋找解決方案的情況出現(xiàn)，極大地縮短了工期，避免材料被浪費。

4 對存在問題的分析

建筑工程施工主要包括測量、土木工程、給排水、電氣、暖通和設備安裝等，它是一個復雜而統(tǒng)一的整體，各專業(yè)在施工的各個階段相互影響，并存在交叉作業(yè)的情況。如果僅專注于某一專業(yè)的質(zhì)量或進度控制，而不進行相應的溝通和協(xié)調(diào)，必然會給其他專業(yè)的施工帶來不便。設備安裝工程作為其中的一個配合工種，從屬于建筑項目的整體規(guī)劃中，與其他專業(yè)之間有千絲萬縷的聯(lián)系。它與土建工程的關聯(lián)尤為密切。隨著現(xiàn)代科技的不斷進步，各種高端、先進、精密的設備逐漸被建筑工程采用，其安裝調(diào)試質(zhì)量直接決定了設備今后的工作效率、運行安全，乃至建筑整體的工程效果，所以，其必須與土建等其他專業(yè)有效配合。

利用BIM技術能夠解決各專業(yè)、各系統(tǒng)中產(chǎn)生的碰撞問題，利用立體模型的模擬能夠合理安排施工工序，減少不必要的碰撞和返工。這樣做，不僅可以避免材料被浪費，還可以節(jié)省不必要的人工費。利用BIM三維模型建模進行碰撞點檢查時，主要發(fā)現(xiàn)了以下幾個問題：①管道與梁碰撞問題。平面圖與系統(tǒng)圖不符，標高不統(tǒng)一，管徑大小不同等都會導致現(xiàn)場施工困難。②機電安裝專業(yè)水管、風管、橋架自身碰撞問題。在布置設備管線時，由于系統(tǒng)繁多，布局復雜，常常出現(xiàn)管線之間或管線與結(jié)構構件之間發(fā)生碰撞的情況，造成返工或者材料被浪費，甚至存在安全隱患。管線交叉的地方靠人眼觀察很難全面分析到，碰撞問題無法完全暴露出來，也無法避免。③管道穿構造柱問題。局部區(qū)域管線復雜且要求控制標高，導致局部管線無法滿足排布要求，穿墻穿柱。④土建二次砌筑未預留孔洞，需要二次施工。建筑圖紙與安裝圖紙設備位置、洞口位置不相符，比如暗裝消火栓箱子在建筑圖紙中不顯示預留洞口，暗裝配電箱未顯示預留位置等。這些都需要后期施工鑿墻、增加過梁，進而影響墻的承載力，浪費人力、物力，增加施工成本。⑤管道安裝支架承重安全問題。

5 方案優(yōu)化調(diào)整

方案優(yōu)化調(diào)整情況如表1所示。

5 管道支架承重安全性 查閱圖集和相關規(guī)范，確保管道運行時支架是安全、可靠的 采用BIM技術三維模擬管道支架的安裝

實施方案優(yōu)化調(diào)整后，管道與梁碰撞的改進效果如圖1所示，管道與構造柱碰撞后的改進效果如圖2所示。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

列舉綜合排布后管道的整齊排布情況和水暖電等專業(yè)的實際情況，在滿足設計規(guī)范要求的前提下，采用支架共享的方式能夠達到節(jié)省材料和節(jié)約各專業(yè)間溝通成本的目的。預計可產(chǎn)生效益2.4萬元，節(jié)約施工時間2 d。

6.2 安全效益

主要列舉綜合排布后管道的整齊排布和水暖電等專業(yè)的實際情況，在滿足設計規(guī)范要求的前提下，采用支架共享的方式，通過相關數(shù)據(jù)確保支架的安全性和可靠性，避免在管道負載試運行期間出現(xiàn)管道坍塌的情況。

6.3 無形效果

竭盡全力為本項目各崗位人員服務，為他們提供相應的技術支持，在力所能及的情況下提供相應的咨詢服務。在數(shù)據(jù)上，為項目工管部、工經(jīng)部、材料科等部門提供相應的數(shù)據(jù)支持，保證項目材料、成本等數(shù)據(jù)的準確性。另外，使用BIM的意義在于，當項目各崗位人員在施工過程中遇到問題時，它不僅能提供更多解決問題的方法，還能提升自己的工作效率，減輕項目管理人員的工作壓力。其最終目的只有一個，就是使項目能夠順利進行。

7 總結(jié)及其打算

大學生活動中心集成建筑全專業(yè)模型進行綜合碰撞檢查，詳細定位每處碰撞點，并且自動生成碰撞報告。對于碰撞點中調(diào)整幅度較大的地方，比如需改變風管尺寸或走向的碰撞點，需與設計院溝通解決方案。

在以后的房建工程中，引用BIM建模技術具有三維可視化的特點。對于許多圖紙問題，采用傳統(tǒng)的方式人工審核二維圖是不易發(fā)現(xiàn)的。利用BIM技術能有效提升精細化管理的能力。經(jīng)過BIM模型的精確核算，在項目初期階段，通過整理內(nèi)部工程數(shù)據(jù)，減少錯、漏、少算等方面的問題，能夠完成BIM模型工程量與招標清單工程量的數(shù)據(jù)對比，以便于日后的工程結(jié)算。提前查找和整理圖紙設計中存在的問題能在很大程度上完善圖紙設計，避免因設計缺陷而導致工期延誤。這樣做的最終目的是保障項目能夠順利進行，并在規(guī)定日期內(nèi)完成所有施工項目。

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作者介紹：呂新偉（1976—），男，山東鄆城人，工程師，2013年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學（本科），主要從事施工技術管理方面的工作。

〔編輯：白潔〕