BIM在管道预制的应用

BIM在管道预制的应用

张朝波1李庆宝2任召阳3万丽丹4

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中国核工业第五建设有限公司上海201512

摘要：为了建筑节能的需要，近年来我国工业管道施工基本实现工厂化预制、现场组对安装。但预制化程度与土建、钢结构等行业相差还很大。这主要由于管道工程具有管径多、壁厚不等、材质复杂、执行标准有差异等特点，导致了管线布置不够精确，预制加工的深度和发展受到了限制。因此，提高管道预制加工的精度、保证管道建设的质量水平、缩短管道工程设的工期是当下急需解决的技术问题。本文围绕管道预制加工中BIM技术的具体应用，分析了BIM技术如何助力管道预制加工的变革与创新。

关键词：管道预制加工；BIM技术；三维建模；

一、管道预制加工

管道预制与管道安装的分离已然是大势所趋，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，是目前急需解决的技术问题。为了提高预制加工图的精度，将BIM技术运用到预制加工中，为预制加工的发展提供了一个新的方向。这也是我们这个课题的一个创新点。

1.1工作流程

管道预制加工是预先在设计建模的施工就将施工所需的管材、壁厚、类型等一些参数输入的模型当中，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材、壁厚、类型和长度等信息导成一张完成的预制加工图，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安装。

1.2案例分析

本课题在深化设计工作中将BIM技术最大化的加以运用，利用BIM模型参数化的特点，对系统进行参数检测、管线综合以及碰撞检测等工作。现以东方体育中心项目为例来介绍BIM技术在管道预制加工中的应用。本工程共分为四个单体：综合体育馆、室内游泳馆、室外跳水池和新闻服务中心。总建筑面积达15万平方米。东方体育中心作为2011年世界游泳锦标赛的主场馆，被要求建成为满足国际最高级别体育赛事标准要求的、多功能的、综合性水上体育竞技中心。在这座特级体育建筑场馆的建设中，我们利用BIM技术完成深化设计，初步实现了BIM技术在预制加工中的应用。利用RevitMEP软件进行冷冻机房各专业的机电管线三维建模。利用Revit平台分别创建了建筑、结构、暖通、给排水和电气等专业的BIM模型，然后根据统一标准把各个专业的模型链接在一起，获得完整的建筑模型。根据建立的三维综合管线模型，对不同的方案进行比较分析，选择最优布置方案。由于设计院提供的图纸不能提供管段图，存在分段不合理、相关标识欠缺等不足，不能满足现代化管道预制的需要。所以在工程项目开工前或进行过程中，根据总包单位提供的平立面施工图（或原始单线图）或中间文件，用绘图软件重新绘制出（或重新加工出）或生成，符合管道工厂预制要求的管段图，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。能否采用管段图来进行管道预制是衡量一个管道预制厂先进程度的重要指标之一。

1.3管道工厂预制加工步骤

管道工厂预制加工是预先在设计建模的时候将施工所需设备的一些参数输入到模型当中，将模型根据现场实际情况合理的进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再将设备的各个信息导出一张完整的管道预制加工图。依据加工图按以下步骤实施管道工厂化预制。根据设计图纸要求，设备选型完成后确定基础尺寸、管线进出口尺寸、阀部件尺寸等。纵横向排布完成并准确定位。根据空间高度分解以上设备及阀部件尺寸后确定管道下料尺寸及相应的配件。利用精确的日IM模型图确定管道预制加工短管、配件尺寸，管线分解后进行组件编号。管道工厂预制实施过程中保证管道组件焊接质量，避免组装过程中因误差过大无法组对或组对不严密等现象。批量运输，根据组件编号按系统装车，避免组装过程中因编号不详或系统不完善导致施工中停工或返工。现场组装，设备就位后安装完成后，根据深化设计图纸分解段按编号逐层组对安装。

1.4管道预制加工的优越性

与传统的管道预制加工相比较，管道工厂化预制场地固定、人员集中，实现了机械化、流程化生产，其具有以下优势：作业条件好，不受自然环境的影响。不受场地、土建和设备条件的限制，可与土建同时施工，最大限度的缩短施工周期。有利于质量的检测和控制，施工安全更易保证。设备先进，减轻了劳动强度，提高了劳动生产率。便于对人工、材料、机械等施工资源的平衡，降低了生产成本，提高资源利用率。借助先进的计算机辅助结束，减少了材料的浪费和丢失，有利于降低成本。现场临时设施建设费用降低，设备利用率高，便于现场的安全文明施工管理。

二、经济效益分析

据国外专业部门统计，预制加工可以减少60%的现场操作工人，减少90%的危险作业点，完成工厂化加工70%，通过预制加工既可以减少劳动力成本，又能够提高现场安装的工作效率。下表以东方体育中心机房管道的制作安装为例，比较我司采用与BIM技术结合的预制加工技术后的费用与传统预制加工费用。通过定额费用比较，该冷冻机房采用与BIM技术结合的工厂预制加工节省了人工费59%，机电各专业管材费10%，二次拆改费15%，设备及阀门的安装费10%。整个机房的总造价较传统施工工艺减少了10%。这主要是因为，在管道施工过程中，加深了管道部件的预制深度，将管道加工重心由安装现场转移到加工车间，由施工的手工操作为主，变为以机械操作为主，使生产过程实现机械化，有利于提高生产效率；预制过程中的机械化程度的提高，可节省相当量的劳动力；工人工作内容还可以进一步的专业化，使工人的操作水平易于提高，同时可以启用技术低的工人来完成难度较大，技术性较强的预制加工任务；有许多在现场高空作业的管道安装任务，采用预制方法后可以在车间平地作业，有利于安全施工和工程造价的降低；管道安装加大预制深度，在管道施工中，减少了同土建或其它专业的交叉施工时间，缩短了施工工期，加快了施工进度；预制加工在室内进行，可以不受或少受天气气候的影响，有利于缩短工期；在车间对管道进行预制还可以减少管材、型钢、能源等原材料消耗，并可以充分利用边角余料，也有利于废料回收；管道预制车间和平地进行，有利于产品质量的稳定和提高。所以加大管道预制深度可以缩短管道安装时间，充分发挥机械效率、减轻工人的劳动强度、提高劳动生产率，保证工程质量，并能较好地做到安全生产和文明施工。

结束语：BIM技术实现了在施工单位进场前完成综合调整、方案预演等前期准备。本课题中管道预制加工的实现，在精确计划、精确施工、提升效益方面发挥了巨大作用，这为绿色设计和环保施工提供了强大的数据支持，确保设计和安装的准确性、提高安装一次成功率、减少返工、降低损耗，节约了工程造价，既提高了项目的建造品质，又为项目节约了大量的资源。

参考文献：

[1]刘井坤，李永辉，张伟.管道预制工厂化在沙特拉比格炼油厂中的应用.石油工程建设.2010，36（02）：28-32

[2]葛文兰，于晓明，何波等.BIM第二维度——项目不同参与方的BIM应用.北京：中国建筑工业出版社.2011.

[3]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.2004，16（11）：1613-1616

[4]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.2007，25（01）：17-20