基于BIM三维建模降低综合管线碰撞率

1、XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程基于BIM三维建模降低综合管线碰撞率XXX省建工集团有限责任公司XXX大学XXX国际校区二期工程QC小组一、工程概况本工程位于XXX市海州东路北侧，水月亭东路南侧，碧云南路东侧，环城东路西侧。总建筑面积约399300平方米，其中二期工程总建筑面积约289344平方米。项目主要建筑包括：东区书院乙、丙、丁，教学南区组团，教学北区组团，西区书院戊、教师公寓、教工活动中心、南校门等。二、QC活动概况本次QC活动于学术大讲堂2层开展，该层机电安装工程包含了建筑智能工程、电气工程、通风空调工程、给排水工程等。包含有风管、自喷管道、消火栓管道、桥架

2、、空调水管等，管线密集、系统庞大。本小组成立于XXX年3月13日，小组成员10人，活动时间为XXX年3月13日-XXX年5月20日。QC小组概况表 表1小组名称 XXX大学XXX国际学院二期工程QC小组 课题类型 攻关型课 题 基于BIM三维建模降低综合管线碰撞率 小组成员 10人成立时间 XXX年3月13日 小组注册号 ZJJGQC16-01活动时间 XXX年3月 XXX年5月 课题注册号 ZJJGQCK-01制表人：XXX 制表时间：XXX年3月13日小组成员概况 表2序号 姓名 性别 年龄 学历 职务 职称 组内分工1 XXX 男 48 本科 项目经理 教授级高工 组长、全面负责2 XX

3、X 男 37 研究生 项目总工程师 高工 目标实施、质量控制1 / 7XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程3 XXX 男 52 本科 项目副经理 工程师 目标实施、质量控制4 XXX 男 33 本科 技术负责人 工程师 技术指导5 XXX 男 34 本科 技术负责人 工程师 技术指导6 XXX 男 30 本科 施工员 工程师 资料收集、整理7 XXX 男 23 大专 机电质量员 助工 资料收集、整理8 XXX 男 24 研究生 技术员 助工 模型建立、指导9 XXX 女 21 大专 技术员 助工 模型建立、指导10 XXX 男 23 本科 机电施工员 助工 实施、总结制表

4、人：XXX 制表时间：XXX年3月13日制图人：XXX 制图时间：XXX年3月15日图1 QC小组活动日程安排计划网络图三、选择课题由于学术大讲堂涉及专业多、系统庞大、管线密集，在保证吊顶高度的情况下，如何合理进行管线密集区域多专业交叉的管线综合排布，降低碰撞率，提高工作效率，针对大讲堂管线综合排布的重点、难点进行分析，如图2所示：2 / 7XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程据统计，机电专 业主干管线安 装所占机电工 程份额70%基于BIM技术进 行机电MEP综 合管线深化理 论上可实现零传统人工进行深化完成后经检验 碰撞点还有144 个基于BIM三维建模降低综合管线碰

5、撞制图人：XXX 制图时间：XXX年3月17日图2：课题选定结论：因此我们确定“基于BIM三维建模降低综合管线碰撞率”为本次QC小组活动的课题。1、什么是BIM管线综合布置技术BIM管线综合布置技术是依靠计算机辅助制图手段，有条件的可以采用3D（三维图），在施工前对机电安装工程进行模拟施工完后的管线排布情况，即在未施工前先根据施工图纸在计算机上进行图纸“预装配”。经过“预组装”，施工单位可以直观地反映出设计图纸上的问题，尤其是发现在施工中各专业之间设备管线的位置冲突和标高重叠。根据模拟结果，结合原有设计图纸的规格和走向，进行综合考虑后，再对施工图纸进行深化，而达到实际施工图纸深度。应用“管线综

