BIM技術(shù)在管道預(yù)制組合中的應(yīng)用

1、BIM技術(shù)在管道預(yù)制組合中的應(yīng)用作者：田華（中建五局工業(yè)設(shè)備安裝有限公司 湖南省長沙市中意一路158號中建大廈20樓 ）摘 要：預(yù)制加工技術(shù)作為衡量一個機電施工企業(yè)先進程度的重要指標，勢必逐漸受到各施工企業(yè)的重視，采用BIM技術(shù)與管道預(yù)制加工組合安裝相結(jié)合的方式進行管道工程建設(shè)，提高了預(yù)制加工圖的精度和制作預(yù)制加工圖的效率，加深了管道預(yù)制加工的工廠化程度，進一步提高了管道預(yù)制加工的精度，為預(yù)制加工技術(shù)的發(fā)展提供了一個新的方向。關(guān)鍵詞：BIM 施工模型 預(yù)制加工圖 預(yù)制加工 組合安裝近年來我國機電安裝行業(yè)管道安裝技無重大突破，依舊停留在現(xiàn)場加工制作的操作模式階段。究其原因，主要是由于管線布置不夠

2、精確導(dǎo)致預(yù)制加工圖的精確度低和預(yù)制加工圖制作方法繁瑣致使制作預(yù)制加工圖的效率不高，限制了預(yù)制加工的深度和發(fā)展。目前制造行業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都很高，其中部分原因是利用數(shù)字化數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)了制造方法的工廠化、自動化。同樣，BIM技術(shù)結(jié)合工廠化預(yù)制加工和現(xiàn)場組合安裝也能夠提高機電安裝行業(yè)的生產(chǎn)效率和施工質(zhì)量。建筑機電安裝工程中的許多構(gòu)件可以異地工廠化預(yù)制加工，然后運到建筑施工現(xiàn)場，裝配到建筑中（例如風(fēng)管、管道、橋架和電氣母線等構(gòu)件）1。管道工程中管道預(yù)制加工與組合安裝的分離勢在必行，如何將管道預(yù)制技術(shù)有效的運用到管道預(yù)制工廠和管道預(yù)制現(xiàn)場，提高管道工程建設(shè)的質(zhì)量水平，縮短管道工程建設(shè)的工期，降低管

3、道工程建設(shè)的成本，是目前行業(yè)急需解決的技術(shù)問題。為了提高預(yù)制加工圖的精度和制作預(yù)制加工圖的效率，加深管道預(yù)制加工的工廠化程度，進一步提高管道預(yù)制加工的精度，我司在無錫恒隆廣場項目中將BIM技術(shù)延伸應(yīng)用到預(yù)制加工中，采用BIM技術(shù)與管道預(yù)制加工組合安裝相結(jié)合的方式進行管道工程建設(shè)，為預(yù)制加工的發(fā)展提供了一個新的方向。其總體流程為首先用BIM技術(shù)進行深化設(shè)計，其次用深化設(shè)計的成果施工模型制作出預(yù)制加工圖及清單，再次根據(jù)預(yù)制加工圖及清單進行預(yù)制加工，最后將預(yù)制件運到現(xiàn)場根據(jù)施工模型的定位進行組合安裝?，F(xiàn)以無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項目為例來介紹BIM技術(shù)在管道預(yù)制加工和組合安裝中的應(yīng)用。一、運用BIM技術(shù)

4、進行深化設(shè)計無錫恒隆廣場綜合發(fā)展項目位于無錫市崇安區(qū)中心位置的東大街地塊，北臨人民中路，南向后西溪，西至健康路，東側(cè)為規(guī)劃道路，四面臨街，占地面積約3.7萬平方米，地上建筑面積為24.3萬平方米，地下建筑面積為14.7萬平方米。項目包括一大型高級購物中心，兩幢高層辦公大樓集停車庫。購物中心共有地上7層，樓高約44米。其中一座辦公樓（1）共有44層（包括裙樓），樓高約250米。另一幢辦公樓（2）共有33層（包括裙樓），樓高約200米。購物中心及兩座辦公樓另設(shè)四層地下室及局部一層地下夾層，開挖深度約23米。我司為此項目地庫裙樓部分的機電總承包商，地庫裙樓部分建筑面積20.8萬平方米。本工程體量大，

