李建棟　楊震櫻

摘要：BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目和管線工程施工過程的應(yīng)用研究，能提高醫(yī)院項(xiàng)目管線施工質(zhì)量，保證后期檢修和維護(hù)效率。以某醫(yī)院擴(kuò)建工程為例，分析其管線工程的設(shè)計(jì)要求、施工環(huán)境和施工方法，提出BIM技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃，建立BIM技術(shù)應(yīng)用流程，分專業(yè)總結(jié)BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐過程，以期BIM技術(shù)在管線工程的應(yīng)用提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);管線施工;醫(yī)院項(xiàng)目

隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們越來越注重身體健康和醫(yī)療資源。醫(yī)院作為病患就診與醫(yī)護(hù)人員開展工作的基本場所，具有功能需求多樣、建筑系統(tǒng)復(fù)雜、施工質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，因此對醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行綜合管理尤為重要。

BIM技術(shù)是收集并融合與建筑項(xiàng)目有關(guān)的各種數(shù)據(jù)的異性信息。由于其項(xiàng)目管理可協(xié)調(diào)、建設(shè)過程可模擬、施工方案可優(yōu)化、建設(shè)信息可視化等優(yōu)勢，在醫(yī)院項(xiàng)目建設(shè)管理中有非常重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。

1 BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目中應(yīng)用分析

BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目中有了不少應(yīng)用。美國加州太平洋醫(yī)療中心應(yīng)用BIM技術(shù)，用原來的70%空間就實(shí)現(xiàn)90%的功能，提高了建筑平面的使用效率[2]。北京新天壇醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查與管線優(yōu)化、三維可視化出圖、機(jī)電系統(tǒng)校核等功能，大幅度的降低了成本[3]。根據(jù)醫(yī)院的特殊性，研究者M(jìn)ichael Phiri[4]制定了醫(yī)院項(xiàng)目BIM技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用路線圖，提出了醫(yī)院信息模型HIM（Healthcare Information Model）。BIM技術(shù)還可通過對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行三維立體化的展示，讓醫(yī)生、護(hù)士、運(yùn)行維護(hù)等非建筑專業(yè)人員可以直觀地了解建筑物的平面布局、管線走向和功能項(xiàng)目，從使用角度論證施工方案，提出施工建議，讓項(xiàng)目建設(shè)和實(shí)施更有效。

2 BIM技術(shù)在管線工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

在管線工程施工準(zhǔn)備階段主要應(yīng)用可以分為基本建模、碰撞檢查、管線綜合三項(xiàng)。（1）基本建模。建模者把CAD圖紙、施工組織設(shè)計(jì)、施工方案等既有的基本信息進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)的重建，根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)對本專業(yè)的不合理的地方進(jìn)行優(yōu)化，保證施工能夠順利進(jìn)行。（2）碰撞檢測。完成了個(gè)專業(yè)BIM模型之后，按照統(tǒng)一制定的標(biāo)高和軸網(wǎng)，通過軟件如Revit中的“碰撞檢查”功能，自動(dòng)檢測各專業(yè)之間的碰撞關(guān)系，方便施工人員判斷和修改。（3）管線綜合。在BIM碰撞檢測后，在保證醫(yī)院項(xiàng)目的特殊規(guī)范和要求的前提下，對全專業(yè)管線進(jìn)行綜合優(yōu)化。管線綜合時(shí)考慮專業(yè)施工和后期運(yùn)維，能實(shí)現(xiàn)方便安裝、易于調(diào)試檢修的目的[5]。