6、合布置技术”可极大缓解机电安装工程中存在的各种专业管线安装标高重叠、位置冲突的问题，不仅可以控制各专业和分包的施工工序，减少返工，还可以有效控制工程的施工质量与成本。2、BIM综合管线布置的技术特点应用BIM“管线综合布置技术”可以使各专业的施工单位和人员提前审图并熟悉图纸。通过这一过程，使施工人员了解设计意图，掌握管道内的传输介质及特点，弄清管道的材质、直径和截面大小，强电线缆与线槽（架、管）的规格、型号、弱电系统的敷设要求，明确各楼层净高，管线安装敷设的位置和有吊顶时能够使用的宽度及高度、管道井的平面位置及尺寸，特别要注意风管截面尺寸、位置、保温管道间距要求、无压管道坡度、强弱电桥架的间距

7、等。在实现机电工程总包的前提下，应用管线综合布置技术，才能做到合理选用综合支吊架；机电总包可以统筹安排各个专业的施工，而综合支吊架的最大的优点就是不同专业的管线使用一个综合支架，从而减少支架的使用量，合理利用建筑物空间，同时降低了施工成本。只有采用管线综合布置技术才能更好地进行综合支架的预先核算、计算和选择。3 / 7XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程四、现状调查传统的人工深化只能依靠设计院给的二维图纸通过技术人员的空间想象能力对各个专业的管线进行综合排布，不仅安装工程各专业之间容易发生碰撞，和建筑、装饰等专业也极易发生碰撞，造成工程返工，增加成本影响施工进度。深化效果

8、见下图3：图3：传统人工深化对比图传统人工深化后碰撞点从334个减少到144，剩余碰撞点比例为43.1%。通过revit软件进行模型的建立导入Navisworks软件进行碰撞检测，从碰撞检测中发现主要的碰撞问题分五大类：分别为标高性碰撞、路由性碰撞、制作工艺性碰撞、空间性碰撞、美观性碰撞；其中，前三者为可见性碰撞，后两者为预见性碰撞。 / 7XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程标高性碰撞路由性碰撞制作工艺性碰撞可见性碰撞空间性碰撞 美观性碰撞预见性碰撞图4：现状调查结果根据现场调查结果建立三维管综排布前MEP管线碰撞点问题频数统计表与统计图：MEP管线碰撞点问题频数统计表

9、（活动前） 表3序号 问题类别 频数 频率（%） 累计频率（%）1 标高性碰撞 61 42.3 42.32 路由性碰撞 42 29.2 71.53 制作工艺性碰撞 26 18 89.54 空间性碰撞 7 5 94.55 美观性碰撞 6 4 98.56 其他 2 1.5 1007 总计 144 100 100制表人：XXX 制表时间XXX年3月20日5 / 7 1 / 23XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程频数 频率98.5% 94.5%144100% N=14489.5%12080%71.5%9060% 42.3%6160 40%42263020%0撞碰性高标撞碰性由路

10、7 6性撞艺 碰工性作撞 空间制碰撞碰性观美2他其0%制图、制表人：XXX 制图时间XXX年3月20日图5：MEP管线碰撞点质量问题频数排列图（活动前）根据MEP管线碰撞点问题频数统计表（活动前）及MEP管线碰撞点质量问题频数排列图（活动前），可进行症结问题分析如下： 路由性碰撞、标高性碰撞、制作工艺性碰撞三个可见性碰撞所占总碰撞问题比为：42.3%+29.2%+18%=89.5%，为症结问题。 空间性碰撞和美观性碰撞两个预见性碰撞虽只占总碰撞问题的比例5%+4%=9%但这两个问题解决后：前者使得安装施工时减少各方协调，缩短工期；后者能够大大提高施工成果的美观性，提高客户满意度，提升品牌荣誉，

11、固将其纳入症结问题。五、设立目标如果142个症结问题全部得到解决，那么大讲堂2层MEP综合管线碰撞率为：（144-142）/334=0.6%。经本小组多次协商，由于可能在制作工艺性碰撞问题上出现无法全部解决的问题，故最终确定碰撞率目标值为3% ，如下图所示：XXX大学国际联合学院（XXX国际校区）二期施工总承包工程50%40%43.1%标高性碰撞61点路由性碰 30%其他2点撞42点20%10%0.00%3%实施前 实施后实施前 实施后144点制作工艺美观性碰 性碰撞26 撞6点点空间性碰撞7点制图人：XXX 制图时间：XXX年3月26日图6：目标制定柱状图六、原因分析我们QC小组于XXX年3

