合肥离子医学中心工程项目
工程概况：
合肥离子医学中心建设工程作为综合性国家科学中心七大创新平台之一，是国内首次引进瓦里安质子治疗系统的医学建设项目。旨在引进国际尖端医疗设备，用于临床治疗，打破国外质子治疗技术垄断，让高端医疗装备惠及我国更多癌症患者。
合肥离子医学中心项目地块位于合肥高新产业开发区燕子河路以南、长宁大道以东、习友路以北、石莲南路以西。项目占地面积46214平方米，总建筑面积约33687平方米，系框架—剪力墙体系，地下一层，地上三层，建筑高度为23.2米。项目建设具有精度高、难度大的特点，差别沉降必须 <0.2mm/年，建筑振动速率不超过100μm/s，防辐射混凝土厚度高达4.6m。本项目涉及防辐射混凝土内的机电管线预埋，难点众多。具有“精预埋”“大体量”“密排布”“高要求”等特点。
工程重难点：
质子治疗设备的安装对于机电管线出墙点位精度要求高，偏差<5mm，必须满足钢结构预埋件精度要求（预埋埋件水平精度±5mm，中垂直精度±2mm）；项目涉及的机电管线系统繁多复杂，包括工艺冷却水、技术气体、送排风等多达35个子系统，管道预埋长度越达到50km；同时，单位体积内防辐射混凝土中的机电管道排布密集，密集区平均每平方米内含0.6m2的管道；此外本项目机电管线安装也有许多特殊要求：瓦里安设备管道中心间距不小于最大管径3倍，管线弯头不少于2个，不大于4个，弯曲半径500mm等。
BIM应用目标：
通过深化设计：
1.完成质子区大体积防辐射混凝土内超大体量预留预埋的机电管线的建模，按防辐射及后期使用要求，对管线模型进行综合排布，确保碰撞消除，控制弯头数量，精准定位出墙点，保障质子治疗设备的安装条件；
2.对质子区大体积防辐射混凝土内复杂机电管线预埋施工进行模块化施工指导，对复杂节点进行模块拆分，通过BIM技术等比例进行复杂节点的建模出图，再进行预制吊装的模拟，对现场施工进行更直观和更精准的指导，保障了复杂节点的安装质量；
3.对质子区预埋精度极高的机电管线进行精确化指导，如校准管等，通过revit配合工业级软件Inventor对校准管异形切口进行深度加工，保障异形切口的制作与安装及现场安装定位；
4.对制冷机房的水泵泵组进行预制模块安装，交叉土建机电施工，缩短工期，提升质量；
5.利用BIM技术对现场安装施工要点进行可视化交底，制作规范节点模型，辅助现场交底查验，提升安装质量；
6.利用三维扫描技术，对质子区现场预留预埋的机电管线进行复核，消除人为复核偏差，确保机电管线预埋精度复核质子治疗设备安装要求，在混凝土浇筑前，对比核查现场施工与模型不一致，排查遗漏与误差，完全排除施工错误，为项目建设提供更进一步的技术保障；
7.利用BIM技术优化机电管线综合排布，提升美观度，减少拆改，控制成本，为工程建设管理增值。
应用点及效果：
本项目的大体积防辐射混凝土墙十分厚实，部分区域厚度达6m，并且为满足防辐射要求不能对混凝土内机电管线二次拆改，因此必须一次预埋正确是所有机电管道安装所必须面临的一个大前提。于此，总承包团队合理利用BIM，顺利完成所有机电管道的预埋。以下是本项目BIM技术在机电管道安装方面的各项应用成果。
2.1 大体量高密度特殊管道预埋
由于大体积混凝土内机电管道系统复杂数量巨多，且有各种特殊要求，因此在现场实际施工前，总承包团队绝对使用试块模拟，来验证BIM指导施工的可行性。按照“试块模拟-施工模拟-大面积模块化施工”的思路，即试块的制作方式将应用到质子区的大面积施工。
2.1.1 试块模拟
试块的制作，严格按照BIM精细化建模的要求，根据设计图纸，在确保出墙点位不变的原则下，对内部管道进行细致优化。
图2.1.1-1 试块三维模型