2.2 施工組織階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在本階段的應(yīng)用主要包括材料管理、協(xié)調(diào)施工、信息交互等方面。（1）材料管理。醫(yī)院項(xiàng)目管線專業(yè)較多，材料管理工作量大。BIM建模對材料參數(shù)定義，工程技術(shù)人員可以按專業(yè)、類型、規(guī)格、區(qū)域、進(jìn)度等不同的需求進(jìn)行提取，方便材料組織采購和應(yīng)用管理[6]。（2）協(xié)調(diào)施工。基于BIM全專業(yè)模型的深化設(shè)計(jì)，能夠減少60%以上的因溝通不及時(shí)而引起的返工整改[7]。對本專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行的BIM可視化交底、指導(dǎo)施工，能夠進(jìn)一步提高施工質(zhì)量和精度。（3）信息交互。在BIM技術(shù)的應(yīng)用中，施工信息交互包含了專業(yè)間和部門間的交互。各專業(yè)和部門間通過BIM模型對施工過程中人工、材料、機(jī)械、技術(shù)、環(huán)境等方面的信息進(jìn)行交流和跟蹤記錄，方便不同專業(yè)人員的了解，也有利于集成BIM竣工模型。

2.3 竣工運(yùn)行階段的應(yīng)用

管線竣工后，如果將BIM模型和智能計(jì)算系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，可以直觀的為機(jī)電設(shè)備安裝和試運(yùn)行提供信息反饋。此時(shí)的BIM模型就可以當(dāng)作支撐醫(yī)院硬件系統(tǒng)運(yùn)行的大型數(shù)據(jù)庫，是對機(jī)電和醫(yī)療各專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行日常巡查、維護(hù)、檢修的依據(jù)[8]。

3 項(xiàng)目案例

3.1 工程概況

某醫(yī)院工程項(xiàng)目一幢九層框剪結(jié)構(gòu)建筑，總建筑面積為18633.49平方米，包含地下室二層，建筑面積為4349.47平方米。本工程屬于一類建筑，設(shè)計(jì)耐火等級(jí)一級(jí)，設(shè)計(jì)合理使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為七度，屋面防水等級(jí)為一級(jí)。管線工程主要布置在中間通道中。

3.2 管線工程施工難點(diǎn)

（1）管線系統(tǒng)多。管線工程包括給排水、暖通、電氣三個(gè)專業(yè)。給排水專業(yè)分為生活給水、熱水、排水等6個(gè)系統(tǒng)。暖通專業(yè)有各功能用房的空調(diào)、氧氣、排風(fēng)等5個(gè)系統(tǒng)組成。電氣專業(yè)包含了照明、智能、病房呼叫等21個(gè)系統(tǒng)。各種系統(tǒng)分別由專業(yè)的分包單位完成。（2）管線施工難度。本工程與原病房相連，主體為框剪結(jié)構(gòu)，部分采用了PC裝配式和鋼結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)中，管線工程要采取套筒預(yù)埋、施工后結(jié)構(gòu)開洞、預(yù)制時(shí)洞口預(yù)留、高強(qiáng)螺栓連接等配套施工方式，給施工提高了難度。管線施工單位要根據(jù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行預(yù)判。（3）施工環(huán)境狹小。工程施工現(xiàn)場與建筑物占地面積比小于1∶3，材料堆場空間有限。東側(cè)已建有投入使用的醫(yī)院住院樓，施工現(xiàn)場的文明施工、噪聲控制、粉塵控制、夜間施工等是本項(xiàng)目管理要點(diǎn)。因此管線工程盡量采用場外加工、現(xiàn)場裝配施工的方法。

