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(zhǎng)沙市中意一路158號(hào)中建大廈20樓 ）摘 要：預(yù)制加工技術(shù)作為衡量一個(gè)機(jī)電施工企業(yè)先進(jìn)程度的重要指標(biāo)，勢(shì)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(jìn)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(jìn)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(gè)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(lái)我國(guó)機(jī)電安裝行業(yè)管道安裝技無(wú)重大突破，依舊停留在現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)了制造方法的工廠化、自動(dòng)化。同樣，BIM技術(shù)結(jié)合工廠化預(yù)制加工和現(xiàn)場(chǎng)組合安裝也能夠提高機(jī)電安裝行業(yè)的生產(chǎn)效率和施工質(zhì)量。建筑機(jī)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(yùn)到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，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(shì)在必行，如何將管道預(yù)制技術(shù)有效的運(yùn)用到管道預(yù)制工廠和管道預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)，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(wèn)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(jìn)一步提高管道預(yù)制加工的精度，我司在無(wú)錫恒隆廣場(chǎng)項(xiàng)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(jìn)行管道工程建設(shè)，為預(yù)制加工的發(fā)展提供了一個(gè)新的方向。其總體流程為首先用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，其次用深化設(shè)計(jì)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(jìn)行預(yù)制加工，最后將預(yù)制件運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)施工模型的定位進(jìn)行組合安裝?，F(xiàn)以無(wú)錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目為例來(lái)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(yùn)用BIM技術(shù)

4、進(jìn)行深化設(shè)計(jì)無(wú)錫恒隆廣場(chǎng)綜合發(fā)展項(xiàng)目位于無(wú)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(wàn)平方米，地上建筑面積為24.3萬(wàn)平方米，地下建筑面積為14.7萬(wàn)平方米。項(xiàng)目包括一大型高級(jí)購(gòu)物中心，兩幢高層辦公大樓集停車庫(kù)。購(gòu)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(gòu)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(kāi)挖深度約23米。我司為此項(xiàng)目地庫(kù)裙樓部分的機(jī)電總承包商，地庫(kù)裙樓部分建筑面積20.8萬(wàn)平方米。本工程體量大，

5、預(yù)留給機(jī)電的施工周期短；合同圖紙粗略，深化設(shè)計(jì)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(jī)電管線分布密集，施工難度大；邊設(shè)計(jì)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(chǎng)配合要求高。為了解決上述難題我司采用BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)及施工管理，充分挖掘BIM技術(shù)的價(jià)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(duì)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(jìn)行管線綜合平衡深化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)“錯(cuò)、漏、碰、缺”等設(shè)計(jì)問(wèn)題和各專業(yè)碰撞的地方并進(jìn)行方案優(yōu)化及碰撞協(xié)調(diào)，直到消除所有問(wèn)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(chǎng)進(jìn)行比較核對(duì)并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況修正模型，純理想化的圖紙層面的深化設(shè)計(jì)，不考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際偏差，工廠化預(yù)制很容易造成較大的材料浪費(fèi)。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(yùn)送到了現(xiàn)場(chǎng)，才發(fā)現(xiàn)與實(shí)際情況不符，那工程化預(yù)制就毫無(wú)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(chǎng)核對(duì)工作非常重要。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的流程如下圖所示。運(yùn)用BIM技術(shù)深化設(shè)計(jì)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(xiàng)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(duì)、焊接、防腐、檢驗(yàn)等工作，預(yù)制好的管段送往現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域或工段進(jìn)行組合安裝，在現(xiàn)場(chǎng)只要進(jìn)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(jì)階段建管道施工模型的時(shí)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(dāng)中，然后將模型根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，待模型調(diào)整到與現(xiàn)場(chǎng)一致的時(shí)候再將管道材質(zhì)、壁厚、規(guī)格和長(zhǎng)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(jìn)行管道的預(yù)制加工，等實(shí)際施工時(shí)將預(yù)制好的管道送到現(xiàn)場(chǎng)組合安裝。管道預(yù)制過(guò)程的輸入是管道安裝的設(shè)計(jì)圖紙，輸出是預(yù)制成形的管段，交付給安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝2。所以在工程項(xiàng)目開(kāi)工前或進(jìn)行過(guò)程

8、中，根據(jù)深化的管道施工模型，用軟件自動(dòng)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(chǎng)安裝、管理需要的圖紙。這樣可以減少重復(fù)勞動(dòng)、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(lái)進(jìn)行管道預(yù)制是衡量一個(gè)機(jī)電安裝企業(yè)先進(jìn)程度的重要指標(biāo)之一3。Rebro是日本專門(mén)為建筑機(jī)電設(shè)備專業(yè)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)軟件及BIM軟件，在操控難易度、模型的詳細(xì)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(jì)清單、預(yù)制加工的支持、對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求等方面都要比Revit好很多。用Rebro可進(jìn)行水、暖、電和建筑結(jié)構(gòu)等各專業(yè)的設(shè)計(jì)、建模及綜合，且綜合平衡好的模型可以自動(dòng)進(jìn)行管段分割、尺寸標(biāo)注、管段編

