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1、基于BIM技术的管线综合排布施工工法完成单位：宁夏宏远建设工程有限公司主要完成人：哈靖马旭平赵瞻张振刚马小雪1、前言建筑工程中管线安装是确保工程实施后能够实现相应功能的保隙。伴随着建筑行业标准化、信息化的不断发展，各种大型的工业和民用建筑越来越多，机电管线安装系统越来越庞大和复杂，建筑结构也越来越紧凑。一方面，大部分设计院在各专业设计完成后，无论从技术角度还是从经济合理性都不愿进行管线综合设计，导致图纸不能完全满足施工现场所要求的深度；另一方面，业主对建筑空间的利用率要求越来越高，在竖向层面表现为要求更低的建筑层高和更高的净高利用，在平面布置方面表现为必要设备等辅助性用房的建筑面积越来越小。加
2、之建筑结构空间有限、环境复杂以及结构施工过程中存在不可避免的误差，使得机电安装过程施工人员难以准确把握现场实际情况，容易造成时间成本和经济成本的浪费。如何解决这一难题，提高机电安装施工工艺水平、保证安装工程施工质量，宁夏宏远建设工程有限公司组织专业技术人员，结合多年施工经验，从技术措施、施工工艺、施工管理等各方面综合入手，编制了基于BIM技术的管线综合排布施工工法。2、工法特点2.1三维建模，所见即所得。本工法利用BIM系列软件之一的Magicad专业机电安装软件，将传统的二维图纸转变为可视化极强的三维模型，在项目实施前即可了然于心。图2.17BIM模型及安装完成后效果2.2精确计划，减少浪费
3、。本工法利用BlM技术大数据的管理系统，可以快速准确地获取工程基础数据并计算工程量，提升施工预算的精度与效率，为项目制定精确的材料计划提供有效支撑，从而大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费。同时，可根据实际需求实现分楼层、分区域、分系统导出材料表，实现成本管理的精细化和规范化。2.3避免返工，提升安装效率。本工法利用BIM技术三维可视化的特点，在实施前期进行全专业碰撞检查，优化工程设计、优化净空、优化管线排布方案。最后施工人员可以利用优化后的三维管线方案，进行施工交底，提高施工质量，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。2.4节能和环保效益明显。使用本工法，可以达到节能环保要求。节约
4、社会资源，避免材料浪费，达到节能及环保要求，其综合效益好。3、适用范围本工法适用于所有工业与民用建筑的机电安装工程，特别是结构复杂、涉及专业众多的机电安装工程。4、工艺原理本工法基于BIM技术系列专业机电安装软件Magicad,将传统二维CAD图纸通过分专业建模整合为三维立体模型，通过全专业综合碰撞检测，在满足规范的前提下，根据相应避让原则综合考虑业主净空要求进行优化调整和深化设计；利用NaViSWOrkS强大的渲染、漫游功能和COrelVideoStuclioProX6（会声会影）软件的后期视音频编辑能力，模拟机电安装施工工序、流程，能快速的展示施工工艺、帮助施工人员高效准确的理解设计意图，
5、为后期机电安装工程提供完美的解决方案实现建筑空间的合理利用并进行有效的质量控制。5、施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5.17施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1根据分工，组织各专业技术人员全面熟悉设计图纸，准确把握设计意图，掌握各专业工程的特点及难点，找出需要解决的技术难题并拟定初步解决方案。5.2.1.1地下车库、地下公共走道上部空间的布局在地下室包括地下车库和公共走道上部空间，常布满各种水、电、暖、燃气、通风、空调等管道。如何通过BIM技术以及前期策划达到：各路管道、风管、设备按工艺要求布置，同时保持与建筑物等距离相对标高一致，成行成排，支架设置一致，接口固定统一是重点和难点工作。
