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时间:2020-06-24 15:09  编辑:景泰广电局

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BIM 技术在管道预制组合中的应用

作者:田华

(中建五局工业设备安装有限公司湖南省长沙市中意一路 158号中建大厦 20楼 410004)

摘要:预制加工技术作为衡量一个机电施工企业先进程度的重要指标, 势必逐渐受到各 施工企业的重视,采用 BIM 技术与管道预制加工组合安装相结合的方式进行 管道工程建设,提高了预制加工图的精度和制作预制加工图的效率,加深了管 道预制加工的工厂化程度,进一步提高了管道预制加工的精度,为预制加工技 术的发展提供了一个新的方向。

关键词:BIM 施工模型 预制加工图 预制加工 组合安装

近年来我国机电安装行业管道安装技无重大突破, 依旧停留在现场加工制作的操作 模式阶段。 究其原因, 主要是由于管线布置不够精确导致预制加工图的精确度低和预制 加工图制作方法繁琐致使制作预制加工图的效率不高,限制了预制加工的深度和发展。 目前制造行业的生产效率和产品质量都很高, 其中部分原因是利用数字化数据模型实现 了制造方法的工厂化、 自动化。 同样, BIM 技术结合工厂化预制加工和现场组合安装也 能够提高机电安装行业的生产效率和施工质量。 建筑机电安装工程中的许多构件可以异 地工厂化预制加工,然后运到建筑施工现场,装配到建筑中(例如风管、管道、桥架和 电气母线等构件) [1]。

管道工程中管道预制加工与组合安装的分离势在必行, 如何将管道预制技术有效的 运用到管道预制工厂和管道预制现场, 提高管道工程建设的质量水平, 缩短管道工程建 设的工期, 降低管道工程建设的成本, 是目前行业急需解决的技术问题。 为了提高预制 加工图的精度和制作预制加工图的效率, 加深管道预制加工的工厂化程度, 进一步提高 管道预制加工的精度, 我司在无锡恒隆广场项目中将 BIM 技术延伸应用到预制加工中, 采用 BIM 技术与管道预制加工组合安装相结合的方式进行管道工程建设,为预制加工 的发展提供了一个新的方向。其总体流程为首先用 BIM 技术进行深化设计,其次用深 化设计的成果施工模型制作出预制加工图及清单, 再次根据预制加工图及清单进行预制 加工, 最后将预制件运到现场根据施工模型的定位进行组合安装。 现以无锡恒隆广场综 合发展项目为例来介绍 BIM 技术在管道预制加工和组合安装中的应用。

一、运用 BIM 技术进行深化设计

无锡恒隆广场综合发展项目位于无锡市崇安区中心位置的东大街地块, 北临人民中 路, 南向后西溪, 西至健康路, 东侧为规划道路, 四面临街, 占地面积约 3.7万平方米, 地上建筑面积为 24.3万平方米, 地下建筑面积为 14.7万平方米。 项目包括一大型高级 购物中心,两幢高层办公大楼集停车库。购物中心共有地上 7层,楼高约 44米。其中 一座办公楼(1)共有 44层(包括裙楼),楼高约 250米。另一幢办公楼(2)共有 33层(包括裙楼),楼高约 200米。购物中心及两座办公楼另设四层地下室及局部一层地 下夹层,开挖深度约 23米。我司为此项目地库裙楼部分的机电总承包商,地库裙楼部 分建筑面积 20.8万平方米。 本工程体量大, 预留给机电的施工周期短; 合同图纸粗略, 深化设计难度大;专业覆盖面广,专业交叉施工协调难度大;机电管线分布密集,施工 难度大;边设计边施工,图纸变更频繁,施工管理要求高;土建施工混乱,现场配合要 求高。为了解决上述难题我司采用 BIM 技术来进行深化设计及施工管理,充分挖掘 BIM 技术的价值,将 BIM 技术拓展到工厂化预制中去,取得了较好的效果。

在制作管道预制加工图之前,必须利用 BIM 技术对建筑、结构、电气、暖通、给 排水、消防、弱电等各专业的构件、管线、设备建模并进行管线综合平衡深化设计,发 现“错、漏、碰、缺”等设计问题和各专业碰撞的地方并进行方案优化及碰撞协调,直 到消除所有问题及碰撞为止。 此步工作不能只停留在模型及图纸层面上, 一定要到施工 现场进行比较核对并根据现场情况修正模型, 纯理想化的图纸层面的深化设计, 不考虑 现场实际偏差, 工厂化预制很容易造成较大的材料浪费。 此步工作是工厂化预制的关键 所在。 减少甚至杜绝返工是工厂化预制的前提和基础, 如果工厂化预制完成后, 预制的 半成品直到运送到了现场, 才发现与实际情况不符, 那工程化预制就毫无意义可言。 工 厂化预制要想工作做好,前期管线综合及现场核对工作非常重要。

运用 BIM 技术进行深化设计的流程如下图所示。

▲ 运用 BIM 技术深化设计的流程

二、管道预制加工图的制作

管道工厂化预制是施工企业在项目所在地 (或异地) 建有固定的管道预制加工厂或 管道预制工作站, 按照流水线作业方式组织施工。 在管道预制厂内完成大部分管道的切 割、组对、焊接、防腐、检验等工作,预制好的管段送往现场各个区域或工段进行组合 安装,在现场只要进行少部分管道连接、二次预制和固定口焊接。