12、月28日在项目部会议室召开原因分析会，邀请集团公司BIM中心负责人、设计院、监理单位代表参加，对存在的问题进行讨论，进行原因分析，并进行整理归纳，绘制出关联图。通过关联图分析，共有末端因素8个：未加强质量教育工作面不足深化方法不当技术交底性及可参考性不足末端因素调研分析安装工艺不当美观性优化可依据的可视性不足构件制作参照依据不足质量体系不健全制图人：XXX 制图时间：XXX年4月2日图7：末端因素调研分析7 / 7平面图纸无法完整反映空间关系深化方法不当工作面不足 进场时间不可控安装工艺不当差标高设计不构件制作参完善 照依据不足各专业设计协调性差无制作样机单个班组占用 专检不严管线路由设计作业

13、面过多 考虑不周差安装误差较大美观性碰标高性碰撞路由性碰撞撞空间性碰撞制作工艺性碰撞超出规范限制技术交底针对性可可 各级质量控参考性不足空间外观无法协调差制意识薄弱无质量控制标准工人操作随意 操作方法不美观性优化可依当未加强质量教育责任制不明确质量体系不健全据可视性不足绘图人：XXX图8：关联图七、要因确认根据末端因素，绘制要因确认计划表，具体见下表要因确认计划表 表4序号末端因素 确认内容确认方法确认标准负责人 时间未加强质量教育是否全部经过教育培 训，工程对工艺是否了解现场验证 考核合格率100 %1 夏锦欢 XXX.4.6工作面不足现场可操作空间是否满足要求现场验证 考核合格率100 %

14、2 夏锦欢 XXX.4.6深化方法不当检查CAD深化图能否完整反映管综关系调查分析考核合格率100%3 XXX XXX.4.6技术交底 交底记4针对性及可参考性查看有无针对性交底记录调查分析录与影像资料XXX XXX.4.6不足 齐全安装工艺不当检查工人操作情况现场验证 安装合格率100 %5 魏达 XXX.4.10美观性优化可依据的可视性不足检查管线成型效果是否美观现场验证检查合格率100%6 魏达 XXX.4.25构件制作参照依据不足检查工人能否准确加工所需管件现场验证 检查合格率100 %7 XXX XXX.4.88质量体系不健全是否有完善的质量管理体系调查分析 质量体 系必须100%齐

15、全夏锦欢 XXX.4.6制表人：XXX 制表时间：XXX年4月8日我们QC小组成员对末端因素逐条进行要因确认，具体情况如下：确认一：末端因素1：未加强质量教育确认时间XXX.10.11 确认方法：考试测验法 负责人：夏锦欢通过现场检查摸底，抽查30工人，其中27位操作人员对机电安 确认过程 装质量要求及注意事项回答较好，仅有3人回答不完善，但基本满足要求，可见操作人员经培训，质量意识较强。确认结果 非要因确认二：末端因素2： 工作面不足确认时间XXX.10.11 确认方法：现场验证法 负责人：夏锦欢通过现场抽查，抽查20处施工点，其中18处作业面完全满足施 确认过程 工要求，1处基本能满足各专

16、业施工需求，仅1处无法保证暖通专业安装需求，不影响整体协调及美观性。确认结果 非要因确认三：末端因素3：深化方法不当确认时间XXX.10.11 确认方法：调查分析法 负责人：XXX通过调查分析一期工程管线综合排布采用二维CAD图纸共造 确认过程 成682个碰撞点，导致现场安装进度受限且多次出现拆除返工，造成较大人力、物力、财力的浪费。确认结果 要因确认四：末端因素4：为加强质量教育确认时间XXX.10.11 确认方法：调查分析法 负责人：XXX经过调查，本工程已由项目技术负责人编制机电安装技术交确认过程 底记录，但交底内容无法覆盖所有施工对象且缺乏操作性，造成部分专业及施工部位无法正常施工。确