6、解决方案：根据管线综合的原则，借助BIM模型可视化的效果,合理布置各专业管线;设置统一的综合支吊架，各专业管线集中布置，在BIM模型中验证观感效果；与设计单位及时沟通，通过校核计算合理设置膨胀节、伸缩节、固定支架等构件。5.2.1.2各功能用房各功能用房，如空调机房、水泵房、锅炉房、配电室、智能化控制用房等是最能体现安装工艺水平的部位。各种管线、设备的布置是否合理有序，噪声控制是否有效，安装工艺水平是否精细，将直接影响设备运行、功能的正常发挥和观感效果。各种支吊架的设置、工艺管线首先应考虑其安全性、合理性，不能为了美观而影响使用功能。要综合考虑设备的标高方位与管线布置相互配合，既满足功能要求，
7、又满足美观要求。解决方案：向生产厂家了解各设备的三维空间位置及尺寸；委托专业厂家对设备机房噪声控制方案进行深化设计；绘制设备运输路线图，提出建筑、结构等专业的配合要求；绘制三维效果展示图及安装大样图，各专业管线进行统一规划。5.2.L3电井、管井各层电井、管井由于空间狭小、管线密集等特点，除了土建施工应按照规定做到位外，机电安装工程的布局也显得尤为重要。桥架、电缆、配电箱、母线、灯具、管道、阀门要布置整齐有序，根据个井道空间大小，合理布置，形成施工图，各层统一安装工艺，做到安全可靠，工艺完善，美观实用。解决方案：通过BIM模型，优化设备安装位置，确定施工顺序；在BlM模型中设置管道支吊架，验证
8、其合理性，并对管井检修空间进行三维模拟验证。5. 2.1.4管线密集部位与吊顶的协调顶棚以上管线末端，除了按地下室布局要求，整齐有序、支吊架设置合理外,末端器具与吊顶装饰的配合十分关键。在管线安装时，就应该考虑到灯具、喷淋头、烟温感器、喇叭、摄像头等电器具出头的地方，以便在吊顶时，做到居中对齐，不损伤吊顶龙骨。解决方案：根据管线综合的原则，借助BIM模型可视化的效果,合理布置各专业管线;在BIM模型中合理设置各管线综合支吊架，解决净空要求以及节约材料的问题；合理设置管线及设备检修口，在满足设备检修的前提下，尽量与装饰装修统一协调；合理布置机电管线，在BlM模型中模拟吊顶位置，如不能满足条件，协
9、调设计单位对部分管线进行穿梁或移位以满足吊顶标高控制。5.2.2依据设计院各专业AutodeskCAD图纸及相应设计文件，通过Magicad平台作为基础建模软件系统化建立建筑、结构、给排水、消防水、暖通及电气等专业BIM模型；各专业须建立统一的项目管理文件，各专业系统必须采用统一坐标原点X,y,z=（0,0,0）以便于后期模型集成。5.2.2.1以项目名称为基础建立项目文件夹，然后在其内部建立参照文件夹（用来存放和项目相关的所有参照图纸）、专业子文件夹（用来存放MagiCAD软件绘制的图纸），打开MagiCAD程序，保存当前图纸（保存到专业文件夹内），利用项目管理功能，新建项目文件（保存到项目
10、文件夹下），并将图纸和项目管理文件进行关联（新建项目管理的时候可设定），设定当前楼层及安装楼层坐标原点（在项目管理中设定），即可开始使用MagiCAD对应模块的功能。5.2.2.2选择项目样板。建筑模块选择CHN-R00M-2018_4a.MRD作为项目样板，风、水模块选择项目系统文件CHN-HPV-2018_4a.EPJ作为项目样板，电气模块选择CHN-EL-2018.4a.MEP作为项目样板。5.2.2.3总图分区。不同项目根据结构不同，可分为地下部分、地上部分（标准）和屋面。5.2.2.4标准面的选择参照。拟定项目原点坐标，作为各专业协同建模和模型维护参照的基点。5.2.2.5新建模型样
11、板选择。在新建每一新文件时，采用标准的形式。5.2.2.6绘制单位。要求按照以层、系统为单位进行三维建模，并以层为单位行汇总修改。5.2.2.7分色。按照专业、系统进行颜色的区分，以达到清楚明晰的效果。如果模型来自于设计模型，可继续沿用原有模型颜色，并根据施工阶段的需求增加和调整模型颜色。如果模型是在施工阶段时创建，可参照本BlM模型色彩表进行颜色设置。给排水专业、暖通专业、电气专业BIM模型色彩表管道内容BlM颜色BIMRGB管道内容BIM颜色BIMRGB生活给水0,255,0生活废水155,155,51生活污水100,100,51生活热水255,0,255通气管0,255,0含油废水管18
