1 BIM理论概述
BIM技术，全称Building Information Modeling，即建筑信息化模型，是继AutoCAD 3D之后非常重要的技术革新，特别是在建筑工程项目执行中发挥着非常重要的作用。在整个工程施工管理过程中，BIM技术可以应用于建筑工程设计规划、施工管理、成本管理和后面的建筑维护或拆除等整个过程。凭借BIM技术，整合项目施工过程中的各种相关信息，可以形成立体、动态、实时的BIM信息模型，是数字技术在建筑工程中的直接应用，能使参与建筑工程过程中的人员正确应对各种施工信息，并为协同工作奠定前提条件。BIM技术将改变传统建筑工程施工管理中获取及传递信息的途径，从而极大地提高施工效率。
BIM技术不仅是一种建筑模型，还是一种应用于设计、施工的数字化方法。将这种方法应用于建筑工程的施工管理过程，可明显提高建筑工程的施工效率，降低风险。
2 工程实例
项目在实施前期图纸会审过程中，发现设计图纸中室内供水系统、室内消防系统、室内暖通系统及室内电缆桥架梯架等的部分路段的高程、位置存在冲突问题。若在传统的平面施工图纸审核中则很难发现机电管道与土建结构碰撞问题，这会造成后续作业的返工，并导致工期拖延。鉴于此，项目部决定借助BIM技术相关内容通过建模做碰撞检查，以迅速找到碰撞点的解决方案，保证工作的顺利进行。按照此思路，项目组织技术人员逐步完成了各建筑物BIM建模，利用BIM系统导出的剖面图、局部管线排布图，完成预留洞口定位图及关键预埋，辅助出施工图，并围绕BIM模型结合项目各专业设计图纸，在整个施工阶段由工程部牵头项目各部门开展设计图纸问题审查、项目成本分析、安全和质量评估等。
项目实施的BIM技术用于碰撞检查的流程如下：成立BIM小组→整理规范要求（结合项目规范及原设计）、分专业建模→并成综合模型→分楼层、分专业碰撞检查→碰撞报告分析→优化调整→修订完成BIM模型→用于指导施工生产。
3 问题分析
项目碰撞检查的内容主要包括土建结构、电气、暖通设备安装和给排水等，各专业相互独立，局部交叉点较多，施工协调较困难。利用BIM技术，能从多角度立体观察各专业、各系统中存在的碰撞问题，通过优化调整，可提前发现复杂的交叉点，指导安排各专业施工，并且能够合理协调安排施工顺序，从而减少碰撞问题和不必要的返工。这不仅避免了材料浪费，还节省了人工费。
项目在利用BIM技术进行碰撞点检查时，发现的主要问题如下：
（1）管线与土建结构梁、柱的碰撞问题。结构未考虑预留孔，而机电安装管线尺寸较大，数量较多，加之梁尺寸过大，压缩了吊顶的内部空间，导致管线在入户时空间不够出现碰撞（见图1）。
图1 碰撞检查报告中管道与结构梁、柱碰撞
（2）机电专业水管、风管、桥架自身碰撞问题。开工前期，项目组织图纸会审时，发现各专业设计图未做充分的分层、分布协调，未考虑管道保温和吊架安装厚度，以及各系统间距，距墙、距板间距，局部交叉位置出现碰撞情况，需要协调解决（见图2）。
图2 碰撞检查报告中管道与风管碰撞
（3）空心砖砌筑隔断或结构墙体的预留孔洞问题。机电安装图纸与建筑图纸在设备位置管线洞口位置不协调，建筑图纸洞口位置不确定。这些需要后期凿墙施工，增加过梁，从而影响墙体的承载力，并且浪费人力、物力，造成施工成本的增加（见图3）。
图3 碰撞检查报告中管道与墙碰撞
（4）管道吊架的安全性校核。调整优化后与专业分包商进行吊架系统的荷载分析，以确保系统受力安全。
4 机电管道安装方案的优化调整
（1）安装顺序。先上再下，先大再小，先无压再有压。首先安装最上部的电气桥架，其次安装通风风管，再次安装消防系统，最后安装给水系统。
（2）布管顺序。首先，定位无压管道（雨水管和排水管），确保无压管道不上翻；其次，定位风管，由于风管较大，保证风管安装空间，若风管上方无排水管，应尽量保证风管靠近梁底安装，以优化吊顶内安装空间；再次，定位桥架和消防管道，确保桥架不在水管下方平行布置，防止水管漏水导致电线泡水；最后，定位给水管道，给水管道为有压管道，且管径较小，故最后考虑。
