基于BIM技术的机电安装施工技术管理策略研究

何 军

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术具有较强的建模功能，将其应用于建筑机电施工中，能够最大程度进行模型上的碰撞检查，从而优化整个工程的机电管线，满足设计需求，还能在一定程度上推动工程的顺利开展[1]。

基于此，本文对BIM 技术在建筑机电施工中的应用进行分析，以期为相关建筑机电施工提供参考。

1 BIM 技术概述

BIM 技术属于一种数字化、信息化的建造技术，将该项技术应用在建筑施工中后，可以将建筑工程相关的数据录入计算机系统和信息化系统中，并对数据进分析，完成建模，这样便能得到与现场施工效果相关的建筑模型。通过应用BIM 技术，可以整合优化建筑工程项目的运营、施工建设等各个施工环节。同时，该技术贯穿于建筑的全生命周期（图1），一定程度上降低了施工过程中可能出现的风险，这对提升工程的建设效率有十分重要的作用。

图1 BIM 建筑工程全生命周期（来源：网络）

2 BIM 技术在机电施工中的应用要点

2.1 施工准备

在建筑施工中，技术人员能够利用BIM 技术建立相应的建筑模型，并将其与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）系统进行整合，以便从中提取相应的水源、电力和地理等信息。

待信息提取完成后，结合施工技术规范，便能快速布置出施工现场，简化实地勘察的步骤，并且也避免了实地勘察过程中出现的一些数据来源不准确的问题。

2.2 建立模型

BIM 技术具有一定的建模功能，能够根据设计单位出具的施工图纸进行建模，将建筑外形模拟出来，以明确建筑的位置与大小。建模完成后，可以在其中增加一些基础设施，如楼梯、电梯、管线和空调等，丰富空间配置。构建出相应的机电模型后，可按模型输出详细的施工图纸，并估算出工程中涉及的成本。

2.3 碰撞试验

通过BIM 技术，能够在模型中模拟出通风、给排水、电力等各个系统的管线，以查看不同管线路径是否存在碰撞现象。对于可能出现的管线碰撞问题，根据各个专家的意见进行优化，重新布局[2]。

2.4 预留预埋

在完成机电施工后，需要进行相应的预留与预埋工作，以保护各种管线的安全。一般来说，若剪力墙上预留的空洞与套管位置产生误差，会严重影响施工质量。在BIM 技术尚未应用前，技术人员通常是在二维设计图纸上确定相应的预留位置，一定程度上增加了施工安全风险[3]。而BIM 技术能够将整个流程可视化，精准确定预留孔洞的位置，以此判断其是否影响建设质量。

2.5 虚拟施工，全面检查

在完成上述步骤后，为确保机电施工的可行性，还可以根据BIM 技术预测气候、地理环境等自然因素对建筑产生的影响。在计算机上详细模拟机电施工的整个过程，并在模拟过程中寻找可能存在的问题，对其进行相应的优化。在完成相应模拟施工后，需要全面检查机电系统的管线设备，保证其整体效果与空间布局符合要求。

2.6 出图与技术交底

在进行相应的检查后，相关人员可以通过BIM模型输出三维机电系统图纸，完成相应的技术交底。此时施工人员能够在图纸中清晰地看到机电系统管线的具体施工位置，在一定程度上提升了机电管线安装的准确性[4]。

2.7 施工管理

在施工管理过程中，主要是将BIM技术与机电施工计划相结合，这样能形成4D 动态模型，并且能够精准计算出工程量与施工进度，实现有序施工，对统一施工进度起着十分重要的作用。此外，通过应用BIM 技术，根据机电施工项目建设的实际需求，使用合理的施工技术，能够实现工程师与施工人员的远程协作，以此指导施工人员进行严格的施工。在施工中出现问题时，还能够及时进行解决，在一定程度上实现了建筑施工的科学化与精细化管理[5]。

3 BIM 技术在机电管线深化设计中的应用

3.1 项目概况

某抽水蓄能电站中，机电安装工程主要包括机组及其辅助设备的安装、水力机械辅助设备以及电气一次设备等。相较于常规的水电站，蓄能电站组的辅助系统相对较多，涉及管线也较为复杂。

3.2 施工难点

项目的主要施工难点如下。

第一，蓄水电站中的独立项目相对较多，管线存在交叉现象，使得施工难度增大。第二，对于室外的机电管线而言，其施工面积相对广泛，诸多管线都需要从漂流河的下方经过，一定程度上增加了协调施工的工作量。此外，管线错综复杂，预埋深度较深，可达到9 m。第三，涉及专业领域相对较广，如给排水、暖通以及强弱电等。其中，给排水管线较多，包括雨水、污水和市政给水等。第四，室内建筑面积较大，约为2 000 m2，并且结构相对复杂，管线分布较为密集，布线难度大。