3.3 BIM技術(shù)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

（1）BIM應(yīng)用整體規(guī)劃。雖然管線專業(yè)較多，從BIM技術(shù)應(yīng)用成本角度出發(fā)，本項(xiàng)目對給排水全部專業(yè)、暖通全部專業(yè)和電氣橋架部分進(jìn)行BIM深化應(yīng)用。在管線工程施工時(shí)，利用Revit等BIM軟件的功能，根據(jù)不同專業(yè)的施工要求和實(shí)際情況，確定BIM技術(shù)應(yīng)用精度等級(jí)。在人員投入方面，項(xiàng)目部成立由結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣四個(gè)專業(yè)BIM工程師組成的BIM應(yīng)用小組。小組設(shè)置負(fù)責(zé)人1名，協(xié)同各專業(yè)之間的關(guān)系。派出給排水專業(yè)BIM工程師作為現(xiàn)場駐場代表，協(xié)調(diào)現(xiàn)場施工，收集施工信息。（2）應(yīng)用流程。BIM技術(shù)的應(yīng)用工作根據(jù)應(yīng)用內(nèi)容、工程精度、專業(yè)實(shí)際情況，事先統(tǒng)一協(xié)調(diào)，可以分樓層、房間展開。（3）關(guān)鍵點(diǎn)控制。建立樓層軸網(wǎng)：BIM建模以建筑施工圖中的樓層和軸網(wǎng)為基礎(chǔ)，建立BIM模型應(yīng)用的標(biāo)高和軸網(wǎng)，共享給各專業(yè)進(jìn)行協(xié)同建模。各專業(yè)建模師在專業(yè)建模前，先要核對樓層和軸網(wǎng)，沒有問題后方能開展本專業(yè)BIM建模工作。碰撞檢測：碰撞檢測包括專業(yè)內(nèi)自我檢測和綜合檢測。綜合檢測暴露BIM規(guī)劃和分專業(yè)建模過程中的各種問題，通過專業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)會(huì)，對BIM建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二次規(guī)劃，在專業(yè)內(nèi)調(diào)整碰撞的信息。管線綜合：對專業(yè)內(nèi)調(diào)整合格后的二次碰撞檢測的深化調(diào)整。本次調(diào)整需要BIM應(yīng)用小組負(fù)責(zé)人或BIM應(yīng)用現(xiàn)場負(fù)責(zé)人根據(jù)各自情況跨專業(yè)優(yōu)化。優(yōu)化后的模型作為后期施工實(shí)施和運(yùn)維管理的基礎(chǔ)。

3.4 管線施工BIM實(shí)踐

管線工程的BIM應(yīng)用前，首先給暖通、電氣、給排水三個(gè)系統(tǒng)給定一個(gè)空間區(qū)域（具體詳見下表），精確定位管線的穿過各類墻體的位置、大小和形狀。然后在進(jìn)行分系統(tǒng)建模，減少碰撞和管綜的工作量。