5、預(yù)留給機電的施工周期短；合同圖紙粗略，深化設(shè)計難度大；專業(yè)覆蓋面廣，專業(yè)交叉施工協(xié)調(diào)難度大；機電管線分布密集，施工難度大；邊設(shè)計邊施工，圖紙變更頻繁，施工管理要求高；土建施工混亂，現(xiàn)場配合要求高。為了解決上述難題我司采用BIM技術(shù)來進行深化設(shè)計及施工管理，充分挖掘BIM技術(shù)的價值，將BIM技術(shù)拓展到工廠化預(yù)制中去，取得了較好的效果。在制作管道預(yù)制加工圖之前，必須利用BIM技術(shù)對建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、暖通、給排水、消防、弱電等各專業(yè)的構(gòu)件、管線、設(shè)備建模并進行管線綜合平衡深化設(shè)計，發(fā)現(xiàn)“錯、漏、碰、缺”等設(shè)計問題和各專業(yè)碰撞的地方并進行方案優(yōu)化及碰撞協(xié)調(diào)，直到消除所有問題及碰撞為止。此步工作不能只停

6、留在模型及圖紙層面上，一定要到施工現(xiàn)場進行比較核對并根據(jù)現(xiàn)場情況修正模型，純理想化的圖紙層面的深化設(shè)計，不考慮現(xiàn)場實際偏差，工廠化預(yù)制很容易造成較大的材料浪費。此步工作是工廠化預(yù)制的關(guān)鍵所在。減少甚至杜絕返工是工廠化預(yù)制的前提和基礎(chǔ)，如果工廠化預(yù)制完成后，預(yù)制的半成品直到運送到了現(xiàn)場，才發(fā)現(xiàn)與實際情況不符，那工程化預(yù)制就毫無意義可言。工廠化預(yù)制要想工作做好，前期管線綜合及現(xiàn)場核對工作非常重要。運用BIM技術(shù)進行深化設(shè)計的流程如下圖所示。運用BIM技術(shù)深化設(shè)計的流程二、管道預(yù)制加工圖的制作管道工廠化預(yù)制是施工企業(yè)在項目所在地（或異地）建有固定的管道預(yù)制加工廠或管道預(yù)制工作站，按照流水線作業(yè)方式組

7、織施工。在管道預(yù)制廠內(nèi)完成大部分管道的切割、組對、焊接、防腐、檢驗等工作，預(yù)制好的管段送往現(xiàn)場各個區(qū)域或工段進行組合安裝，在現(xiàn)場只要進行少部分管道連接、二次預(yù)制和固定口焊接。在深化設(shè)計階段建管道施工模型的時候，預(yù)先就將施工所需的管道材質(zhì)、壁厚、規(guī)格等一些參數(shù)輸入到模型當中，然后將模型根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整，待模型調(diào)整到與現(xiàn)場一致的時候再將管道材質(zhì)、壁厚、規(guī)格和長度等信息生成一張完整的預(yù)制加工圖，將圖紙送到工廠里面進行管道的預(yù)制加工，等實際施工時將預(yù)制好的管道送到現(xiàn)場組合安裝。管道預(yù)制過程的輸入是管道安裝的設(shè)計圖紙，輸出是預(yù)制成形的管段，交付給安裝現(xiàn)場進行組裝2。所以在工程項目開工前或進行過程

8、中，根據(jù)深化的管道施工模型，用軟件自動生成符合管道工廠預(yù)制要求的管段預(yù)制加工圖，以及管道現(xiàn)場安裝、管理需要的圖紙。這樣可以減少重復(fù)勞動、提高工作效率、確保工作一致性和工作同步性。能否采用管段預(yù)制加工圖來進行管道預(yù)制是衡量一個機電安裝企業(yè)先進程度的重要指標之一3。Rebro是日本專門為建筑機電設(shè)備專業(yè)開發(fā)的設(shè)計軟件及BIM軟件，在操控難易度、模型的詳細程度、專業(yè)化程度、二維出圖效果、與CAD的兼容性、材料統(tǒng)計清單、預(yù)制加工的支持、對計算機性能要求等方面都要比Revit好很多。用Rebro可進行水、暖、電和建筑結(jié)構(gòu)等各專業(yè)的設(shè)計、建模及綜合，且綜合平衡好的模型可以自動進行管段分割、尺寸標注、管段編

9、號最后導(dǎo)出預(yù)制加工圖及材料清單。為了提高建筑業(yè)管道的預(yù)制化程度，本工程將經(jīng)過BIM技術(shù)進行管線綜合平衡深化設(shè)計后的BIM施工模型利用Rebro自身功能智能化的制作預(yù)制加工圖及清單。1、先在Rebro里用軟件自身的分割功能將管道系統(tǒng)劃分為多個預(yù)制加工段，再對每個預(yù)制加工段進行配件定位、分段切割等。 2、用Rebro對分割的管段、管道配件進行詳細的尺寸標注。3、根據(jù)現(xiàn)場組合安裝順序，用Rebro對所有管道和配件進行自動編號。4、用Rebro自動生成帶有編號的三維軸測圖與帶有管道長度及配件信息的下料尺表的管道預(yù)制加工圖，同時自動生成材料清單。管段分割尺寸標注管段編號施工模型或施工圖軸測圖管段預(yù)制加工

