基于 BIM技术的机电设备管线砌体预留洞口方法探讨 —以随州万达广场为例

杨均 彭洋 张文涛 汪科尔

摘要:大型商业广场工期紧张，机电设备管线众多，需要二次结构砌体穿插施工。设备及管线砌体洞口预留是施工管理重难点，协调管理不善，往往导致工期滞后，材料浪费，增加施工成本。本文旨在通过BIM技术，以实际施工为例，分析机电设备管线砌体预留洞口，从模型建立到完工，各阶段的要点及方法，达到节约工期，减少浪费，节约成本目的。

关键词： BIM技术；机电设备管线；二次结构；砌体；预留洞口；节约成本

0引言

工程项目的建设期和运营期之间存在着对立统一的关系。项目建设期缩短, 提前竣工投产, 运营期收益将会提高, 但同时也会造成建设期费用的增加[1]。这种情况，在诸如万达广场这类大型商业体中，体现尤为明显，早一天开业，意味着早一天收入。反映到施工阶段，工期紧张，建筑机电各专业穿插施工，往往造成大量资源浪费，建设费用提高。

1 工程概况及现状分析

1.1工程概况

随州万达广场项目位于湖北省随州市，神农大道和编钟大道交汇处，是一栋3层的大型商业综合体，结构形式为框架结构。建筑面积15.98万平方米，高度23.95米，包含了建筑智能工程、电气工程、通风空调工程、防排烟工程、给排水工程、消防工程、虹吸雨排工程等，项目建成后将成为随州最大的商业广场。

1.2现状分析

本项目设备众多，包含2台真空热水锅炉，4台离心式制冷机组，34台组合式空调机组，20台隔油器等，具有单体质量重，体积大的特点，预留设备进场线路难度大；机电专业众多，管线复杂，涉及空调送回风、防排烟及各类风管，给排水各种材质管道，强弱电桥架等。要达到精确预留，节约材料目的，对砌体施工的图纸和现场管控，提出较高要求。

对既往项目进行复盘分析得出：图纸未深化预留洞口，是机电设备及管线洞口预留的难点。

表1 机电设备及管线洞口未预留原因分析图

2 建筑信息模型建立及管道综合

2.1 BIM模型建立及深化流程制定

BIM模型的建立，是进行BIM深层次应用的基石。从专业上来划分，大体可分为建筑与结构模型和机电模型。现阶段，机电管线综合是施工单位应用最广泛，应用价值最大的方向之一；但是，机电管线综合应用是以建筑结构模型为依托的，后者模型的精度、准确度显得尤为重要，建模过程中应详尽阅读图纸，并结合现场施工经验，进行准确建模。本文主要论述“机电设备管线砌体预留洞口”，该内容同时又以机电管线综合模型为核心。设备管线定位合理、准确、可施工，辅以技术手段生成的预留洞口才具备价值，才能反哺建筑砌体施工，减少后期重新开洞造成的人材机浪费。

结合随州万达广场在实际操作中的经验教训，制定了PDPC图，简要梳理操作流程和方法。

图1 机电设备管线砌体预留洞口PDPC图

2.2 BIM模型建立的要点

机电BM模型建立前，各专业管道系统和电缆桥架拟使用材质及连接方式，必须和现场施工一致。

2.2.1给排水专业中系统众多，不同类别管道材质均有涉及，在建模过程中既要详细参照设计说明，同时也应结合现场施工单位实际工艺流程，避免模型与现场不符，导致材料明细表不准确，无法进行切实有效的材料控制。

表2 给排水专业各系统建模要点

2.2.2暖通空调主要包括空调水、空调风、防排烟系统。本专业中，不同厚度、不同使用功能，不同使用位置的水管、风管，采用的连接方式，施工工艺也是不同的。在建立模型的过程中应立足设计说明要求，结合现场实际进行模型绘制。

表3 暖通专业各系统建模要点

2.2.3电气专业根据模型要求建立的level等级，分别建立电缆桥架系统、配电箱、灯具、插座开关模型，重点在于强弱电井、变配电室的深化。

表4 电气专业建模要点

2.3机电管线综合排布原则

小管让大管，越大越优先；有压管道让无压管道；不保温管让保温管；一般性管道让动力性管道［2］；强、弱电分开设置；电气避让热水及蒸汽管道。管线综合排布，严格按照前述基本原则的同时，还需考虑施工工艺、工人安装操作空间、后期维修更换空间。