3.3 搭建建筑与结构模型

在构建结构模型的过程中，建筑师可以依照建筑结构图，使用建模软件在相应的平台中建立建筑模型与结构模型，以此模拟室外场地和室内建筑等[6]。

3.4 建筑与结构审查报告

在完成相应的建模以后，工程师需要开展审查工作，查看建筑中是否存在管线碰撞的情况。例如，在建设结构梁的过程中，应充分考虑建筑结构的契合程度，并密切注意管线间的交叉碰撞等情况。当发现结构模型中存在问题后，应将问题记录下来并呈报设计方，以便进行相应的整改。

3.5 建立机电模型

在建设机电模型的过程中，有关部门需要向工程师提供相应的文件，如给排水图、电气施工平面图等，再采用分区域创建的方式构建机电三维模型。此外，在创建模型时，工程师需根据工程建设规范在BIM 模型中修改原设计图中存在的问题，以此来优化管线的排布，并做好相应的记录。

3.6 机电审查报告

在模型创建完成后，将建筑模型、结构模型与机电模型进行整合。在此过程中，应查看机电管线是否与建筑结构之间存在碰撞。例如，建筑管道管径相对较小，不能完成相应的立管安装；建筑结构模型中大梁底标高过低，导致机电管线不能穿过，尤其是一些重力排水管与过梁的问题等[7]。在记录这些问题后，将机电问题报告上报设计方进行确认。

3.7 机电管线综合排布原则

在机电工程师将上述问题进行整合后，根据机电专业的审查分析报告、建筑的净高要求以及管线优化原则等，将管线布置中存在的一些碰撞问题进行优化，然后再通过设置支吊架、预留孔洞等方式综合布置管线。在此过程中，BIM工程师应根据机电管线优化设计的原则与施工技术规范来进行。

管线综合排布原则如下：第一，优先考虑大型电缆桥架与贴梁线槽，然后是重力排水管和消防水管等。第二，管线交叉时，需秉承大管先行小管后穿、有压让无压以及冷水让热水的原则。第三，管线应遵循平行排布的原则，且在排布过程中不能出现弯折现象。若需要在特定空间中进行弯折，应尽量降低弯头。第四，在管线布置过程中，水系统管线不能从电气房中穿过。第五，管线排布过程中，为有效防止发生电磁场效应，强电桥不能进入弱电间中。第六，管线排布过程中，需充分考虑安装工序，保证机电设备和管线间距能够满足安装空间的合理性。第七，管线排布过程中，尽量避免在结构梁上开洞；若必须开洞，则应在跨中1/3 的范围内，且洞口有效高度不宜小于梁高的1/3。

3.8 机电管线碰撞检测与净高分析

（1）碰撞检测。在进行碰撞检测的过程中，需严格遵循管线深化设计原则。在完成管线的综合布置后，利用BIM 技术的可视化功能检测管线的排布，看其是否存在管线碰撞问题。

（2）净高分析。通过BIM 软件能够实现对管线净高的分析，以便直观了解区域中的管线是否满足净高要求，从而进行相应的调整。

3.9 支吊架的设置

对机电管线进行相应的布置后，可以使用Revit 平台中的机电插件HIBIM来判断模型中的管线类型与大小，并根据管线综合排布情况增设相应的支吊架。支吊架设优化效果图如图2 所示。

图2 支吊架设优化效果图（来源：网络）

3.10 结构留洞

在完成电力管线的综合分析后，技术人员可以在BIM 模型中创建相应的结构留洞，以此来指导现场施工。

3.11 机电管线4D 模拟

该项目中机电管线涉及的专业面相对较广，并且管线错综复杂、施工工序复杂、管线施工难度大等。在将机电模型与施工进度计划导入BIM 软件中后，可以进行施工4D 模拟，并通过其可视化功能查看机电施工进度计划是否合理，同时优化专业间的施工顺序。不仅降低了返工的概率，还在一定程度上提升了施工效率与施工质量。

3.12 BIM 技术的应用成果

BIM 技术在该项目机电管线优化中的结果主要有2 个。（1）使用BIM 技术后，能够实现工程项目的可视化、虚拟化以及精细化管理，使得建筑室外的一系列管线交错问题得以解决。（2）该项目的机电管线排布方式错综复杂，使用BIM 技术进行相应的模拟后，在一定程度上解决了交叉施工过程中出现的施工顺序安排不合理等问题。相关数据显示，在该项目进行4D 模拟后，有效降低了项目协调的时间，大约为20%，使工程的返工率降低至15%，在一定程度上缩短了工程建设周期，对于提升项目整体施工质量与节约成本有着十分重要的作用。

4 结语

BIM 技术已经广泛应用于建筑行业中，尤其是机电安装施工管理，并且取得较好的成果。相比传统的机电施工技术，BIM 技术具有可视化、协调性佳的优势，在一定程度上为相关工作人员提供了便利条件。此外，就BIM 技术建立的建筑机电工程模型而言，其中包含了项目中的各项数据信息，可以控制建筑机电施工中的各个环节，并且能够在模型中分析出各环节中存在的问题，以便进行优化处理。这对于提升建筑机电施工的质量有着十分重要的作用。由此可知，将BIM 技术应用在建筑机电行业中具有较好的发展前景，应当大力推广。