BIM技術(shù)在安裝工程項(xiàng)目管線綜合布置中的應(yīng)用分析

李 揚(yáng) 中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司工程師

在當(dāng)前的工程建筑施工過(guò)程中，為更好地滿足人們對(duì)建筑工程舒適度、安全性等方面的要求，采用合適的方式，提高機(jī)電安裝工程的質(zhì)量成為了一項(xiàng)極為必要的工作。其中，管線是保證機(jī)電工程正常安裝的重要組成部分，現(xiàn)階段，將BIM 技術(shù)應(yīng)用到管線綜合布置工作中已經(jīng)成為提升管線布置效率、提升機(jī)電安裝有效性的重要方式之一。

1 項(xiàng)目概況

為切實(shí)了解BIM 技術(shù)在工程建筑中管線綜合布置工作中的應(yīng)用，現(xiàn)以某大型商業(yè)建筑工程為例，面向BIM 技術(shù)的使用方法進(jìn)行了介紹。該建筑工程屬于有頂步行街綜合體，總面積達(dá)到了134 551 m2，地下的建筑面積部分為45 325 m2，屬于現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑內(nèi)部包含商鋪、影院、餐飲、地下超市和室外商業(yè)街等多個(gè)部分，在進(jìn)行工程施工前，為保證設(shè)計(jì)方案能切實(shí)滿足工程建設(shè)的需要，相關(guān)工作人員利用BIM 技術(shù)對(duì)建筑工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，這一技術(shù)的應(yīng)用在將設(shè)計(jì)圖紙信息完整反映出來(lái)后，還為后續(xù)工程施工安裝過(guò)程提供有效指導(dǎo)[1]。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用

在進(jìn)行該工程建筑施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑機(jī)電結(jié)構(gòu)中的管線包括建筑給排水、消防、暖通空調(diào)等部分，管線包括矩形風(fēng)管、圓形水管、消防鍍鋅鋼管等類型，并且管線上還包括各種閥門(mén)部件、機(jī)械設(shè)備、用電設(shè)備，使得建筑工程管線綜合布置工作較為復(fù)雜?，F(xiàn)階段，為切實(shí)降低工程后續(xù)施工難度，相關(guān)工作人員可以利用BIM 技術(shù)對(duì)建筑工程中的管線綜合布置情況建立三維模型，便于后續(xù)管線安裝工作的順利開(kāi)展。

2.1 機(jī)電模型的建立

在該建筑工程中，地下室管線環(huán)境較為復(fù)雜，為保證后續(xù)工程施工活動(dòng)的順利進(jìn)行，可以用BIM 技術(shù)開(kāi)展地下室管線排布的三維可視化交底，在三維模型構(gòu)建過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整視圖樣式或管線不同的顯示樣式提升管線模型的展示效果。機(jī)房附近進(jìn)出的管線尤為密集，而中間與四周區(qū)域的管線相對(duì)稀疏，相關(guān)工作人員在施工降板區(qū)附近也布置了較多的管線，在實(shí)際施工過(guò)程中，為保證管線排布施工的可靠性，相關(guān)工作人員應(yīng)提升對(duì)降板區(qū)的警惕性與機(jī)房后勤管線排布要求的關(guān)注度。

在進(jìn)行管線排布情況模擬的過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以借助Naviswork 軟件，對(duì)該工程地下室管線排布模型的凈高、區(qū)域效果進(jìn)行分析與展示，如圖2 所示，管線排布凈高圖對(duì)工作人員進(jìn)入地下室管線區(qū)域的情況進(jìn)行模擬，從圖1（左）中可以看出，在該位置時(shí)，排煙風(fēng)管的底部?jī)舾邽?.975 m，這一高度能夠滿足凈高的要求。同時(shí)，從圖1（右）可以看出，在該管線綜合排布區(qū)域有圓形水管與矩形橋架，從左向右看，最左側(cè)的4 根水管兩兩并行排布，中間大、小兩個(gè)矩形橋架以及4 根小型橋架由1 個(gè)支吊架系統(tǒng)進(jìn)行控制，空調(diào)水管系統(tǒng)則分別采用支吊架系統(tǒng)兩兩布置，并分別在地下室梁處使用雙抱梁支吊架。