图2 随州万达广场机电管线综合排布原则

上述剖面图仅表示最不利点处的管综排布标高原则，同一防火分区内，净空高度在满足最低要求基础上，保持一致。

2.4机电管线综合排布注意事项

结合随州万达广场在管道综合排布、现场安装、开业运营等不同时期遇到的困难和问题，对前期BIM深化设计提出以下建议：

2.4.1管综排布目的：减少碰撞，避免拆改；抬升标高，提高视觉效果；优化工程量，综合排布后的工程量一般不超出原图纸工程量。

2.4.2建筑结构中，不同位置，框架梁大小不一致，选取框架梁出现次数中位数，作为参照梁。

2.4.3地下室排布需满足货车通道的净空高3.6米，2.8米的要求，行车道不低于2.8米，车位不低于2.6米。

2.4.4管综排布不能在一跨区域内过度集中而在旁边跨区内空白，要均匀分布。2.6米是极限位置最低标高要求，在有条件区域整体排布标高能上调的，必须上调。目的是为减少支吊架重量、增加地面净空高度，减少视觉压抑感。

2.4.5管综排布时，需考虑阀门、送排风风机、落地式空气处理机组（滤网、电机）、吊装式空气处理机组的检修空间、操作空间。尤其是楼上公区走道空气处理机组的检修空间不得小于600mm，吊顶检修口上方不能有桥架、管道。

2.4.6本工程桥架不做叠层排布，若标高受限区域需叠层排桥架的，提前沟通。桥架最高标高为梁下50mm,尽量抬升标高，减少翻弯。多趟桥架同向排布时，桥架横向距离超过2m时，中间必须设置不小于300mm的操作空间；桥架下方管道排布时，需考虑后期上方管道桥架检修的上人通道。

2.4.7管道排布时，按照单管单支架考虑（万达要求），管道间距应大于100mm,最不利位置处不得小于50mm；管道碰撞除上方存在桥架处需下翻外，一般进行上翻弯，避免管道存水，更加美观。

2.4.8屋面排布时，需考虑在屋面有环场通道，方便后期设备更换维修。

2.4.9所有管网排布时，需结合现场实际的预埋孔洞，杜绝因深化设计后需重新开剪力墙洞的现象。

2.4.10管网综合碰撞检查过程中，需要考虑管道支架造成的碰撞及标高冲突，特别是吊顶区域。

2.4.11制冷机房、变配电室、消防水泵房等大型机房有大量吊装管道、桥架区域，照明灯具若是吸顶的则改为线槽灯，考虑最低标高。

图3 随州万达广场机电管线综合排布模型

3 建立机电设备管线预留洞口深化BIM模型

完成机电管线综合BIM模型后，现场施工必须严格按照模型确定的标高和布局进行施工，现场调整应与BIM模型同步、一致。以机电管线综合BIM模型为基础，进行设备管线砌体预留洞口BIM模型深化。

3.1利用鸿业BIMSpace软件进行批量开洞；局部疑难位置，手动开洞。批量开洞中，参数设置参照如下：

表5 砌体预留洞口尺寸参照表

图5 Fuzor漫游

3.3优化完成后的二次结构预留洞口BIM模型进行标注、出图，由甲方、设计院、监理、总包四方签字确认。标注时，根据软件功能，可选择列表标注和原位标注；推荐采用原位标注。

图6 机电设备管线砌体预留洞口图纸生成及确认

4 现场预留效果

根据深化后，各方签字确认的图纸，现场进行砌体洞口预留，避免二次开洞，造成材料资源浪费。

图7 机电设备管线砌体现场预留洞口

5 预留洞口工程量统计与造价分析

5.1根据机电设备及管线预留洞口BIM模型，导出预留洞口明细表。

表6 预留洞口明细表

5.2根据导出预留洞口明细表，进行分类汇总。

表7 砌体预留洞口造价分析表

6 结语

在任何一个工程项目中，关键要素均包括施工质量与施工安全、施工工期与施工成本等。平衡各要素之间的关系，不仅是保障工程项目得以顺利落实的重要前提，同时也是有效帮助企业实现经济效益最大化，实现工程建设成效最优化的必然举措[2]。通过BIM技术，开展深层次施工应用；以技术手段，助力现场协调管理，保障各专业有效穿插施工，减少施工工期；提高施工质量，降低资源浪费，达到降低成本。

参考文献：

[1]刘文娟,辜琳然,陈香萍.考虑运营期收益的工程项目工期—费用动态优化[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2017(05):75-76.

[2]余凌聪.浅谈项目中如何权衡施工质量、安全、工期、成本的关系[J].建材与装饰,2020(11):201-202.