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摘要：随着社会经济和科技的不断发展，建筑招标单位对施工提出了更高的要求，需要不断优化工程技艺提升施工质量。借助BIM技术的可视化模型，可以将建筑设计、实际施工和后期维护有机结合，实现机电施工全方位的监管功能。利用BIM系统中的自我查漏和优化技术，可以帮助设计人员快速定位方案中的不足之处，更有针对性地展开优化工作。
关键词：BIM技术；机电工程；模块化
1 BIM技术与模块化建造
BIM技术是将工程项目的各种相关信息集成于数字化参数模型中的数据化工具，涉及项目策划、设计、建造、运营和维护全生命周期，从而使工程技术人员能对各种建筑信息作出正确理解和及时反馈。建筑业的智能化离不开数字化，而数字化的原型就是BIM模型，故BIM技术是数字技术在建筑业中的直接应用。
模块化建造是传统施工的改进优化，通过对各专业、工序进行有效分配与结合，将在加工厂制作的模块组运输至现场，然后通过吊运设备等进行组装，施工理念类似于“搭积木”。
2 模块化建造流程
基于BIM技术的机电模块化建造是集管道工厂化预制、现场装配式安装于→体的一种先进施工方式，其工作流程为：搭建机电设计模型→管线综合优化→机电模块管道分段→模块虚拟加工与拼装→模块编码→组合支吊架系统→生成加工图及材料表并下料→工厂预制及模块组合拼装→现场安装、模块连接。
2.1 机电设计模型建立及管线综合优化
根据设计院建筑、结构、机电图纸，利用Revit软件创建三维模型，对厂家提供的机组、阀门、管道附件等进行1∶1精确建族。针对不同专业系统管道、附件分别设置不同颜色并列出管道系统颜色对应表，避免后期深化过程中出现系统不对应、材料不匹配等错误。
精细化三维模型搭建完成后，综合考虑规范要求、施工现场操作空间、管道支吊架设置、净高要求、整体观感效果等，对管线排布进行综合优化。
2.2 机电模块管道分段
机房管综深化完成后，最主要的限制条件包括预制加工半成品管组的搬运、吊装、就位、组装等，分段时需综合考虑管道连接方式、材质要求等现场施工因素，对于优化后综合管线进行分段的原则如下。
1）在条件允许情况下，管段构件应尽量减少分段，避免接驳点过多导致渗漏隐患增加；但也不能一味减少管段构件分段，需考虑工厂加工能力、模块组质量、现场吊装和尺寸大小等因素。
2）半成品管段运输及现场吊装是管道分段方案需考虑的重中之重，加工厂至施工现场间道路的宽度、限高、转弯半径等因素均能成为管道构件分段的限制条件。
3）模块化安装现场首选综合支吊架，因此管道综合支吊架布置应先于管道分段方案确定。为使接驳点牢固可靠，建议每个接驳点前后1m范围内加设支吊架。
4）管道构件分段预制完成后，应对每段管道使用二维码技术进行标识，让每个管段具有独一无二的“身份证”。需要注意的是，在BIM建模阶段、工厂化预制阶段、现场装配安装阶段二维码所包含的信息应保证全过程一致。
2.3 模块化机电系统虚拟加工与拼装
为使加工厂预制加工的管道能在现场实现精准组装，可通过BIM技术实现管段拼装的虚拟仿真预演。通过在计算机中模拟模块组、支吊架等部分的先后施工顺序，提前发现组装过程中工序的不合理之处与现场操作的困难节点。另外通过观看模拟安装视频也是对现场工人的一种交底方式。
2.4 加工图及材料清单生成
综合考虑上述原则，明确管道分段方案后，在三维模型中确定管道尺寸、空间位置及综合支吊架定位，直接利用BIM软件对模型进行泵（机）组模块加工图、管道预制加工图、风管桥架预制加工图、支吊架预制加工图的绘制，并由软件自动生成相应的材料加工料单。
2.5 工厂化预制及模块化拼装
在专业化加工车间利用全自动生产线统一进行管道预制加工、风管桥架预制加工、支吊架加工等生产环节。预制加工主要原则如下。