12、5,185,41雨水255,255,0中水0,127,0消火栓255,0,0自动喷水255,0,0管道内容BIM颜色BIMRGB管道内容BlM颜色BIMRGB冷却循环水0,0,255气体灭火255,0,0蒸汽255,191,0送风管0,255,0回风管255,0,255新风管0,0,255排风管215,153,0厨房排风管128,51,51厨房补风管191,0,255消防排烟管179,32,32消防补风管255,0,255楼梯间加压分风管191,255,0前室加压风管96,153,76空调冷冻水供水管0,255,255空调冷冻水回水管0,153,153空调冷凝水管0,0,255空调冷却水供水管
13、102,153,255空调冷却水回水管50,102,153采暖供水管255,0,255采暖回水管153,0,153地热盘管255,0,0蒸汽管0,255,255凝结水管0,0,255补给水管/膨胀水管255,255,0制冷剂管255,0,255供燃油管0,255,255燃气管255,0,255通大气/放空管道255,255,0压缩空气管0,127,255乙块管255,127,0强电桥架255,0,0动力桥架190,0,100高压桥架200,20,200照明桥架200,200,185弱电综合桥架28,128,180弱电桥架255,223,127火灾自动报警桥架255,0,255消防桥架255,0
14、,2555.2.2.8机电工程模型族类型命名方法：1、根据机电项目包含的管线构件类目，将族分类如下表:族分类族类目编码族分类族类目编码风管DT机械设备ME水管PI桥架CT2、族类型的命名规则由于安装工程构件种类较为复杂，本节只提出命名原则如下，在实际命名过程中，必须根据如下原则，建立具体、完善的命名规范，并提交审核。字段顺序：楼层字段、构件在图纸中的编号字段、系统类别、材质类别、其他信息字段。名称各字段之间，采用英文半角下划线分隔；对于构件全部位于某一层的构件，需在名称开头设置楼层字段，对于跨越楼层的构件，不需要设置楼层字段；对于图纸中标注了特定名称的构件，需设置图纸中编号字段，如图纸中标注某
15、处某构件名为“J01”则该构件编号字段内容为“J01”，图纸中未注明特定名称的构件，可以不设置该字段。其他需要进行区分的参数（如尺寸等），可根据需要，在名称结尾设置相应的其他信息字段，如尺寸字段等。各字段以使用半角英文大写字母为宜，特殊情况下也可使用中文字符。模型在建立过程中，建模者应该随时对项目族类型名称记录进行更新，将新建的族类型添加入记录中，避免重复新建。5. 2. 3通过Magicad平台将原本独立的各专业模型集成在同一系统中，进行全专业碰撞检查，并根据检测结果生成碰撞检测记录。E Appearnc ProH BMsDTocUD*tctw图5. 2. 3-1专业综合图5.2.3-2碰撞
16、检测记录5.2.3.1管线综合应在施工图阶段和施工专业深化阶段各完成一次。5.2.3.2施工图阶段管线综合过程中，应与设计单位密切协作，以共同使用BIM模型的工作方式进行。设计单位应根据最终BlM模型反映的三维情况，调整二维图纸。5.2.3.3施工专业深化阶段BIM管线综合应在设计阶段成果的基础上进行，并加入相关专业深化的管线模型，对有矛盾的部位进行优化和调整。专业深化设计单位应根据最终深化BIM模型所反映的三维情况，调整二维图纸。5.2.3.4管线综合过程中，如发现某一系统普遍存在影响合理管线综合，应提交设计单位做全系统设计复查。5.2.4根据碰撞检测结果进行全专业优化调整。5.2.4.1优
