BIM技术在医院项目管线施工过程中的应用研究

李建栋　杨震樱

摘要：BIM技术在医院项目和管线工程施工过程的应用研究，能提高医院项目管线施工质量，保证后期检修和维护效率。以某医院扩建工程为例，分析其管线工程的设计要求、施工环境和施工方法，提出BIM技术的应用规划，建立BIM技术应用流程，分专业总结BIM技术应用实践过程，以期BIM技术在管线工程的应用提供了一定的参考。

关键词：BIM技术;管线施工;医院项目

随着物质生活水平的提高，人们越来越注重身体健康和医疗资源。医院作为病患就诊与医护人员开展工作的基本场所，具有功能需求多样、建筑系统复杂、施工质量要求高的特点，因此对医院项目建设进行综合管理尤为重要。

BIM技术是收集并融合与建筑项目有关的各种数据的异性信息。由于其项目管理可协调、建设过程可模拟、施工方案可优化、建设信息可视化等优势，在医院项目建设管理中有非常重要的应用价值[1]。

1 BIM技术在医院项目中应用分析

BIM技术在医院项目中有了不少应用。美国加州太平洋医疗中心应用BIM技术，用原来的70%空间就实现90%的功能，提高了建筑平面的使用效率[2]。北京新天坛医院建设项目应用BIM技术进行碰撞检查与管线优化、三维可视化出图、机电系统校核等功能，大幅度的降低了成本[3]。根据医院的特殊性，研究者Michael Phiri[4]制定了医院项目BIM技术结合的应用路线图，提出了医院信息模型HIM（Healthcare Information Model）。BIM技术还可通过对整个项目进行三维立体化的展示，让医生、护士、运行维护等非建筑专业人员可以直观地了解建筑物的平面布局、管线走向和功能项目，从使用角度论证施工方案，提出施工建议，让项目建设和实施更有效。

2 BIM技术在管线工程施工中的应用要点

2.1 施工準备阶段的应用

在管线工程施工准备阶段主要应用可以分为基本建模、碰撞检查、管线综合三项。（1）基本建模。建模者把CAD图纸、施工组织设计、施工方案等既有的基本信息进行BIM数据的重建，根据自身经验对本专业的不合理的地方进行优化，保证施工能够顺利进行。（2）碰撞检测。完成了个专业BIM模型之后，按照统一制定的标高和轴网，通过软件如Revit中的“碰撞检查”功能，自动检测各专业之间的碰撞关系，方便施工人员判断和修改。（3）管线综合。在BIM碰撞检测后，在保证医院项目的特殊规范和要求的前提下，对全专业管线进行综合优化。管线综合时考虑专业施工和后期运维，能实现方便安装、易于调试检修的目的[5]。

2.2 施工组织阶段的应用

BIM技术在本阶段的应用主要包括材料管理、协调施工、信息交互等方面。（1）材料管理。医院项目管线专业较多，材料管理工作量大。BIM建模对材料参数定义，工程技术人员可以按专业、类型、规格、区域、进度等不同的需求进行提取，方便材料组织采购和应用管理[6]。（2）协调施工。基于BIM全专业模型的深化设计，能够减少60%以上的因沟通不及时而引起的返工整改[7]。对本专业技术人员进行的BIM可视化交底、指导施工，能够进一步提高施工质量和精度。（3）信息交互。在BIM技术的应用中，施工信息交互包含了专业间和部门间的交互。各专业和部门间通过BIM模型对施工过程中人工、材料、机械、技术、环境等方面的信息进行交流和跟踪记录，方便不同专业人员的了解，也有利于集成BIM竣工模型。

2.3 竣工运行阶段的应用

管线竣工后，如果将BIM模型和智能计算系统数据关联，可以直观的为机电设备安装和试运行提供信息反馈。此时的BIM模型就可以当作支撑医院硬件系统运行的大型数据库，是对机电和医疗各专业系统进行日常巡查、维护、检修的依据[8]。

3 项目案例

3.1 工程概况

某医院工程项目一幢九层框剪结构建筑，总建筑面积为18633.49平方米，包含地下室二层，建筑面积为4349.47平方米。本工程属于一类建筑，设计耐火等级一级，设计合理使用年限为50年，抗震设防烈度为七度，屋面防水等级为一级。管线工程主要布置在中间通道中。

3.2 管线工程施工难点

（1）管线系统多。管线工程包括给排水、暖通、电气三个专业。给排水专业分为生活给水、热水、排水等6个系统。暖通专业有各功能用房的空调、氧气、排风等5个系统组成。电气专业包含了照明、智能、病房呼叫等21个系统。各种系统分别由专业的分包单位完成。（2）管线施工难度。本工程与原病房相连，主体为框剪结构，部分采用了PC装配式和钢结构。在这些结构中，管线工程要采取套筒预埋、施工后结构开洞、预制时洞口预留、高强螺栓连接等配套施工方式，给施工提高了难度。管线施工单位要根据结构施工进行预判。（3）施工环境狭小。工程施工现场与建筑物占地面积比小于1∶3，材料堆场空间有限。东侧已建有投入使用的医院住院楼，施工现场的文明施工、噪声控制、粉尘控制、夜间施工等是本项目管理要点。因此管线工程尽量采用场外加工、现场装配施工的方法。

