BIM 技術(shù)在醫(yī)院工程項目中的應(yīng)用

介朝洋 李玲慧 王召東 劉瀟 馮寧

針對某縣人民醫(yī)院遷建項目門急診醫(yī)技樓機(jī)電系統(tǒng)專業(yè)多、施工協(xié)調(diào)難度大、后期運(yùn)維管理要求高的特點，本項目采用了BIM 技術(shù)，幫助該項目進(jìn)行全專業(yè)、全過程優(yōu)化，并且模擬施工以及輔助全過程協(xié)同管理，體現(xiàn)了BIM 技術(shù)在醫(yī)療建筑項目中的應(yīng)用優(yōu)勢。

1.工程概況

某縣人民醫(yī)院遷建項目門急診醫(yī)技樓工程，位于河南省某縣經(jīng)四路與南二環(huán)路交叉口。該工程地下一層，地上五層。建筑總長155.5m，寬 104.5m，建筑高度22.35m，總建筑面積76182.7m2，為筏板基礎(chǔ)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)；其中一層地下室，單層面積19774.11m2，后澆帶多達(dá)6 條，地下室混凝土用量約為24600m3，鋼筋約為2400t，模板需近55000m2。該項目內(nèi)設(shè)病區(qū)22 個，建成后可同時容納包括康復(fù)、養(yǎng)老、患者及醫(yī)護(hù)人員2500 余人，能夠為當(dāng)?shù)厣鐣Ｕ习l(fā)展發(fā)揮積極作用。

2.項目重難點

本醫(yī)院項目規(guī)模龐大，工藝流程設(shè)計復(fù)雜，技術(shù)難點多，各專業(yè)接口繁多，工期緊張。在醫(yī)院中，患者、家屬、探訪、醫(yī)療、行政等人員較多且復(fù)雜，操作和維護(hù)服務(wù)困難；醫(yī)院的不同區(qū)域（例如公用區(qū)域，專用區(qū)域和特殊區(qū)域）對溫度、內(nèi)部壓力、排氣、污水和通風(fēng)各有需求。各種形式的能源（包括電、水、燃?xì)夂驼羝Σ僮骱途S護(hù)的質(zhì)量保證要求較高。

同時，本醫(yī)院建設(shè)項目專業(yè)系統(tǒng)多、各專業(yè)間交叉施工難度較高，專用醫(yī)療設(shè)備、器械繁雜，因而涉及專業(yè)與單位眾多；項目參與方包括房建、機(jī)電、玻璃幕墻、鋼構(gòu)、弱電智能化、電梯設(shè)備、凈化和醫(yī)療專項等，信息共享和現(xiàn)場協(xié)調(diào)難度大[1]。

3.BIM 技術(shù)的應(yīng)用

本醫(yī)院項目BIM 技術(shù)應(yīng)用旨在利用BIM 技術(shù)對全專業(yè)模型、設(shè)計圖紙進(jìn)行深化、審核，協(xié)調(diào)全專業(yè)碰撞問題；利用BIM 技術(shù)的可視化應(yīng)用模擬、復(fù)核復(fù)雜施工工序，同時，利用BIM 綜合管理平臺，實現(xiàn)對項目質(zhì)量、進(jìn)度、安全及成本的精細(xì)化管理；另外，為保證現(xiàn)場工作順利進(jìn)行，通過基于BIM 的全過程協(xié)同管理模式，構(gòu)建滿足本項目的全過程數(shù)據(jù)集成管理平臺。

3.1 創(chuàng)建BIM 模型進(jìn)行圖紙審查

在項目前期，成立專門的BIM 技術(shù)團(tuán)隊，采用魯班系列建模軟件完成模型的創(chuàng)建，BIM 技術(shù)團(tuán)隊結(jié)合項目設(shè)計圖紙創(chuàng)建了土建、鋼筋、安裝全專業(yè)模型。在BIM 建模過程中，發(fā)現(xiàn)了土建、鋼筋以及安裝中給排水器具缺失、電氣系統(tǒng)圖缺失、設(shè)備連接管線缺失、回路缺失等問題，通過模型建立可在施工前提前發(fā)現(xiàn)圖紙問題，避免了施工過程中的設(shè)計變更甚至是返工等情況。