17、化调整的主要原则有：保证满足设计和使用功能的前提下，管道、管线尽量暗装于管道井、电井内、管廊内、吊顶内。要求明装的尽可能的将管线沿墙、梁、柱走向敷设，最好是成排、分层敷设布置。从而达到管线多而不乱、排布错落有序、层次分明、走向合理、管线交叉处置得当、安装美观的要求。正确、合理设置支、吊架，尽量使用共用支、吊架，保证管道支吊架的规范间距，降低工程成本。施工管理人员对工程的整体情况做到心中有数，特别是分包单位的施工项目严格按照统一的综合排布详图、节点图施工，工序组织合理穿插。与结构、装饰工程进行充分的协调，使预留、预埋及时、准确，避免二次剔凿，避免末端设备与装饰工程出现不协调的问题。5.2.4.2
18、管道排布避让原则：小管避让大管，有压管避让无压管，水管避让风管，电管、桥架应在水管上方。先安装大管后安装小管，先施工无压管后施工有压管，先安装上层的电管、桥架后安装下层水管。5.2.5优化完成后，确定最终安装方案。图5.2.5-1地下室优化完成后安装方案图5.2.5-2地下室优化完成后安装方案5.2.6孔洞预留。通过MagiCAD可在模型中进行预留孔洞功能，可预埋工作面。预留预埋的施工图纸，必须是以审批通过的深化设计图纸为依据；为保证机电安装工程的准确性，管线安装前应先对已完成的预留预埋孔洞进行校核；现场预留预埋孔洞与深化设计图纸有误差的，要及时反应在各专业施工图与BIM模型中;通过综合深化设
19、计，首先进行项目一次结构孔洞预埋预留，如部分孔洞在BlM模型建立之前已完成，则及时复核该部分孔洞位置，及时调整深化设计后的管线走向；随项目施工进度，配合确定二次结构和预留预埋孔洞位置；在预留预埋阶段应充分利用BIM技术的可视化特点，进行各专业之间的协调与沟通。5.2.7对现场预留孔洞的标高位置、梁底标高、主要结构柱的位移及倾斜度等影响机电安装管线分布关键位置进行实测实量，并将测量数据与深化设计后的BIM模型进行对比，及时调整BIM模型中建筑结构的三维数据。5.2.8生成标准制图。在完成BlM模型搭建的同时，依据原设计专业划分完成二维平面施工图及局部剖面图的设计及出图，结合项目实际情况进行图纸审
20、、报批手续等。图5.2.8-1优化后生成二维图纸5. 2. 9通过NaViSWorkS软件进行渲染、漫游，专业工程师利用BlM模型向 作业人员进行的三维可视化技术交底。既避免错误理解造成的工序与施工不当， 造成返工和措施，又做到实际施工后的综合管线走向明确、协调统一。图5. 2. 97三维漫游图5. 2. 9-2焊接工艺模拟5.2.10利用BIM软件支吊架应力计算功能，校核各部位管线支吊架，导出支吊架设计计算报告书，采用多专业共用联合支管架。提高空间利用率，减少工作面叠加，节约大量劳动力成本和材料成本。图5210联合支吊架5. 2.11基于精确的三维信息模型，对各类管道严格按照模型尺寸进行下料
21、,然后现场加工、制作并标识二维码，通过现场空间位置提前模拟，然后按照模型的尺寸进行现场安装，施工过程中，利用BIM模型进行辅助性检查验收，保证了材料节约、工程质量优良、空间位置合理、模型与现场实体一致，同时也便于后期追综检查。6、材料与设备6. 1本工法使用的材料及设备机具符合表6.Io表6.1搭建BIM平台设备表序号项目软硬件名称版本/配置1软件MagiCAD2016.4-for_AutoCAD-64bit2Revit3NaviSworks-Manage2013-MuItilinguaI-Win-64bit4Autodesk-CAD2013-2018版5CorelVideoStudioPro
22、X6（会声会影）6Office20137硬件戴尔P7600Precision台式工作站双Intel至强处理器8戴尔PreeiSionM3800移动工作站i7处理器、独立显卡、16G内存7、质量控制7.1本工法应符合以下技术标准：7.1.1 建筑信息模型应用统一标准GB/T51212-2016；7. 1.2建筑信息模型施工应用标准GB/T51235-2017；7 .1.3建筑信息模型分类和编码标准GB/T51269-2017；8 .1.4建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-2015；7. 1.5建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013；7 .1.6给水排水管道工程施工及验收规