（1）暖通系統(tǒng)應(yīng)用。暖通系統(tǒng)BIM技術(shù)應(yīng)用前，首先檢查系統(tǒng)的完整性、風(fēng)管信息標(biāo)注是否正確等信息。然后先統(tǒng)一布置風(fēng)口，再進(jìn)行繪制主風(fēng)管、支風(fēng)管，檢查主風(fēng)管是否和風(fēng)口連接。風(fēng)管布置以梁底標(biāo)高為最高點(diǎn)進(jìn)行布置。空調(diào)系統(tǒng)中還包括冷凝水的排水管。排水管布置考慮排水順暢性和保溫層的施工位置。暖通系統(tǒng)構(gòu)件較大，本項(xiàng)目的構(gòu)件采用工廠加工現(xiàn)場組裝的模式施工。在實(shí)際施工中暖通系統(tǒng)BIM應(yīng)用建模精度選擇為LOD300。由專業(yè)工廠根據(jù)BIM出圖自行進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。在工廠深化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場組裝前，項(xiàng)目BIM負(fù)責(zé)人利用BIM綜合模型進(jìn)行了兩次技術(shù)交底。施工完成后BIM現(xiàn)場負(fù)責(zé)人對照深化設(shè)計(jì)圖和現(xiàn)場情況，收集了風(fēng)管的實(shí)際施工信息，保證后期快速維修。（2）電氣系統(tǒng)應(yīng)用。電氣系統(tǒng)BIM技術(shù)應(yīng)用分為強(qiáng)電橋架系統(tǒng)和弱電橋架系統(tǒng)。公共區(qū)域的電氣橋架BIM應(yīng)用精度為LOD300，施工過程中對裝配式構(gòu)件、設(shè)備機(jī)房和ICU病房進(jìn)行BIM技術(shù)單獨(dú)的應(yīng)用，精度以LOD400為標(biāo)準(zhǔn)。醫(yī)院項(xiàng)目的弱電系統(tǒng)較多，而且其弱電系統(tǒng)的高要求，為了避免電磁場效應(yīng)，本項(xiàng)目對弱電橋架和強(qiáng)電橋架交接地方進(jìn)行了重點(diǎn)審查。首先是通過BIM模型找出標(biāo)出相應(yīng)位置，然后組織各系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)行三維會(huì)審和現(xiàn)場修改。本工程調(diào)整強(qiáng)弱電交接5處，提高了后期弱電系統(tǒng)使用效果。其次通過三維模型，由專家圈出了檢修意見，提供給裝修設(shè)計(jì)單位進(jìn)行檢修孔的設(shè)計(jì)。本工程采用了裝配式構(gòu)件，其電氣BIM技術(shù)應(yīng)用是在管線綜合圖的基礎(chǔ)上，與裝配式構(gòu)件結(jié)構(gòu)統(tǒng)一深化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確定位預(yù)埋管線，應(yīng)用進(jìn)度為LOD400。（3）給排水系統(tǒng)應(yīng)用。本系統(tǒng)是BIM應(yīng)用的重點(diǎn)，包括了噴淋、消火栓、生活給水、雨水、排水等系統(tǒng)。根據(jù)BIM應(yīng)用整體規(guī)劃按照“排水→雨水→噴淋→消火栓→生活給水”流程。其中醫(yī)院項(xiàng)目專用的氧氣系統(tǒng)和本環(huán)節(jié)的生活給水系統(tǒng)一起布置。給排水系統(tǒng)管線材料較多，絲扣、防護(hù)等加工工藝復(fù)雜，是發(fā)揮BIM技術(shù)的作用，建模精度按照LOD350為標(biāo)準(zhǔn)，并出具詳細(xì)的加工圖，提供給現(xiàn)場加工。

4 結(jié)語

本文針對醫(yī)院項(xiàng)目的管線施工角度，首先分析BIM技術(shù)在國內(nèi)外醫(yī)院項(xiàng)目的應(yīng)用和管線工程中的應(yīng)用，結(jié)合某醫(yī)院的實(shí)際情況，尋求BIM技術(shù)在該工程施工過程中的應(yīng)用價(jià)值。然后經(jīng)過規(guī)劃、流程和標(biāo)準(zhǔn)的編制，展開BIM技術(shù)應(yīng)用研究。最后從暖通、電氣、暖通三個(gè)系統(tǒng)對管線綜合、結(jié)構(gòu)配合和現(xiàn)場施工進(jìn)行了實(shí)踐，解決了工程實(shí)際困難，具有一定的參考價(jià)值。下一步的工作將從細(xì)化的BIM建模、數(shù)據(jù)加工、信息反饋的流程建立體系，完善BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目管線工程中應(yīng)用體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛荻，姚雪梅.基于BIM技術(shù)下的醫(yī)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技術(shù)在北京天壇醫(yī)院工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016，8（02）：3843.

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

[5]位陽.BIM技術(shù)在醫(yī)院機(jī)電管線中的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].建材與裝飾，2020（09）：148149.

[6]王琛.BIM技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用研究[J].中華建設(shè)，2018（01）：148149.

[7]梁承龍.BIM技術(shù)在南寧某門診綜合樓的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2019（15）：2021.

[8]張超.BIM技術(shù)在醫(yī)療建筑消防設(shè)施運(yùn)維模型構(gòu)建中的應(yīng)用[J].工程與建設(shè)，2020（01）：8183.

基金項(xiàng)目：本文系浙江省教育廳高等學(xué)校訪問學(xué)者教師專業(yè)發(fā)展項(xiàng)目《BIM技術(shù)在醫(yī)院項(xiàng)目管線施工過程中的應(yīng)用研究》研究成果之一（項(xiàng)目編號(hào)：FX2018111）