9、號(hào)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(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合平衡深化設(shè)計(jì)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(gè)預(yù)制加工段，再對(duì)每個(gè)預(yù)制加工段進(jìn)行配件定位、分段切割等。 2、用Rebro對(duì)分割的管段、管道配件進(jìn)行詳細(xì)的尺寸標(biāo)注。3、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組合安裝順序，用Rebro對(duì)所有管道和配件進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)。4、用Rebro自動(dòng)生成帶有編號(hào)的三維軸測(cè)圖與帶有管道長(zhǎng)度及配件信息的下料尺表的管道預(yù)制加工圖，同時(shí)自動(dòng)生成材料清單。管段分割尺寸標(biāo)注管段編號(hào)施工模型或施工圖軸測(cè)圖管段預(yù)制加工

10、圖材料統(tǒng)計(jì)表加工統(tǒng)計(jì)表施工現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程管道預(yù)制加工圖制作完成后工廠就可以開(kāi)始進(jìn)行管段的預(yù)制加工，預(yù)制既可在異地工廠進(jìn)行，也可在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊區(qū)域設(shè)置預(yù)制加工中心由專門(mén)技術(shù)工人進(jìn)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(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化加工，如除銹采用噴砂除銹機(jī)、坡口加工采用自動(dòng)坡口機(jī)、管道彎曲采用自動(dòng)彎管機(jī)、開(kāi)孔采用自動(dòng)開(kāi)孔機(jī)、焊接采用自動(dòng)焊接設(shè)備等，最大程度的提升自動(dòng)化水平。開(kāi)孔彎管預(yù)制加工圖和管段加工四、管道組合安裝過(guò)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(chǎng)施工，可以避免現(xiàn)場(chǎng)人員由于圖紙誤讀引起施工出

11、錯(cuò)。在施工現(xiàn)場(chǎng)具備作業(yè)面后，由技術(shù)管理人員利用BIM技術(shù)向?qū)ｉT(mén)安裝管道的技術(shù)工人進(jìn)行管道安裝可視化技術(shù)交底，同時(shí)將帶有管段編號(hào)的施工圖紙發(fā)放給作業(yè)工人，將制作完成帶有編號(hào)的管道預(yù)制段搬運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)按編號(hào)逐一進(jìn)行組合安裝。施工過(guò)程中，作業(yè)工人可以清晰的了解每個(gè)預(yù)制管段的安裝位置、標(biāo)高狀況，從而進(jìn)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(jìn)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(shì)通過(guò)數(shù)字化的工廠預(yù)制加工，可以自動(dòng)完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，對(duì)工程質(zhì)量安全及經(jīng)濟(jì)效益等幾方面有如下優(yōu)點(diǎn)：1、 大大提升了工程質(zhì)量。預(yù)制加工工廠因?yàn)椴捎昧魉鳂I(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，管道的加工、組對(duì)、焊

12、接、探傷、熱處理均在預(yù)制廠內(nèi)進(jìn)行，施工條件比現(xiàn)場(chǎng)好，同時(shí)又最大限度地采用機(jī)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(chǎng)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(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電工作面還沒(méi)有的時(shí)候預(yù)制即可提前開(kāi)始，并且大幅度提高構(gòu)件制造的生產(chǎn)效率，對(duì)于工期緊、任務(wù)重的機(jī)電安裝工程可節(jié)省較多的施工工作時(shí)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(jìn)行，大幅度減少了施工現(xiàn)場(chǎng)高空作業(yè)和交叉作業(yè)的時(shí)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(chǎng)的加工場(chǎng)地。工廠化預(yù)制將部分施工任務(wù)搬離了施工現(xiàn)場(chǎng)，可以減少加工場(chǎng)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的占用。很多項(xiàng)目因場(chǎng)地狹小無(wú)法提供加工場(chǎng)地，要求承包方必須在場(chǎng)外工廠加工好后運(yùn)到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，所以工廠化預(yù)制加工可以較好的解決這個(gè)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(chǎng)的損耗，施工時(shí)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(shí)出現(xiàn)，而預(yù)制的管道和配件組合在一起，相對(duì)來(lái)說(shuō)并不規(guī)則，其他兄弟單位隨手使用也不方便，無(wú)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(gè)作業(yè)組負(fù)責(zé)下料，做到“量體取材”，避免了長(zhǎng)管亂截現(xiàn)、大材小用等現(xiàn)象。做到合理使用