17、认结果 要因确认五：末端因素5：安装工艺不当确认时间XXX.10.11 确认方法：现场验证法 负责人：魏达通过进场抽查，抽查20处施工点，其中18处工人操作工艺符合确认过程 设计和规范要求，仅有两处存在风管制作尺寸有所偏差，但不影响最终安装效果。确认结果 非要因确认六：末端因素6：美观性优化可依据的可视性不足确认时间XXX.10.11 确认方法：现场验证法 负责人：魏达确认过程 经过全面检查确认结果 要因确认七：末端因素7：构件制作参照依据不足确认时间XXX.10.11 确认方法：现场验证法 负责人：魏达经过全面检查，依据现有规范及相关标准，暖通专业存在确认过程 弯头无法按照设计尺寸要求加工，

18、各专业交叉部位难以有效避让，造成较大施工难度，严重影响施工进度及质量。确认结果 要因确认八：末端因素8：质量体系不健全确认时间XXX.10.11 确认方法：调查分析法 负责人：夏锦欢通过现场调查，本工程有相应的施工技术标准，有健全的质量确认过程 管理体系及质量保证体系，符合施工现场质量管理标准，有相应文字资料，并有质量总监签字确认。确认结果 非要因通过末端因素逐条确认，最终确定主要原因：技术交底构件制作参照依据 不足美观性优化可依据的可视性 不足针对性及可参考性不足图纸深化方法不当制图人：XXX 制图时间：XXX年4月12日图9：主要要因归纳图八、制定对策找到了问题的关键所在，小组针对分析整理

19、出来的4条要因，经过认真的讨论，对四大要因按照5W1H的原则，研究对策，制定目标，落实责任到人。对策程序图如图：对策制定程序01 02 03 04 05 06列出主要 原因针对要因广泛提出对策分析评价确 定对策设定对策目标制定对策措施按“5W1H”编制 对策表制图人：XXX 制图时间：XXX年4月23日图10对策制定程序图对策措施表 表5序号要因 对策 目标 措施地点负责人完成时间1、以人工深化后图纸为蓝本进1深化方法不当更换传统深化方法，基于BIM技术进行深化设计基于BIM技术进行图纸深化，有效降低标高、协调等碰撞问题行MEP管综模型搭建；2、根据三维可视初步调节管综；3、基于BIM平台输出

20、碰撞报告；4、根据碰撞检测报告，在三维环境下逐条进行碰撞消除5、循环3、4步骤，直至碰撞检测BIM办公室包嘉涛XXX年4 月24日报告显示碰撞为0。1、收集现场施工重难点2技术交底针对性及可参考性不足制作针对性较强且有利于被交底人员更快接受的“3D”技术交底通过“3D”技术交底，实现被交底人员能够完全掌握安装过程及技术要点2、针对每一重难点制作针对性3D形式文档或施工模拟动画等形式交底3、召集施工操作人员现场实地进行交底，及时解决交底问题；4、交底完成后随机调查被交底人员交底内容接受程度，循环施工现场陈星桉XXX年4 月24日步骤3，直至接受率达到100%。3美观性优化可依据的可视性不足通过基

21、于BIM技术的动画漫游形式，有效预见管线布置不合理、不美观，然后针对性优化设计着眼整体布局，通过预见性优化，实现MEP管线排布整体美观、合理，提升客户满意度1、基于BIM平台制作漫游动画；2、召开专项会议，基于漫游动画讨论管线排布待优化点及优化方案；3、依据会议确定方案进行美观性优化变更。BIM办公室项目会议室魏达XXX年4 月27日4构件制作参照依据不足参照相关技术标准，在满足规范条件下对传统管件进行优化设计，使之能够满足特定位置安装要求采用BIM技术，制作特定点特定管件信息构件，提供特定管件的制造依据，解决特殊点位碰撞问题1、统计特殊点位及其所需特殊管件尺寸信息；2、参照相关规范核对并筛选

22、可实施性点位构件；3、基于BIM技术进行特殊构件模型搭建、模拟、出图；4、将特殊构件制作交付相关班组进行构件制作。BIM工作室王昊楠XXX年4 月29日制表人：XXX 制表时间：XXX年4月25日九、对策实施1、制定降低MEP管线碰撞率PDPC图A1由人工进行初步深化A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 Z碰 特殊 制作制作基于BIM依据检基于BIM 交底、撞 点位 功能进 出 施特殊测报告平台进行 设计院 检 特殊 行漫游构件 图 工进行逐碰撞检测 审核 测 构件 动画进模型条碰撞并输出检信息统计 行美观消除测报告性优化若常规当仍有依据人工深化后的图纸进行 建模切换二维三维进行