1）加工过程中充分考虑预制、运输、吊运、安装等因素，确保预制率能达到85%以上。针对接驳点较多、预制加工难度大的管段，应由现场作业人员对土建空间进行实地测量，考虑土建误差后在现场加工棚实现集中加工预制。
2）管道支吊架预制时，应对现场土建实际误差进行实地测量，建议采用三维放样机器人，将采集的点云模型与BIM模型进行拟合，找出误差点，在现场安装时及时进行调整。
3）结合加工生产车间与项目工地之间的道路运输状况及现场搬运、组装的场地条件，在加工厂进行预制加工时应充分考虑管道直径大小及弯头设置，并提前与设计院沟通协商以预留足够的吊装孔洞空间。
2.6 现场安装与模块拼接
现场装配阶段应由项目技术负责人编写专项施工方案，对安装班组进行虚拟仿真模拟视频交底，强调装配过程中的关键施工顺序，以降低现场装配时发生错误的几率。预制装配关键点包括以下方面。
1）预制管组吊装前应对选择的吊装方案进行受力校核计算。
2）第1组装配时应严格按照深化设计图纸的位置进行就位安装，否则将影响与后续相连的管段组，造成累积误差不断变大。每完成一组装配须进行安装点位校核，针对出现的安装误差，项目管理人员应及时分析问题原因并进行相应调整。
3）现场每装配完成一段管道，技术人员要及时扫描管段上的二维码更新其数据信息，保证整个施工过程中信息一一对应，避免因交叉施工等原因造成安装错误。
3 工程实例
3.1 工程简介
某商贸中心综合服务大楼占地总面积1.2万m2，地下部分为汽车车库和设备用房；地上部分首层为金融中心，主要包括银行和保险公司营业点；2层以上为物流信息平台、网络数据控制中心等。
3.2 工程重难点
设备基础尺寸、标高、纵横向位置偏差较大，基础精度要求较高；管线系统繁杂，涉及专业较多，交叉施工配合困难；对实现模块化建造的BIM深化精度要求较高，并需考虑预留合理的检修空间。
3.3 模块化建造应用
本工程深化设计采用Revit系列软件，直观体现三维建筑模型，并对管道进行合理分段，导出加工图纸供工厂预制化生产，拼装成模块组后运送至项目现场，进行装配式安装。
3.3.1 导出加工图
管道预制加工过程中图纸设计主要基于Revit、Magicad、CAD、Navisworks、Inventor等BIM软件对管道进行深化优化，综合考虑现场施工因素确定管道最合理的空间排布，对管道、管件等位置加以精准定位，以便于工厂进行预制加工。
深化小组出具的预制加工图应图面整洁、数据详实，清晰标注各管段及组件信息，并采用二三维空间剖面组合、细部节点大样图等明确预制加工管段在空间上的定位，如有必要可在旁边加以文字说明，以方便工人理解设计意图，从而达到通过加工图指导现场施工的目的。
3.3.2 预制加工组装
根据装配施工图纸，提前对运至现场的管段、阀门等组装成独立的管道组件，便于后期统一吊运安装。按装配图纸对其进行分类、编号后集中运输到现场安装。
3.3.3 现场组装运输
为防止管道模块被破坏，一般采用吊装带与管段模块绑扎，吊装带再与倒链连接的方式，管段模块安装到位后及时用螺栓与水泵进行固定连接。
模块整体搬运前应确保运输通道前后平整畅通，设备基础用枕木垫平，方便搬运；搬运过程中，模块组应保持匀速行进，保证运输平稳进行，避免模块组各构件间的相对位置发生偏移。
4 效益与总结
基于BIM技术的机电工程数字化、模块化建造应用，对于提高机电管线施工质量、施工生产效率、材料利用率、施工安全水平，降低对施工技术人员的依赖性、部分施工环节对人体的损害、人工投入，实现自动化生产、预制加工、绿色建造和节能减排具有重要意义，在国家政策支持下可有效推动我国建筑业的转型升级。
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