應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化醫(yī)療工程施工管理

張海波 薛旭旭

【摘 要】為優(yōu)化醫(yī)療工程施工管理，我院在設(shè)計和施工階段全面引入BIM技術(shù)指導(dǎo)工程建設(shè)。大到單體建筑施工方案編制，小到單個復(fù)雜梁柱節(jié)點鋼筋布置，均在BIM事先模擬分析后再行施工，尤其在吊頂管線綜合排布和直線加速器室大體積混凝土施工方面，BIM技術(shù)展現(xiàn)出傳統(tǒng)施工組織方式不可比擬的精細(xì)化優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】BIM;施工管理;精細(xì)化管理

Abstract：Objective To In order to optimize the construction management of medical engineering，BIM technology is fully introduced into our hospital to guide the project construction during the architectural design and construction stage.No matter it is the compilation of building construction scheme or the arrangement of reinforcement of complex beam-column joints， the construction is carried out after using BIM technology to conduct simulation analysis in advance. Especially in the aspects of the comprehensive arrangement of pipelines on the ceiling and the construction of mass concrete of linear accelerator room， BIM technology shows great advantages of fine management that traditional construction organization cannot be matched.

Key words： BIM; Construction Management; Fine Management

【中圖分類號】R31【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1005-0019（2020）01--01

前言

由于醫(yī)療功能需求多樣化的特點，在實際建設(shè)過程中，醫(yī)用建筑的設(shè)計及施工工藝復(fù)雜，工程量較大，設(shè)計效果難以實現(xiàn)。而依據(jù)傳統(tǒng)施工組織設(shè)計方法，各生產(chǎn)要素的精準(zhǔn)算量難度高，易導(dǎo)致預(yù)先準(zhǔn)備不足，影響施工進度;關(guān)鍵線路施工計劃編排不合理，易導(dǎo)致工期保證率低;圖紙、工程聯(lián)系單、工程變更等工程資料數(shù)量多，管理難度大。再加上現(xiàn)階段國內(nèi)施工管理水平普遍不高，傳統(tǒng)的施工及質(zhì)量控制體系并不能保證醫(yī)用建筑的適用性和質(zhì)量的可靠性，更不能滿足施工精細(xì)化管理的要求。

BIM（即Building Information Modeling）是指建筑模型信息化[1]，是一個設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達，利用3D技術(shù)如實預(yù)呈現(xiàn)擬建項目，以實現(xiàn)項目的“先試后建”為核心理念。以計算機自動進行建筑信息加工處理為技術(shù)依托，為項目管理提供重要的技術(shù)支持，使每個階段要做什么，做多少，怎么做，下一步做什么等施工問題變得顯而易見。此外，通過加入進度信息及成本信息，可實現(xiàn)工程進度管理和成本管理，支持建筑行業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展需要[2]。信息化水平的提升，使得施工管理優(yōu)化更全面、更精準(zhǔn)、更高效。

1 醫(yī)療工程施工管理背景分析

1.1 我院建設(shè)項目簡介

濟寧市第一人民醫(yī)院高新區(qū)分院門診醫(yī)技樓兩側(cè)續(xù)建項目施工管理的難點主要分為建筑體量大、工藝技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計效果難以實現(xiàn)等三個方面。

建筑體量大：本項目總占地面積為34000m2，分為東西兩棟獨立建筑。其中，東翼健康管理樓建筑面積為18850m2，包括放療科、核醫(yī)學(xué)科、透析中心、母嬰中心、兒童健康管理中心、日間病房、健康查體中心等功能分區(qū);西翼急診樓建筑面積為15150m2，包括后勤辦公及設(shè)備庫房、普通急診、急診搶救、急診醫(yī)技、急診留觀、急診病房、急診培訓(xùn)以及急診ICU等功能分區(qū)。兩棟建筑布置的科室較多、差異性較大，醫(yī)療功能需求各不相同，反應(yīng)在建筑上表現(xiàn)為即使是在同一樓層平面內(nèi)，樓板厚度、梁底標(biāo)高、墻體定位尺寸及放射性防護等土建施工，以及強弱電、送排風(fēng)、給排水、各類醫(yī)用氣體管道等安裝工程施工的差異性均較大，影響因素多，施工難度大，部分工程質(zhì)量隱蔽且不可逆轉(zhuǎn)，各專業(yè)協(xié)調(diào)難度大，施工管理錯綜復(fù)雜。

設(shè)計效果難以實現(xiàn)：本項目采用80.4度圓弧形不規(guī)則結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致圓弧形外立面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，個別部分空間狹窄，室內(nèi)空間不規(guī)則，如何合理進行空間布置，提高空間利用率是一道難題。此外，地上地下各樓層均與一期工程連通，連通處的施工改造及水電暖等多系統(tǒng)一體化整合任務(wù)艱巨。