23、范GB50268-2008；8 .1.7通风与空调工程施工质量验收规范GB50243-2016；7. 2BIM软件应具备下列基本功能：8. 2.1模型输入、输出；7. 2.2模型浏览或漫游；8. 2.3模型信息处理；9. 2.4相应的专业应用；10. 2.5应用成果处理和输出；11. 2.6支持开放的数据交换标准。7.3在满足建模精度标准要求和模型规划要求的前提下，在建模过程中应着重注意一下几点：7.3.1结构专业建模：要求梁、板、柱的截面尺寸与定位尺寸须与图纸一致;如遇到管线穿梁、穿墙、穿板需要设计方给出详细的配筋图，BlM做出预留洞的设置及节点。7.3.2建筑专业建模：要求楼梯间、电梯井、
24、管井、配电间、空调机房、泵房、换热站管廊尺寸、天花板高度等定位须准确。7.3.3水专业建模要求：各系统的命名须与图纸保持一致；一些需要增加坡度的水管须按图纸要求建出坡度；系统之的各类阀门须按图纸中的位置加入；有保温层的管线，须建出保温层。7.3.4暖通专业建模要求：要求各系统的命名与图纸一致；影响管线综合的一些设备、末端须按图纸要求建出，例如：风机盘管、风口等；暖通水系统建模要求同水专业建模要求一致；7.4BIM模型质量控制措施应包括下列内容：7.4.1模型与工程项目的符合性检查；7.4.2不同模型元素之间的相互关系检查；7.4.3模型与相应标准规定的符合性检查；7.4.4模型信息的准确性和完
25、整性检查。7.5深化设计模型须在施工图设计模型基础上，通过增加或细化模型元素等方式进行创建。7.6施工过程模型宜在施工图设计模型或深化设计模型基础上创建。7. 7当工程发生交更时，及时更新施工模型、模型元素及相关信息，并记录工程及模型的变更。8. 8模型或模型元素的增加、细化、拆分、合并、集成等操作后应进行模型的正确性和完整性检查。8、安全措施8.1 认真贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，根据国家有关规定、条例，综合施工实际情况，按照项目安全生产管理要求，执行安全生产责任制，明确各级人员职责，落实好施工生产中安全管理措施。8.2 进入施工现场必须佩戴好安全帽，做好安全生产教育。8
26、.3 焊工、管道工、电工、起重工等工种要持证上岗。8. 4在安全管理BIM应用中，基于深化设计或预制加工等模型创建安全管理模型，基于安全管理标准确定安全技术措施计划，采取安全技术措施，处理安全和事故。8. 5确定安全技术措施计划时，使用安全管理模型辅助相关管理人员识别风险源。8 .6实施安全技术措施计划时，使用安全管理模型向有关人员进行安全技术交底，并将安全交底记录附加或关联到相关模型元素中。9 .7管道吊装应严格按吊装安全规定，在起重工的统一指挥下，进行吊装，确保安全。进入施工现场应戴好安全帽，不得穿拖鞋。9. 8用电设备应安装漏电保护器，应有接地:服从指挥，不得违章作业。8.9电焊机接线必
27、须符合安全用电的规定，电缆线必须用橡胶绝缘电缆，电焊机外壳应接地良好。1.1 10在高空作业时，应系好安全带。禁止在高空作业架子上进行倾斜、踮脚等易发生身体失衡的操作。8.11 电焊机的外壳应可靠接地，不得多台串联接地：电焊机二次引出线宜采用橡皮绝缘铜芯软电缆，其长度不宜大于30m。8.12 需要进行动火作业时，应办理动火许可证，作业时充分注意防火，准备灭火器等灭火设备，并防止焊渣沿管井坠落。8.13 在吊装区域、焊接区域设置临时围栏、警示标志，临时拆除安全设施（洞口保护网、洞口水平防护）时也一定要取得安全负责人的许可，离开操作场所时需要对安全设施进行复位。操作结束时收拾现场、整理整顿，特别在