3.2 管線綜合優(yōu)化排布

該項目機(jī)電專業(yè)涉及專業(yè)多，并需考慮結(jié)構(gòu)避讓或者預(yù)留洞等情況。在傳統(tǒng)作業(yè)方式下，項目進(jìn)行過程中出現(xiàn)機(jī)電各專業(yè)之間碰撞以及機(jī)電與結(jié)構(gòu)的碰撞，往往需要拆除并進(jìn)行返工，影響施工進(jìn)度。另外管線排布不合理，會影響室內(nèi)凈空高度。各專業(yè)模型采用BIM 技術(shù)創(chuàng)建，能夠發(fā)現(xiàn)并解決空間布局不合理、各專業(yè)碰撞的問題。將模型轉(zhuǎn)換格式，使用Navisworks 軟件通過軟件中的碰撞檢測和漫游功能，查找碰撞和不合格的構(gòu)件，使用此方法深入解決建筑空間中的設(shè)計問題，最后利用BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性和可視化特性，基于BIM 模型指出、討論和交流問題，使所有參與者都對設(shè)計意圖有深刻的了解，提高溝通效率，有助于減少施工期間的設(shè)計變更，減少施工中的隱患，從而改善建筑質(zhì)量，縮短工期，降低施工成本，減少資源浪費(fèi)[2]。

3.2.1 碰撞檢查

該項目管線排布錯綜復(fù)雜，尤其在設(shè)備房與走道附近，風(fēng)管、橋架、給水管之間容易發(fā)生碰撞。BIM 小組通過BIM多專業(yè)集成平臺查看碰撞點，在BIM 系統(tǒng)中進(jìn)行各專業(yè)、空間碰撞檢查，輸出詳細(xì)碰撞信息、碰撞點報告，方便各部門、崗位、專業(yè)之間的協(xié)同工作。針對各類碰撞情況，制定了碰撞避讓方案標(biāo)準(zhǔn)，通過碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)并解決地上五層有效碰撞374 處，地下一層有效碰撞156 處，為項目預(yù)留洞提供了最終的依據(jù)。

3.2.2 凈高檢查和預(yù)留洞口定位

利用BIM 模型，提前檢查各區(qū)域的凈空高度，提前發(fā)現(xiàn)問題，事前對凈空進(jìn)行優(yōu)化，出具凈空分析報告，減少后期的變更，降低工程成本，同時提高后期使用的舒適度。同時，利用管線綜合排布后的BIM模型，檢查施工圖預(yù)留洞口的準(zhǔn)確性，并出具預(yù)留洞口分析報告，指導(dǎo)準(zhǔn)確預(yù)留洞口，提高預(yù)留洞的準(zhǔn)確性。

針對碰撞檢查結(jié)果，在滿足設(shè)計要求的情況下，對管線進(jìn)行合理優(yōu)化，提高整體質(zhì)量。優(yōu)化結(jié)果涉及結(jié)構(gòu)安全問題時通過總包單位報監(jiān)理單位，最終由設(shè)計單位確定最終優(yōu)化方案，業(yè)主單位審批后進(jìn)行變更。針對碰撞結(jié)果，結(jié)合管線排布原則對管線進(jìn)行優(yōu)化排布工作。

3.3 施工場地優(yōu)化布置

該項目中運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行了施工場地布置，建立三維場布模型，改變了傳統(tǒng)的場地平面圖不能直觀展示各專業(yè)資料信息的缺陷，利用BIM 技術(shù)模擬現(xiàn)場施工場地狀況，對現(xiàn)場各種構(gòu)件進(jìn)行合理布置，提前將現(xiàn)場布置的問題反映出來并及時進(jìn)行調(diào)整。確定和優(yōu)化塔式起重機(jī)位置、進(jìn)一步優(yōu)化鋼筋、木料儲存加工區(qū)及項目人員生活與辦公區(qū)域，達(dá)成合理布局、確?，F(xiàn)場水電道路滿足要求、減少現(xiàn)場材料二次搬運(yùn)距離、方便項目人員工作和生活，提高了場地利用率，同時降低生產(chǎn)成本的目的。

3.4 建造過程實現(xiàn)虛擬仿真

使用BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)計、虛擬現(xiàn)實、結(jié)構(gòu)仿真、計算機(jī)輔助設(shè)計和其他功能，以在施工階段模擬該項目的施工，并在真實環(huán)境中對施工階段的人、財、機(jī)等信息進(jìn)行三維模擬。在計算機(jī)上對施工過程進(jìn)行虛擬仿真，以便盡早發(fā)現(xiàn)項目中存在的或可能存在的問題。