（3）管道安装协调避让原则。小让大，有压让无压，冷水让热水，低压让高压；通气管让水管，消防和电气桥架尽量分居两侧。
（4）施工过程中与监理和业主的协调优化。由于吊顶上管道排布空间净空不足50cm，管道碰撞协调较困难，经过与设计方协调，业主也同意局部吊顶位置可以由2.6m降至2.4m高处，从而降低了管线协调难度。
（5）合理布局，同时考虑现场施工难度，保证各个系统之间的间距，以及距墙、距板的距离，便于现场施工，考虑送风管道和热水管道的保温，以及各个系统吊架的安装距离。例如，项目规范要求电缆桥架顶距楼板底30cm，满足其安装和维护的空间，经多次与监理沟通，业主同意减少安装维护空间，满足10cm即可，这也极大地降低了管道排布的难度。空调风管在地上做好保温后再吊装，如果先吊装再做保温，则会受限于操作空间及施工速度。
（6）争取业主批复风管在现场加工非常重要，现场在安装风管先安装直管段，所有的变径、开口、弯头、阀门安装需要根据现场实际情况加工，避免加工出来的连接件因为现场的安装调整变动而连接不上，如果外包加工，在施工过程中将会十分被动。
方案优化调整情况见表1。
表1 方案优化调整情况
| 序号 | 问题 | 采用方法 | 优化调整 |
| 1 | 机电管道与结构的碰撞 | 建模完成后各专业利用BIM排查碰撞情况，讨论确定例如风管，是否需要穿结构（与设计方落实好开孔尺寸大小和位置）或者局部可以做翻弯处理。水管则需要预埋套管 | 专业工程师现场指导现场班组支模板时确定碰撞处需穿结构的尺寸大小和位置，如需要，做好预埋套管 |
| 2 | 机电管道与砖砌墙预留孔洞问题 | 建模完成后，BIM土建与机电融合确认孔洞位置，带轴线导出2D辅助图纸 | 专业工程师根据2D图纸轴线，现场指导施工各班组预留位置及标高 |
| 3 | 机电管道之间的碰撞 | BIM碰撞检查后按照小管道让大管道，有压管道让无压管道；冷水管道让热水管道；低压管道避让高压管道；空气管道避让水管道，消防和电气桥架尽量分居两侧的原则调整碰撞点 | 专业工程师根据平面交叉较多的位置，指导现场各班组确定管线标高及排布位置 |
| 4 | 机电管道吊架的安全性校核 | BIM模拟吊架的间距排布及位置。冲突位置是否可以吊架共享 | 协调机电专业分包商校核吊架的安全性 |
5 效益分析
（1）预见性分析解决碰撞问题。经过BIM建模，能够预先完成各管线的碰撞检查及调整，从而在施工时大幅减少停工返工，保证施工的连续性。
（2）施工过程中协调优化。通过BIM模型，能够进行有效的施工组织和计划，通过直观的交叉密集处的管道排布情况，各专业能够更好地协调同步，提前安排各施工班组熟悉图纸，优化施工工艺，保证施工的连续性。
（3）经济效益。本项目在楼层走廊处的管线排布密集，限于空间有限，通过BIM模型，发现机电安装吊架及吊顶吊架多数地方无法协调开，因此经过安全性校核，采取了吊架共享的方式，节约了人力、物力。
6 结语
综上所述，在房建施工过程中，许多2D平面图纸问题采用传统的人工方式审核是不容易发现的，但若能采用BIM技术，因其具有高度的3D可视化特点，在建筑工程施工中能够预先进行碰撞检查，并且在综合管线优化调整、净高检查、预留洞口定位、模拟高大支模、模拟二次结构施工方案和材料管控、3D技术交底、工程信息化管理、安全质量监管、成本控制、物资计划、变更统计、模拟施工进度等方面发挥重要作用，从而有益于项目各预定指标的达成，保障项目顺利履约。
参考文献
[1]潘刃．BIM技术在办公建筑设计及物业管理中的应用研究[D]．南宁：广西大学，2015.
[2]邵建锋．BIM技术在建筑安装工程中的应用[J]．中国高新科技，2017（12）：58-59.
（作者系中国电建市政建设集团有限公司工程师）