圖1 管線排布模型凈高與區(qū)域效果展示圖

圖2 后勤機(jī)房通道區(qū)域某復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的剖面圖

2.2 出具工程量

在完成地下室管線Revit 模型的建立后，可以借助軟件自帶的明細(xì)表對(duì)模型中各部分工程量進(jìn)行提取，這一功能的應(yīng)用為后續(xù)工程量的計(jì)算與工程造價(jià)清單的出具提供有效支持。具體而言，該工程地下室機(jī)電管線模型中包括管線與各式管件，在模型模擬后，工作人員可以借助軟件系統(tǒng)對(duì)模型中的各類管線進(jìn)行模擬歸類與匯總，還能明確管道系統(tǒng)中的各部分管線數(shù)據(jù)，為后續(xù)工程施工材料、成本等方面的管控工作方案的制定提供便利。同時(shí)，在該工程模型建立的過(guò)程中，若前期模型精度足夠高，工程量的計(jì)算可以使用分布分項(xiàng)工程量編制清單，并以此為基礎(chǔ)利用結(jié)合計(jì)價(jià)軟件，進(jìn)行定額造價(jià)分析[2]。

由實(shí)際測(cè)量得知，該工程的風(fēng)管系統(tǒng)主要包括排風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、回風(fēng)系統(tǒng)和加壓送風(fēng)系統(tǒng)等部分。

以其中的排風(fēng)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中使用了1 根尺寸為250 mm×100 mm 的排風(fēng)管，其底部高程為3 795 mm，這個(gè)排風(fēng)管的長(zhǎng)度為1 785 mm。在該工程地下室部分管線布置過(guò)程中，使用了多個(gè)水管系統(tǒng)管件，其功能主要包括生活給水、加壓給水、自動(dòng)噴淋等。舉例來(lái)說(shuō)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，以尺寸為生活給水系統(tǒng)為例，模型中共有3 個(gè)，具體尺寸應(yīng)為32 mm×15 mm×25 mm 的異徑三通，1 個(gè)尺寸為32 mm×32 mm×15 mm的異徑三通，并且在加壓給水系統(tǒng)中，共有699 個(gè)尺寸為32 mm×32 mm 的彎頭管件。

2.3 管線的綜合排布

2.3.1 管線排布原則

在建筑工程管線綜合布置過(guò)程中，為避免管線碰撞給后續(xù)施工的正常開(kāi)展產(chǎn)生不利影響，需要將管線模型導(dǎo)入各機(jī)電專業(yè)模型中，對(duì)其進(jìn)行碰撞分析，在本次設(shè)計(jì)中，既存在管線碰撞也存在機(jī)電管線與土建結(jié)構(gòu)間的碰撞?，F(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問(wèn)題，需要依據(jù)管線排布的具體原則，對(duì)模型進(jìn)行整體的分析調(diào)整。具體而言，在管線排布調(diào)整的過(guò)程中，可以先將地下室管線模型分成中間主干道區(qū)域、四周局部降板區(qū)域、地下機(jī)房區(qū)域3 部分。

(1)在調(diào)整主干道區(qū)域管線排布情況的過(guò)程中，相關(guān)工作人員不僅需要保證干道部分的管線凈高度大于行車道凈空高度要求，還需要對(duì)各分包單位的施工順序、支吊架系統(tǒng)設(shè)置位置等方面內(nèi)容進(jìn)行考量。

(2)在進(jìn)行四周布局降板區(qū)域管線調(diào)整的過(guò)程中，這一區(qū)域主要承擔(dān)者排除步行街雨水、污水的功能，相關(guān)工作人員在管線調(diào)整的過(guò)程中，應(yīng)盡量控制管線排布方式為平行單層排布，并且為各專業(yè)管線預(yù)留一定的位置，便于后續(xù)支吊架布置工作的順利進(jìn)行。

(3)機(jī)房是對(duì)整個(gè)建筑機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效控制的關(guān)鍵區(qū)域，主要包括生活泵房、空調(diào)機(jī)房、換熱機(jī)房等部分，氣管線較為密集，并且管線還有這直徑達(dá)、重量沉、管路多的特點(diǎn)?，F(xiàn)階段，為切實(shí)保證機(jī)房的安全，在進(jìn)行管線綜合排布工作時(shí)，就必須將安全要素當(dāng)作排布工作中的重點(diǎn)內(nèi)容。在實(shí)際調(diào)整過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以在遵循上述原則的基礎(chǔ)上對(duì)模型整體進(jìn)行調(diào)整，并分專業(yè)的制作專業(yè)的模型圖、剖面圖、機(jī)房大樣圖，為后續(xù)施工工作的開(kāi)展提供依據(jù)[3]。