28、结束后对工具进行清点。8.14 使用电动工具时，配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置，电机外壳做好接零保护，随机用的电缆线不得捆绑在架管或钢筋上，防止破损漏电。9、环保措施9.1 严格按照施工组织设计要求合理布置临时设施，做到材料堆放整齐，标识清楚。9.2 作业时间严格按照当地基本工程安全文明施工管理规定安排在8：00-12：00和下午14：00-18：00之间，避免夜间施工。9.3 做好安全防火工作，严禁施工现场吸烟和其他不文明行为。9.4 4施工现场生产采用无线电对讲机进行指挥，减少人为喧哗。9.5 优先选用先进的环保器械，动用切割机等机械设备时设立隔音墙、隔音罩等消音措施，将施
29、工噪音降低到允许值以下，避免扰民。9.6 使用后的边角废料，在固定的地点分类堆放，进行统一管理。9.7 在进行管道施工中，加强现场焊接对周边环境的保护，做到工完场清，避免焊渣等杂物污染环境。9.8 管道刷漆采用环保油漆，并在施工完毕后，将剩余油漆进行集中处理，不可随意堆放。9.9 残留的氧气、乙快等气体燃料应及时运到换气站统一处理。决不能在现场任意释放或燃烧。10、效益分析10.1经济效益分析本工法以吴忠市人民医院迁建项目安装工程为例进行效益分析：基于BlM模型的进度管理应用，提高项目计划的可行性，避免了项目返工，通过施工模拟和方案模拟对施工组织设计及专项施工方案提出13项优化建议，累计优化工
30、期33天。表10.1人员工资效益分析表目人员节约施工人员数量（个）日平均工资（元）节约工期（天）节约费用（元）管理人员93303398010施工人员电气1520099000给排水20200132000消防喷淋20200132000暖通1520099000其他1020066000合计：62601010.2社会效益分析:10.2.1本工法在实践过程中，应用BIM技术开展深化设计，通过管线综合、碰撞检查提出325条优化建议，提前发现设计问题和图纸错误，避免施工过程中的返工，节约项目成本。10.2.2通过BIM模型直观、准确展现施工过程、关键节点、现场问题细节,进行三维可视化方案交底，减少专项交底会议
31、38场，大幅提高了沟通效率。10.2.3本工法在实施过程中受到同行业多次观摩和学习，受到各单位好评和应用，在地区起到示范带头作用。10.2.4通过本工法刺激和鼓舞了全公司员工的创新思维，加速了企业人才的成长，提高了企业核心竞争力。10.3环保效益分析：本工法采用BlM技术进行施工，明显的降低材料与能耗的浪费，提高工程施工效率，与可持续发展理念相契合。同时使项目缩短工期、降低成本、改善环境质量，从而达到提高工程项目环境效益的目标。IL应用实例实例一：吴忠市人民医院迁建项目住院楼工程吴忠市人民医院迁建项目住院楼工程，位于吴忠市利通区东兴街西侧，于2013年4月2日开工，2017年6月6日竣工验收合
32、格。框架剪力墙结构，总建筑面积94319.83nf。本工程结构复杂、涉及安装工程专业繁多，施工难度大。本工程使用本工法先后对项目给排水、暖通、空调、电气及电气智能化等五大专业22个专业系统工程在保证使用功能完善、力求完美的原则下有针对性地对图纸进行深化设计和完善，对项目实施过程中可能会出现的问题作前瞻式的预见及解决，保证了工程质量，达到了降本增效的目的，得到业主及社会好评，同时为其它工程提供了经验。图11.1T吴忠市人民医院项目应用成果展示实例二：吴忠人防1612工程建设项目吴忠某人防工程建设项目，分为地下指挥所及配套工程，地下指挥所结构类型为箱型结构，全部位于地下，配套工程为框架剪力墙结构，地下一层，地上三层，总建筑面积570011本工程主要有常规风、水、电系统和智能三防转换、BlM维管基础平台、EMP电磁脉冲防护及信息化指挥等专业性要求极高的专业工程。图11.2-1吴忠市人防1612项目应用效果