工藝技術(shù)復(fù)雜：項目工程參數(shù)繁多，技術(shù)流程繁瑣。例如：結(jié)構(gòu)工程方面：兩翼建筑所采用的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，柱有三種尺寸，板有六種尺寸，墻體有六種尺寸，梁有十二種尺寸，分別使用五種不同強度混凝土和十三種不同型號鋼筋制作而成。樓板按不同房間功能要求，標(biāo)高及厚度各不相同，混凝土模板支撐體系質(zhì)量要求高，測量放線準(zhǔn)確度不易控制等。

1.2 BIM技術(shù)在我院的引入

我院在一期工程制冷機房建設(shè)和樓宇間綜合管線對接施工中的BIM應(yīng)用經(jīng)驗表明：相比于傳統(tǒng)施工方法，應(yīng)用BIM技術(shù)可節(jié)約工程工期30%，減少返工60%，各專業(yè)施工協(xié)同效率提高80%，顯著減輕了項目管理人員的工作強度。為此，我院在二期工程中全面引入BIM技術(shù)指導(dǎo)施工。

2 BIM優(yōu)化方案流程設(shè)計

利用BIM技術(shù)優(yōu)化施工流程的關(guān)鍵在于以建筑原設(shè)計文件為藍本，建立3D幾何模型，也就是我們所說的BIM建模，然后輸入施工信息并驗證，根據(jù)驗證的結(jié)果和出現(xiàn)的矛盾優(yōu)化施工方案[3]。

具體來說，首先，在BIM軟件內(nèi)，依據(jù)施工圖設(shè)計模型、施工圖、施工組織設(shè)計文檔等創(chuàng)建施工方案模型，將施工組織信息與模型關(guān)聯(lián)，通過模型驗證和方案優(yōu)化，形成最終的施工方案模擬模型，隨后即可按施工組織流程進行施工模擬并形成施工方案模擬分析報告，依據(jù)模擬分析報告針對工序安排、資源配置、平面布置等內(nèi)容進行優(yōu)化，隨即更新模型信息并形成包括施工工藝優(yōu)化報告、施工進度計劃優(yōu)化報告和資源配置優(yōu)化報告在內(nèi)的施工方案優(yōu)化報告，以此進行施工方案交底和技術(shù)交底，指導(dǎo)工程施工。

3 BIM優(yōu)化方案執(zhí)行過程

在設(shè)計階段應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)方案，在安裝階段應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)備管線排布，在精裝修階段，應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化室內(nèi)空間。對各個階段進行反復(fù)驗證，達到要求后再進行建設(shè)施工，保證設(shè)計效果全面實現(xiàn)。

施工全階段應(yīng)用BIM技術(shù)進行施工進度計劃和資源配置計劃優(yōu)化調(diào)整，為施工質(zhì)量提供保障。在BIM軟件平臺下，高效完成建筑工程算量和施工進度編排，按照進場計劃，預(yù)先配置人員、材料和施工機械。通過動態(tài)模擬項目建造過程及場地布置情況，進行形象化的施工工藝、施工流程和施工技術(shù)交底，依據(jù)BIM模擬生成的物資需求表和進度計劃表，從材料、人員、施工器具及現(xiàn)場作業(yè)面四個方面進行重點把控，隨后全程跟蹤施工生產(chǎn)過程，與BIM模型關(guān)聯(lián)對照，進行質(zhì)量查認(rèn)、對比、標(biāo)注、拍照、上傳等，上報建設(shè)信息，實現(xiàn)遠程多方協(xié)同辦公。對與進度不符的施工工藝，通過監(jiān)理方、施工方、項目部三方認(rèn)證，及時修正，保證現(xiàn)場施工持續(xù)順暢進行。

在設(shè)計階段按照項目分工，在施工階段按照專業(yè)分工，在收尾階段按照樓層進行分工。比對銷項計劃和BIM工程算量結(jié)果，分專業(yè)、按階段、分別與設(shè)計及施工人員進行反復(fù)對接，對每一樓層內(nèi)所有施工項目的進度、質(zhì)量、總量進行監(jiān)督檢查，查缺補漏，保證建筑內(nèi)各運行系統(tǒng)的完備性和穩(wěn)定性，確保施工項目如期、保質(zhì)保量完成。

4 BIM優(yōu)化方案亮點分享

4.1 優(yōu)化綜合管線布置，提升室內(nèi)使用空間

急診樓項目除包括給排水工程、強弱電工程、消防工程、送排風(fēng)工程、暖通工程等一般民用建筑安裝工程外，還有醫(yī)用氣體、氣動物流等工程。各專業(yè)設(shè)備管道數(shù)量多且排布密集，一般要在梁下1-1.5米空間內(nèi)排布，施工難度大，管道、橋架、空調(diào)內(nèi)機等設(shè)備易碰撞，稍有失誤將嚴(yán)重影響室內(nèi)使用高度，達不到設(shè)計要求。