在深化设计阶段建管道施工模型的时候, 预先就将施工所需的管道材质、 壁厚、 规 格等一些参数输入到模型当中, 然后将模型根据现场实际情况进行调整, 待模型调整到 与现场一致的时候再将管道材质、 壁厚、 规格和长度等信息生成一张完整的预制加工图, 将图纸送到工厂里面进行管道的预制加工, 等实际施工时将预制好的管道送到现场组合 安装。 管道预制过程的输入是管道安装的设计图纸, 输出是预制成形的管段, 交付给安 装现场进行组装 [2]。所以在工程项目开工前或进行过程中,根据深化的管道施工模型, 用软件自动生成符合管道工厂预制要求的管段预制加工图, 以及管道现场安装、 管理需 要的图纸。这样可以减少重复劳动、提高工作效率、确保工作一致性和工作同步性。能

否采用管段预制加工图来进行管道预制是衡量一个机电安装企业先进程度的重要指标

之一 [3]。

Rebro 是日本专门为建筑机电设备专业开发的设计软件及 BIM 软件, 在操控难易度、 模型的详细程度、专业化程度、二维出图效果、与 CAD 的兼容性、材料统计清单、预 制加工的支持、 对计算机性能要求等方面都要比 Revit 好很多。 用 Rebro 可进行水、 暖、 电和建筑结构等各专业的设计、 建模及综合, 且综合平衡好的模型可以自动进行管段分 割、 尺寸标注、 管段编号最后导出预制加工图及材料清单。 为了提高建筑业管道的预制 化程度,本工程将经过 BIM 技术进行管线综合平衡深化设计后的 BIM 施工模型利用 Rebro 自身功能智能化的制作预制加工图及清单。

1、先在 Rebro 里用软件自身的分割功能将管道系统划分为多个预制加工段,再对 每个预制加工段进行配件定位、分段切割等。

2、用 Rebro 对分割的管段、管道配件进行详细的尺寸标注。

3、根据现场组合安装顺序,用 Rebro 对所有管道和配件进行自动编号。

4、用 Rebro 自动生成带有编号的三维轴测图与带有管道长度及配件信息的下料尺 表的管道预制加工图,同时自动生成材料清单。

▲ 从施工模型输出各种加工单据

三、管道预制加工过程

管道预制加工图制作完成后工厂就可以开始进行管段的预制加工, 预制既可在异地 工厂进行, 也可在施工现场周边区域设置预制加工中心由专门技术工人进行。 其加工流 程如下图。

▲ 管道预制加工流程图

管道预制加工中各道工序都将尽量采用机械设备进行自动化加工, 如除锈采用喷砂 除锈机、坡口加工采用自动坡口机、管道弯曲采用自动弯管机、开孔采用自动开孔机、 焊接采用自动焊接设备等,最大程度的提升自动化水平。

▲ 预制加工图和管段加工

四、管道组合安装过程

以 BIM 模型和 3D 施工图代替传统二维图纸指导现场施工,

可以避免现场人员由于 开孔 弯管

图纸误读引起施工出错。在施工现场具备作业面后,由技术管理人员利用 BIM 技术向 专门安装管道的技术工人进行管道安装可视化技术交底, 同时将带有管段编号的施工图 纸发放给作业工人, 将制作完成带有编号的管道预制段搬运至施工现场按编号逐一进行 组合安装。 施工过程中, 作业工人可以清晰的了解每个预制管段的安装位置、 标高状况, 从而进行精确定位安装,非常好的控制了施工质量。

管道组合安装按下列程序进行:

▲ 管道组合安装流程图

五、管道预制加工组合安装的优势

通过数字化的工厂预制加工, 可以自动完成建筑物构件的预制, 对工程质量安全及 经济效益等几方面有如下优点:

1、 大大提升了工程质量。 预制加工工厂因为采用流水化作业、标准化生产, 管道的加工、组对、焊接、探伤、热处理均在预制厂内进行,施工条件比 现场好,同时又最大限度地采用机械,这样可以极大地降低建造误差提高 施工质量。

2、 大大缩短现场施工工期。 工厂化预制将部分施工任务搬离了施工现场,在 现场机电工作面还没有的时候预制即可提前开始,并且大幅度提高构件制 造的生产效率,对于工期紧、任务重的机电安装工程可节省较多的施工工 作时间。

3、 减少了安全事故发生的几率。 因大量工作转移到工厂进行,大幅度减少了 施工现场高空作业和交叉作业的时间,保证了施工安全,减少了安全事故 发生的几率。

4、 节约了施工现场的加工场地。 工厂化预制将部分施工任务搬离了施工现场, 可以减少加工场地对现场的占用。 很多项目因场地狭小无法提供加工场地,

要求承包方必须在场外工厂加工好后运到项目现场进行安装,所以工厂化 预制加工可以较好的解决这个要求中的技术质量难题。

5、 减少工程材料不合理的损耗。 首先,可大量减少管道配件在施工现场的损 耗,施工时各专业人员众多,施工单位太多,施工人员组成复杂,零星丢 失现象不时出现,而预制的管道和配件组合在一起,相对来说并不规则, 其他兄弟单位随手使用也不方便,无论看管还是零星存放,都容易的多。 其次, 在预制加工厂内, 构件集中加工, 自始至终由一个作业组负责下料, 做到“量体取材” ,避免了长管乱截现、大材小用等现象。做到合理使用和 管理材料,节约了材料,降低了成本。工厂化预制时对施工单位材料无谓 的损耗意义很大,尤其是各施工单位交叉施工的高峰期。

参考文献:

[1] 过俊; BIM 在国内建筑全生命周期的典型应用;建筑技艺; 2011年 Z1期。

[2] 何涛 , 李士才 , 孙钦伟等; 面向设计制造一体化的管道预制管理信息系统; 计算机辅 助设计与图形学学报; 2004年 11期。

[3] 戚发明 , 胡淑凤;管道预制一体化解决方案综述;石油化工建设; 2007年 01期。

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