如图2.1.1-1所示，BIM模型将管道材料、系统分类、连接方式、弯头尺寸等等细节信息全部反映，同时支架的制作也给管道固定提供充足依据。出图采用“三视图+三维视图”结合的方式，全方面展现管道的尺寸大小、系统管材以及详细的空间定位信息，确保现场精准施工的精确依据，如图2.1.1-2所示。
图纸截图图纸截图图纸截图 
图2.1-2 试块平面出图
如图2.1.1-3所示，现场根据BIM指导施工，完成试块的制作，通过三维扫描技术复核施工质量，与模型重合率达95%，出墙点位误差小于3mm。
图2.1.1-3 现场试块制作
试块的完成，验证“模型先行，模型指导施工”在防辐射混凝土项目可行性的同时，也确定了大面积施工的方法，为接下来大面积施工提供了正确的理论与经验。
2.1.2 大面积模块化施工
试块方案验证完毕后，项目利用BIM精细化建模，采用“场外预制模块-吊装-落地固定”的流程进行管道的安装。“模型先行，指导施工”的应用方法使得项目提前排除错误与消除困难，在完全符合技术要求的前提下，一次成型，大大缩减拆改成本以及施工工期，为施工提供了极大便利。
图2.1.2-1 现场实际施工
2.2 高精度管线预埋
本项目建设设计高精尖的质子治疗设备安装，因此在机电管线的预埋上，也同样需要达到高精尖的水准。校准管作为质子治疗舱室中设备安装的定位基准，对于预埋的精度要求十分高。
校准管（如图2.2-1中灰色管道）共计5组，每组3根。其中由于出墙处管道口必须与墙面齐平，因此管道切口均为异形，如图2.2-2所示，且安装精度要求必须小于3mm，整体制作安装难度巨大。
图2.2-1 校准管
图2.2-2 校准管异形切口
由于校准管的制作需要先切口再焊接，因此切割的位置和方向需要提前制作好，但人为定位和切割存在极大的误差和难度，因此利用BIM的三维性，使用Inventor软件绘制校准管及其切口，展开管道模型形成切口切割平面图，如图2.2-3、2.2-4所示。
图2.2-3 校准管定位图
图2.2-4 校准管切割平面图
现场根据切割平面图对管道进行精密加工，焊接，最终制作出校准管，如图2.2-5所示。
图2.2-5 校准管现场施工
2.3 精准复核
针对质子区机电管线预埋精度极高(管道偏差<5mm)的要求，且为排除人为测量精度的局限性，采用三维扫描复核预埋管道的偏差程度。
由于质子区相似结构较多，项目采用有标靶的三维扫描模式，采用Faro三维扫描仪，利用标靶球作为定位基准，对质子区机电管线进行三维扫描。扫描完毕后，将扫描仪内数据栈用Sence软件进行拼接生成点云文件，而后利用Geomagic软件将处理点云，最后生成Navisworks软件，再将扫描模型与绘制的机电BIM模型进行比对，反映现场施工误差，如图2.3-1、2.3-2。
三维扫描作为复核的最后一道线，可靠严谨的反映施工质量是否满足设备要求，为精准施工提供了保障。
图2.3-1 治疗舱室内三维扫描结果
图2.3-2 校准管三维扫描结果
2.4 优化安装
2.4.1 重点机房模块化安装
本项目的机房均采用场外预制模块。以冷冻机房为例，机房内共计8台水泵，分为4个模块，每个模块中有2台水泵，如图2.4.1-1。
图2.4.1-1 冷冻机房3号模块
机房模块化建模遵循“先整体建模，后局部划分”的原则，先对机房整体管线排布进行综合深化，在深化完成后对水泵进行模块划分，合理切分管道与添加法兰接口，制成模块，再单独绘制模块细节图，如图2.4.1-2。
图2.4.1-2
2.4.2 走道管线优化
由于本项目系统涉及医疗系统，因此走道吊顶空间内的机电管线十分密集，合理利用BIM技术优化走道吊顶内机电管线排布，以达到净空要求，提升走道空间的视觉效果是机电深化工作的要点。如图2.4.2-1，图中通过三维建模优化走道管线排布，并添加支架信息，以精细建模贴近实际，真正发挥模型指导施工的作用。通过深化，增加检修空间，提升净高，高效利用了吊顶内的狭窄空间。
图2.4.2-2 走道管线三维视图
项目视频1 ：