10、圖材料統(tǒng)計表加工統(tǒng)計表施工現(xiàn)場預(yù)制加工廠從施工模型輸出各種加工單據(jù)三、管道預(yù)制加工過程管道預(yù)制加工圖制作完成后工廠就可以開始進行管段的預(yù)制加工，預(yù)制既可在異地工廠進行，也可在施工現(xiàn)場周邊區(qū)域設(shè)置預(yù)制加工中心由專門技術(shù)工人進行。其加工流程如下圖。管道預(yù)制加工流程圖管道預(yù)制加工中各道工序都將盡量采用機械設(shè)備進行自動化加工，如除銹采用噴砂除銹機、坡口加工采用自動坡口機、管道彎曲采用自動彎管機、開孔采用自動開孔機、焊接采用自動焊接設(shè)備等，最大程度的提升自動化水平。開孔彎管預(yù)制加工圖和管段加工四、管道組合安裝過程以BIM模型和3D施工圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)二維圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場施工，可以避免現(xiàn)場人員由于圖紙誤讀引起施工出

11、錯。在施工現(xiàn)場具備作業(yè)面后，由技術(shù)管理人員利用BIM技術(shù)向?qū)ｉT安裝管道的技術(shù)工人進行管道安裝可視化技術(shù)交底，同時將帶有管段編號的施工圖紙發(fā)放給作業(yè)工人，將制作完成帶有編號的管道預(yù)制段搬運至施工現(xiàn)場按編號逐一進行組合安裝。施工過程中，作業(yè)工人可以清晰的了解每個預(yù)制管段的安裝位置、標高狀況，從而進行精確定位安裝，非常好的控制了施工質(zhì)量。管道組合安裝按下列程序進行：管道組合安裝流程圖五、管道預(yù)制加工組合安裝的優(yōu)勢通過數(shù)字化的工廠預(yù)制加工，可以自動完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，對工程質(zhì)量安全及經(jīng)濟效益等幾方面有如下優(yōu)點：1、 大大提升了工程質(zhì)量。預(yù)制加工工廠因為采用流水化作業(yè)、標準化生產(chǎn)，管道的加工、組對、焊

12、接、探傷、熱處理均在預(yù)制廠內(nèi)進行，施工條件比現(xiàn)場好，同時又最大限度地采用機械，這樣可以極大地降低建造誤差提高施工質(zhì)量。2、 大大縮短現(xiàn)場施工工期。工廠化預(yù)制將部分施工任務(wù)搬離了施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場機電工作面還沒有的時候預(yù)制即可提前開始，并且大幅度提高構(gòu)件制造的生產(chǎn)效率，對于工期緊、任務(wù)重的機電安裝工程可節(jié)省較多的施工工作時間。3、 減少了安全事故發(fā)生的幾率。因大量工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，大幅度減少了施工現(xiàn)場高空作業(yè)和交叉作業(yè)的時間，保證了施工安全，減少了安全事故發(fā)生的幾率。4、 節(jié)約了施工現(xiàn)場的加工場地。工廠化預(yù)制將部分施工任務(wù)搬離了施工現(xiàn)場，可以減少加工場地對現(xiàn)場的占用。很多項目因場地狹小無法提供加工場地，要求承包方必須在場外工廠加工好后運到項目現(xiàn)場進行安裝，所以工廠化預(yù)制加工可以較好的解決這個要求中的技術(shù)質(zhì)量難題。5、 減少工程材料不合理的損耗。首先，可大量減少管道配件在施工現(xiàn)場的損耗，施工時各專業(yè)人員眾多，施工單位太多，施工人員組成復(fù)雜，零星丟失現(xiàn)象不時出現(xiàn)，而預(yù)制的管道和配件組合在一起，相對來說并不規(guī)則，其他兄弟單位隨手使用也不方便，無論看管還是零星存放，都容易的多。其次，在預(yù)制加工廠內(nèi)，構(gòu)件集中加工，自始至終由一個作業(yè)組負責(zé)下料，做到“量體取材”，避免了長管亂截現(xiàn)、大材小用等現(xiàn)象。做到合理使用