2.3.2 地下室主干道的管線排布

在完成建筑管線整體排布工作后，提升設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性與可靠性時(shí)應(yīng)符合工程的實(shí)際需要，該區(qū)域管線系統(tǒng)中包括室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、廚房污水系統(tǒng)、餐飲壓力廢水系統(tǒng)、虹吸雨水系統(tǒng)和通氣系統(tǒng)，在進(jìn)行該部分管線排布設(shè)計(jì)時(shí)，可將管線分成左右兩部分內(nèi)容，左側(cè)主要安排給排水管道，室內(nèi)消火栓管道、廚房污水系統(tǒng)可以布置在靠近左側(cè)大梁的位置，餐飲壓力廢水管中心水平間距為350 mm，管中心線的標(biāo)高為H+4.3 m，系統(tǒng)最左側(cè)管線與左側(cè)大梁間間距為1 400 mm；在右側(cè)部分，可以布置虹吸雨水管道，便于對(duì)地面的雨水進(jìn)行回收，在管道布置過(guò)程中，依據(jù)實(shí)際情況將管道中心水平間距設(shè)置在250 ～300 mm，管中心線的標(biāo)高為H+4.10 m，并且該系統(tǒng)最右側(cè)的管線與右側(cè)大梁間的間距為1 000 mm[4]。對(duì)該管線布置情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)將區(qū)域內(nèi)的管線分布情況主要分成了左右兩個(gè)區(qū)域、上下兩個(gè)層次，滿足管線凈空高度需求，提升了管線排布的美觀性，且左右兩個(gè)區(qū)域管線系統(tǒng)之間的距離在1 000 ～1 400 mm，降低了后續(xù)管線施工及維護(hù)檢修工作的難度。

2.3.3 后勤機(jī)房通道管線排布

圖2 為該工程地下室后勤機(jī)房通道某復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的剖面圖，從圖中可以了解到，該區(qū)域的通道管線與各機(jī)電專業(yè)管線有著極為密切的聯(lián)系，管線排布情況相對(duì)復(fù)雜，并且后勤通道寬度無(wú)法得到擴(kuò)大。現(xiàn)階段，為降低管線排布設(shè)計(jì)工作的難度，可以將該區(qū)域分成上中下三部分進(jìn)行管線排布。

上部主要布置電氣橋架，包括消防強(qiáng)電橋架、普通橋架和消防弱電橋架，最大橋架為消防強(qiáng)電橋架（600 mm×200 mm），最小橋架為消防弱電橋架（200 mm×100 mm），橋架間的水平間距為500 mm，底部最大標(biāo)高為3.25 m，橋架系統(tǒng)最左側(cè)與橋中心的距離為450 mm。

中部安排排煙管道、加壓給水、補(bǔ)水管道。中部排風(fēng)系統(tǒng)為800 mm×250 mm，底部標(biāo)高是H+2.88 m。加壓給水與補(bǔ)水系統(tǒng)距地面的標(biāo)高是H+2.00 m，管道間的中心距為200 ～300 mm。排煙管道與補(bǔ)水系統(tǒng)個(gè)的中心距為1 000 mm，為后續(xù)管道的安裝與維護(hù)提供了一定的作業(yè)空間。

底部主要安置消防管道與送風(fēng)系統(tǒng)，其中消防系統(tǒng)管道的中心距為300 ～400 mm，系統(tǒng)最左側(cè)與墻體間的距離為300 mm，管道的中心距離地面的標(biāo)高為H+2.30 m。對(duì)上述設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析可以了解到，通過(guò)分層次、分區(qū)域的管線設(shè)計(jì)，該區(qū)域的整體管線排布情況、美觀性、檢修難度等工作均符合該工程具體的施工需要，為后續(xù)工程的順利施工，提供了有效的支持[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前的工程建筑施工過(guò)程中，機(jī)電管線的綜合設(shè)計(jì)是保證管線施工整體質(zhì)量的有效措施。為降低后續(xù)工程施工過(guò)程中各參建單位出現(xiàn)施工沖突，可以在工程施工前利用BIM技術(shù)對(duì)建筑工程中各部分管線的布置情況進(jìn)行模擬，為后續(xù)工程施工活動(dòng)的順利進(jìn)行提供有力支持。