我院聯(lián)合設(shè)計單位和施工單位，利用BIM技術(shù)對樓內(nèi)安裝工程進行管線綜合，對各專業(yè)模型進行碰撞、凈高、維修凈空間等進行了模擬檢查，通過對模擬結(jié)果的分析，在管線布置合理、吊頂凈高夠用、維修凈空間適用的前提下，將吊頂內(nèi)設(shè)備橋架由原設(shè)計型鋼材質(zhì)更改為吊筋橋架，滿足強度的同時，壓縮了橋架占用空間;由于吊頂內(nèi)設(shè)備排布密集，原設(shè)計吊頂形式已不具備施工條件，通過BIM優(yōu)化計算調(diào)整，將吊頂形式更改為增設(shè)轉(zhuǎn)換層吊頂，及時進行了設(shè)計方案變更，保證工程施工順利進行。施工進度和經(jīng)濟費用翔實，以精、準(zhǔn)、細(xì)、嚴(yán)的精細(xì)化要求實現(xiàn)了施工完美變更。完工后的病房層高為3米，走廊層高為2.8米，較原設(shè)計普遍提高20厘米，進一步拓展了室內(nèi)使用空間，走廊寬敞明亮，病室內(nèi)窗明幾凈，營造了寬敞舒適的工作和就診環(huán)境。

4.2 成功解決大體積混凝土施工難題

健康管理樓設(shè)置有放療科、核醫(yī)學(xué)科、透析中心、婦兒中心、日間病房及健康管理中心等科室。其中，位于負(fù)一層的放療科設(shè)有五間15MV直線加速器檢查室，底板厚0.6m，墻體最厚處達到3.2m，頂板最厚處為3.1m，混凝土總體用量約為3100m3，單塊頂板質(zhì)量高達678噸，總質(zhì)量約為7440噸。

該大體積混凝土施工方案，對混凝土模板支撐體系，混凝土澆筑和混凝土養(yǎng)護等施工項目提出了極高要求，傳統(tǒng)的模板工程計算方法進度慢，經(jīng)濟性差，質(zhì)量保證率低，相應(yīng)的施工組織方案繁瑣低效，不能保證施工的可靠性和安全性。如此大體量的混凝土建筑，為我市首例，無可參考工程經(jīng)驗，施工難度極大，安全生產(chǎn)責(zé)任重大。

施工中通過創(chuàng)建BIM技術(shù)模型及參數(shù)計算，優(yōu)化了模板支撐體系腳手架布置形式、混凝土澆筑施工流程、混凝土養(yǎng)護質(zhì)量檢測控制等施工方案。通過BIM3D模擬演示功能的應(yīng)用，以三維動畫形式向施工隊伍展示了施工工藝流程，確定了混凝土澆筑方案、養(yǎng)護技術(shù)、裂縫控制技術(shù)及混凝土水化熱監(jiān)控技術(shù)要領(lǐng)。在保證安全性的前提下，實現(xiàn)了材料選擇經(jīng)濟適度，施工組織合理，質(zhì)量監(jiān)控精準(zhǔn)，在完全遵循原設(shè)計的前提下，節(jié)約了成本，縮短了15%的進度工期，有效避免了施工安全隱患，以精、準(zhǔn)、細(xì)、嚴(yán)的精細(xì)化要求實現(xiàn)了直加室大體積混凝土施工。施工質(zhì)量得到了監(jiān)理等各方認(rèn)可，該施工方案在專家論證階段被給予了充分肯定，也在中建系統(tǒng)年度評選中斬獲了一等獎。

5 感悟

醫(yī)療功能需求多樣化的特點，決定了未來醫(yī)用建筑的發(fā)展方向必然是精細(xì)化的。作為程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化和信息化的手段，BIM以數(shù)字化三維技術(shù)進行信息加工可如實呈現(xiàn)建筑對象特點，將目標(biāo)分解、細(xì)化，并準(zhǔn)確切中要點，抓住施工中的關(guān)鍵問題和薄弱環(huán)節(jié)，分階段實施各分部分項工程。將施工管理的規(guī)范性和創(chuàng)新性相結(jié)合，對完成后的各階段性體系進行完善，并牽動修改關(guān)聯(lián)工程，直至全系統(tǒng)整合完成。

將BIM技術(shù)這一精細(xì)化手段應(yīng)用于醫(yī)療工程施工管理，可降低工程建設(shè)難度，提升管理層次和管理的精細(xì)化，達到設(shè)計效果，最終可實現(xiàn)醫(yī)療功能的準(zhǔn)確定位。

參考文獻

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