3.3 BIM技术应用方案设计

（1）BIM应用整体规划。虽然管线专业较多，从BIM技术应用成本角度出发，本项目对给排水全部专业、暖通全部专业和电气桥架部分进行BIM深化应用。在管线工程施工时，利用Revit等BIM软件的功能，根据不同专业的施工要求和实际情况，确定BIM技术应用精度等级。在人员投入方面，项目部成立由结构、给排水、暖通、电气四个专业BIM工程师组成的BIM应用小组。小组设置负责人1名，协同各专业之间的关系。派出给排水专业BIM工程师作为现场驻场代表，协调现场施工，收集施工信息。（2）应用流程。BIM技术的应用工作根据应用内容、工程精度、专业实际情况，事先统一协调，可以分楼层、房间展开。（3）关键点控制。建立楼层轴网：BIM建模以建筑施工图中的楼层和轴网为基础，建立BIM模型应用的标高和轴网，共享给各专业进行协同建模。各专业建模师在专业建模前，先要核对楼层和轴网，没有问题后方能开展本专业BIM建模工作。碰撞检测：碰撞检测包括专业内自我检测和综合检测。综合检测暴露BIM规划和分专业建模过程中的各种问题，通过专业统筹协调会，对BIM建模标准进行二次规划，在专业内调整碰撞的信息。管线综合：对专业内调整合格后的二次碰撞检测的深化调整。本次调整需要BIM应用小组负责人或BIM应用现场负责人根据各自情况跨专业优化。优化后的模型作为后期施工实施和运维管理的基础。

3.4 管线施工BIM实践

管线工程的BIM应用前，首先给暖通、电气、给排水三个系统给定一个空间区域（具体详见下表），精确定位管线的穿过各类墙体的位置、大小和形状。然后在进行分系统建模，减少碰撞和管综的工作量。

（1）暖通系统应用。暖通系统BIM技术应用前，首先检查系统的完整性、风管信息标注是否正确等信息。然后先统一布置风口，再进行绘制主风管、支风管，检查主风管是否和风口连接。风管布置以梁底标高为最高点进行布置。空调系统中还包括冷凝水的排水管。排水管布置考虑排水顺畅性和保温层的施工位置。暖通系统构件较大，本项目的构件采用工厂加工现场组装的模式施工。在实际施工中暖通系统BIM应用建模精度选择为LOD300。由专业工厂根据BIM出图自行进行深化设计。在工厂深化设计和现场组装前，项目BIM负责人利用BIM综合模型进行了两次技术交底。施工完成后BIM现场负责人对照深化设计图和现场情况，收集了风管的实际施工信息，保证后期快速维修。（2）电气系统应用。电气系统BIM技术应用分为强电桥架系统和弱电桥架系统。公共区域的电气桥架BIM应用精度为LOD300，施工过程中对装配式构件、设备机房和ICU病房进行BIM技术单独的应用，精度以LOD400为标准。医院项目的弱电系统较多，而且其弱電系统的高要求，为了避免电磁场效应，本项目对弱电桥架和强电桥架交接地方进行了重点审查。首先是通过BIM模型找出标出相应位置，然后组织各系统设计专业进行三维会审和现场修改。本工程调整强弱电交接5处，提高了后期弱电系统使用效果。其次通过三维模型，由专家圈出了检修意见，提供给装修设计单位进行检修孔的设计。本工程采用了装配式构件，其电气BIM技术应用是在管线综合图的基础上，与装配式构件结构统一深化设计，准确定位预埋管线，应用进度为LOD400。（3）给排水系统应用。本系统是BIM应用的重点，包括了喷淋、消火栓、生活给水、雨水、排水等系统。根据BIM应用整体规划按照“排水→雨水→喷淋→消火栓→生活给水”流程。其中医院项目专用的氧气系统和本环节的生活给水系统一起布置。给排水系统管线材料较多，丝扣、防护等加工工艺复杂，是发挥BIM技术的作用，建模精度按照LOD350为标准，并出具详细的加工图，提供给现场加工。

4 结语

本文针对医院项目的管线施工角度，首先分析BIM技术在国内外医院项目的应用和管线工程中的应用，结合某医院的实际情况，寻求BIM技术在该工程施工过程中的应用价值。然后经过规划、流程和标准的编制，展开BIM技术应用研究。最后从暖通、电气、暖通三个系统对管线综合、结构配合和现场施工进行了实践，解决了工程实际困难，具有一定的参考价值。下一步的工作将从细化的BIM建模、数据加工、信息反馈的流程建立体系，完善BIM技术在医院项目管线工程中应用体系。

参考文献：

[1]葛荻，姚雪梅.基于BIM技术下的医院基建管理初探[J].城市建筑，2019（03）：156157.

[2]Lostuvali B，Love J，Hazleton R.Lean enabled structural information modeling[M].IGIGlobal，2010.

[3]高明杰，何青.BIM技术在北京天坛医院工程项目管理中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2016，8（02）：3843.

[4]Michael Phiri.BIM in healthcare infrastructure：Planning，design and construction[M].London：Institution of Civil Engineers，2016.

[5]位阳.BIM技术在医院机电管线中的设计应用[J].建材与装饰，2020（09）：148149.

[6]王琛.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用研究[J].中华建设，2018（01）：148149.

[7]梁承龙.BIM技术在南宁某门诊综合楼的应用研究[J].工程技术研究，2019（15）：2021.

[8]张超.BIM技术在医疗建筑消防设施运维模型构建中的应用[J].工程与建设，2020（01）：8183.

基金项目：本文系浙江省教育厅高等学校访问学者教师专业发展项目《BIM技术在医院项目管线施工过程中的应用研究》研究成果之一（项目编号：FX2018111）