3.5 施工進(jìn)度管理

使用已建立的BIM 模型來模擬建造過程，可以隨時隨地、快速直觀地將項目的施工計劃與實際進(jìn)度進(jìn)行比較。通過模擬施工進(jìn)度，非工程行業(yè)的業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)，施工單位和監(jiān)理單位都可以很好地理解項目中各種問題和情況。施工人員和技術(shù)人員可以通過該模型提前預(yù)測施工難點，從而實現(xiàn)高效協(xié)同，加速施工進(jìn)度。

通過流水段劃分等方式將模型劃分為可以管理的工作面，幫助生產(chǎn)管理人員合理安排生產(chǎn)計劃，提前規(guī)避工作面沖突，直觀監(jiān)控工程進(jìn)度，對于施工過程中遇到的揚(yáng)塵治理等情況，可對計劃工期進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證在之后的施工過程中繼續(xù)對進(jìn)度進(jìn)行管控。

3.6 材料精細(xì)化管理

利用BIM 技術(shù)結(jié)合施工組織設(shè)計，實現(xiàn)項目中的物料精細(xì)化管理，采用框選出量等功能準(zhǔn)確計算不同部位、不同時間節(jié)點物資需求，合理安排物料的進(jìn)場，另外結(jié)合物料精細(xì)化管理方案，通過自動排磚中的一鍵導(dǎo)出排磚圖功能，對二次砌體合理排布，方便工人照圖施工，有效減少碎磚數(shù)量，保證墻體的美觀性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合場布方案堆放物資，減少二次搬運(yùn)或者二次搬運(yùn)距離，便于物料資源調(diào)配。

3.7 信息協(xié)同共享

該項目使用平板電腦、智能手機(jī)等移動終端收集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將其與BIM模型實時關(guān)聯(lián)，并建立現(xiàn)場安全風(fēng)險、質(zhì)量缺陷、文明施工和其他云共享數(shù)據(jù)庫，促進(jìn)施工進(jìn)行期間和完成之后質(zhì)量缺陷和其他數(shù)據(jù)的統(tǒng)計管理。其優(yōu)勢主要突出在以下幾個方面：

（1）缺陷問題的可視化。利用手機(jī)等移動端應(yīng)用獲取照片等數(shù)據(jù)資料，例如現(xiàn)場缺陷通過拍照來記錄，一目了然。另外，利用BIM 模型進(jìn)行缺陷定位，讓管理者對缺陷的位置做到準(zhǔn)確掌控。

（2）多設(shè)備支持，簡單易用。支持iPhone、iPad、Android 等智能設(shè)備，施工現(xiàn)場可以隨時隨地記錄問題，施工人員持移動設(shè)備指導(dǎo)施工問題整改，操作簡單便捷，實施周期短，充分發(fā)揮手持設(shè)備的便捷性。

（3）有效的信息共享。參與各方根據(jù)權(quán)限，查看屬于自己的問題，項目建設(shè)相關(guān)方對各類問題統(tǒng)計分析，落實整改，管理人員可以在辦公室隨時了解現(xiàn)場質(zhì)量缺陷和安全風(fēng)險因素，保證各參與方高效的溝通。

（4）基于云端的管理系統(tǒng)，運(yùn)行速度快，可查詢各種工程相關(guān)數(shù)據(jù)。利用以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)的協(xié)同管理平臺，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動通信等，對項目各項數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理各專業(yè)BIM 模型，對不同崗位應(yīng)用人員進(jìn)行權(quán)限管理與控制，在保證數(shù)據(jù)安全性的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同，提升管理溝通的水平和效率。

4.結(jié)語

本文基于某縣人民醫(yī)院搬遷項目門診和急診醫(yī)技樓建設(shè)項目，研究了BIM技術(shù)在醫(yī)院工程項目中的全專業(yè)應(yīng)用和全過程實施，通過3D 虛擬和碰撞檢查，可以快速預(yù)測、及時溝通和解決房建、機(jī)電等專業(yè)問題，有利于項目實施風(fēng)險的全面控制；基于BIM 技術(shù)構(gòu)建項目參與各方的統(tǒng)一信息共享平臺、項目實施數(shù)據(jù)庫，能高效協(xié)同并有效提升醫(yī)院工程項目建設(shè)過程中的質(zhì)量、進(jìn)度及信息的管理水平，實現(xiàn)提升交付能力、縮短工期、節(jié)約建設(shè)成本等綜合效益的目的。