23、管综调节B1可见性碰撞点时如有构件不满足规范要求C1D1交底无法满足施工要求时重复A5直至可制作针对A2A3B2见性碰撞点消除舍弃不满足规范要求C2D23D文档或 施工模拟 动画等形部分式交底制图人：XXX 制图时间：4月26日图11：降低MEP管线碰撞率PDPC图2、对策实施（1）实施一：针对深化方法不当经QC小组讨论，针对图纸深化方法不当可通过在建立模型的基础上根据二维图与三维图的切换查看并对比，进行三维管综的调节。收到设计院的图纸对其进行基础建模，针对建模中遇到的问题与设计沟通，设计回复后对进行模型修改与管综调节，管综调节完成后进行碰撞检测，结果如图9所示。可见通过管综的调节几乎可以将标

24、高性碰撞、路由性碰撞和制作工艺性碰撞规避。图12：管综调节通过二维三维一体化模式进行管道综合排布实现了可见性碰撞点的完全消除，已将碰撞点降低至18个碰撞率低至5.3%。MEP管线排布原则：l 压力管让自流管；l 管径小的让管径大的；l 易弯曲的让不易弯曲的；l 临时性的让永久性的；l 工程量小的让工程量大的；l 新建的让现有的；l 检修次数少的和方便的让检修次数多的和不方便的。（2）实施二：针对构件制作参考依据不足l 针对构件制作参考依据不足，将“制作工艺性”碰撞的26个点逐一确定其管件制作方法；l 依据相关规范及现有施工工艺与每个点管件制作方法进行比对，发现23个点为可操作点；l 搭建这23

25、个特殊管件模型，与管件制作班组讨论，逐一论证后出图。图13：特殊管件模型通过特殊管件制作23个制作工艺性碰撞点的完全消除。（3）实施三：针对美观性优化可以依据的可是性不足根据预建造完成的动画漫游，可直观形象的发现管线布局中的不美观，通过该方法6个美观性碰撞点的完全消除已将碰撞点降低至12个，碰撞率降低至3.6%图14：漫游图（4）实施四：针对技术交底性及可参考性不足针对技术交底性及可参考性不足，通过三维技术交底，实时与二维图进行对比，直观易懂。图15：二维三维对比图该部位楼层标高为8.950，梁高700，梁底标高为8.250，楼层净高为3.1米，吊顶标高为7.6，两根风管的尺寸分别为12506

26、30和1000800。通过这种针对性极强，同时交底形式具有良好的可视性、形象性，大大提高了交底效率，这种交底形式也得到了业主以及工人的一致好评。大讲堂二层7个空间性碰撞点的全部消除，至此，碰撞点降低至5个，碰撞率降低至1.4%。十、效果检查1、目标达成情况分析本次QC活动解决了各专业管线碰撞的问题，效果如表5所示：表5序号 问题类别 效果检查1 标高性碰撞2 路由性碰撞 完全消除3 协调性碰撞4 制作工艺性碰撞 消除23个碰撞点5 空间性碰撞 完全消除 6 美观性碰撞 完全消除7 其他8 总计共334个碰撞点，剩余5个，碰撞率降低至1.5%！制表人：XXX 制表时间：XXX年5月12日2、社会效益分析通过此次BIM技术在管线综合平衡中的应用，达到了目标设定情况，节约了费用、提高了安全性、缩短了工期，受到了业主和监理等单位的好评，提升了公司的社会形象和公众影响力。3、经济效益分析通过这种“预组装”的方式提前发现问题、解决问题、减少返工有效控制施工质量与成本。就经济效益来看对水暖电三个专业的综合管线排布原则为：水专业VS电专业 水专业VS风专业 电专业VS风专业1、水电碰撞水让电 1、水、风碰撞水让风； 1、电、风碰撞电让风2、电避让税依据常规的施工 2、风避让水依据常规的方法