基于地下室管线装配施工的BIM建模优化设计技术

李晓宇

(中国十五冶金建设集团有限公司，湖北 武汉 430075)

黄石科创项目1期地下室总建筑面积约8 217 m2，分3个防火分区。地下室西侧为2#科创大厦，东侧为3#酒店式公寓，2#楼地下部分为剪力墙结构，3#楼地下为框架结构。

地下室机电主要涉及12个系统：暖通(空调水系统、送风系统、排风系统)，电气(强电、消防强电、照明、弱电、消防弱电)，给排水(给水系统、排水系统、消防系统、喷淋系统)，以下就BIM模型在项目的主要应用情况进行介绍。见图1。

A-消防；
B-给水；
C-送风；
D-配电；
E-排风图1 地下室机房泵房分布示意图Fig.1 Arrangement of computer and pump rooms in the basement

1.1 地下室机电各系统分布情况说明

1.1.1 暖通

地下室西侧大送风机房(61.23 m2)位于2#楼地下室西侧，1#汽车坡道下方，走2#楼北侧主管廊，主要为2#楼提供新风。东侧送风机房位于3#楼东北侧，为3#楼提供新风。

西侧排风机房位于2#楼东侧，走2#楼东侧车道，主要为第一、第二防火分区提供排风和排烟，第一防火分区包括配电房、中心配电房、2#楼北侧主管廊，第二防火分区主要为汽车道和停车区东侧排风机房位于地下室东侧，为第三防火分区提供排风和排烟。

空调水管道从北侧预留洞进入地下室，经2#楼北侧主管廊进入空调井。

1.1.2 电气

高压由地下室南侧进户，高压桥架走2#楼东侧车道进入配电房与中心配电房。

出线强电与消防桥架走2#楼北侧主管廊进入2#楼配电间及消防泵房，走2#楼南侧车道从地下室西南角出户进入1#展厅，走2#楼东侧车道进入3#楼配电间，零星潜水泵、消防配电箱及充电桩。

弱电从地下室西北角或西南角进户，弱电及消防弱电桥架沿2#楼电梯厅，2#楼北侧主管廊或2#楼南侧车道分别进入配电间。

1.1.3 给排水

消防及喷淋系统从消防泵房出发走2#楼北侧主管廊，在管廊处进入管井，前往1#展厅的消防管道走2#楼电梯厅，2#楼南侧车道出户，地下室消防管道沿主车道形成环网，前往2#楼3#楼报警阀间的喷淋管道走2#楼电梯厅，2#楼南侧车道、2#楼东侧车道。

2#楼喷淋报警阀间负责2#楼、地下室2区，3区喷淋，主管走2#楼南侧车道，2#楼东侧车道。3#楼喷淋报警阀间负责3#楼喷淋。

1.2 管综排布

管综叠图复杂度见图2。

管综叠图区域复杂度：A区域(多)，B区域(中)，C区域(少)图2 管综叠图复杂度示意Fig.2 Diagram of the complex pipelines

2#楼北侧主管廊见图3，该处为地下室管综的重点，也是难点，管廊宽度2.1 m，高度3.6 m，共有暖通专业5根、电气专业5根、给排水管道干管10根。具体见表1。

2#楼北侧管廊电井入口及电梯厅北侧截面图3 2#楼北侧管廊剖面2及电梯厅北侧三维视图Fig.3 Pipe rack section 2 of north building 2# and 3D view of north elevation entrance

表1 潜在滑体力学参数采用值Tab.1 Adopted mechanical parameters of potential landslide

排布原则：

(1)竖直排布：通风管道最优先，贴主梁底，同向同位电专业桥架高于水管道，竖直间距预留水支管上返空间，优先考虑使用综合支吊架；

(2)水平排布：根据走向顺向排布，以最少碰撞决定方案；

(3)净高要求：所有公共区域(走廊、走道、车道)以不低于2.2 m排布，室内按可能的最高净空排布；

(4)因支吊架排布设计涉及到分析软件，不在该文做详细说明。

1.3 管综排布统计

净高分析统计见表2(考虑支吊架后的最低高度向下取整)。

表2 净高分析统计Tab.2 List of the net heights

管综的优化结果：

经过管综排布，大部分的管线走向都得到了优化，各区域均能满足之前设置的净高要求，其他存在低于2 m的区域还有可以改善的空间。

主要存在的问题：

(1)2#楼北侧管廊管线密集，施工紧密，不利于管道施工，更不利于支吊架的布置，也将会影响抗震设计的施工，影响后期检修。局部管道净高要求严重不满足，影响观感和安全。

(2)供配电室受排风系统布置的影响，电桥架净高低，存在一定的安全隐患，影响工作人员的安全操作。

1.4 BIM模型漫游视图

BIM模型漫游见图4。

2#楼北侧管廊(管线多，施工困难)

消防泵房示意图

2#楼南侧车道与电梯厅南侧交叉处

2#楼东侧车道(存在桥架高度低问题)图4 BIM模型漫游Fig.4 BIM model roaming

2.1 地下室结构施工模拟

该工程地下室结构复杂，预留洞口多，施工难度大，同时对质量及预埋精度要求高。BIM团队对地下室构件进行精准建模，模拟关键节点施工工艺，提前发现设计不合理问题。其中，通过对坡道处进行施工模拟，发现2#汽车坡道净空高度不足，经与设计院协调提前解决了问题，避免了后期返工。

2.2 机电深化设计

机电工程在安装前充分考虑各专业管道的施工要求、管道分层、净高控制及支架选型等各种因素，制定适合该项目的“管线布置原则”。在该项目地下室管线密集的车道区域，虽然管综后可以将净高控制在合理的2.3 m以上，但管线在通过防火卷帘时发现，卷帘上方空间仍不满足管线穿越的最小要求，必须要变更路由。为了便于BIM成果落地，项目机电管理部在施工前对各专业队伍进行集中交底，利用BIM输出可指导施工的三维图、剖面图输出，确保了现场安装有据可依，责任清晰可见。

经过综合分析，对于地下室综合管线这一较为复杂的子项，BIM技术在应用上比传统技术更加深入和直观，优化效果更加明显，同时也为现场施工以及管理提供依据，提高工程施工质量，减少返工，增加项目效益。

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