BIM技術(shù)在1 100 MVA電力變壓器突發(fā)短路及溫升實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)項(xiàng)目中的應(yīng)用

蘇州第一建筑集團(tuán)有限公司 蘇州 215123

1 工程概況

1 100 MVA電力變壓器突發(fā)短路及溫升試驗(yàn)系統(tǒng)項(xiàng)目測試車間工程（簡稱國電3#電機(jī)測試車間，見圖1），建筑面積8 333 m2，南北長139.44 m，東西寬65.8 m，混凝土框架金屬網(wǎng)架屋面結(jié)構(gòu)。工程特點(diǎn)和難點(diǎn)主要體現(xiàn)在高、大、難、深4個(gè)方面。

圖1 測試車間剖面示意

高：建筑地上單層，最大建筑高度72.58 m。獨(dú)立巨型空心混凝土柱頂標(biāo)高63.55 m。

大：巨型空心混凝土框架柱，截面尺寸為3 700 mm×1 800 mm、3 000 mm×3 000 mm等；5臺(tái)1 100 MVA發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)底標(biāo)高為-2.50 m，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高為5.50 m；每個(gè)基礎(chǔ)長22.23 m，寬9.08 m，基礎(chǔ)混凝土最大厚度8.05 m，最小厚度2.50 m，單個(gè)基礎(chǔ)混凝土量1 200 m3。

難：巨型空心柱柱與柱之間由9道連系梁和板帶連接，網(wǎng)架支座為巨型空心混凝土箱梁，混凝土結(jié)構(gòu)施工難度大；網(wǎng)架的安裝難度高。

深：鉆孔灌注樁樁徑為1 500 mm和1 200 mm，有效樁長為72 m、75 m，承載力大，單樁豎向抗壓極限承載力為9 000 kN。

為保證國電3#電機(jī)測試車間施工的順利進(jìn)行，我們?cè)谠摴こ掏两ㄊ┕ぶ羞\(yùn)用了BIM技術(shù)，通過建立施工模型，對(duì)工程相關(guān)構(gòu)件的形狀信息以及構(gòu)件材料、用量、價(jià)格進(jìn)行分析，從而在指導(dǎo)施工、工程算量、材料管控、進(jìn)度協(xié)調(diào)管理等幾方面實(shí)現(xiàn)3D施工的可視化模擬，支持深化設(shè)計(jì)，使各參與方在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高了協(xié)同效率[1,2]。

車間土建三維模型如圖2所示，鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架模型如圖3所示。

圖2 土建結(jié)構(gòu)三維模型

圖3 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架三維模型

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 指導(dǎo)施工

2.1.1 建模為圖紙審核提供依據(jù)

工程伊始，我們進(jìn)行了施工模型的建立，并發(fā)現(xiàn)不少設(shè)計(jì)問題，為審圖提供了第一手可視化的技術(shù)數(shù)據(jù)。

通過三維模型與平面圖來列舉有關(guān)獨(dú)立柱樁基標(biāo)高錯(cuò)誤的檢查過程：根據(jù)CAD設(shè)計(jì)圖紙，我們可以看到在基礎(chǔ)圖中承臺(tái)CT-3A設(shè)計(jì)特意注明頂標(biāo)高為-10.10 m，而CT-3為-2.00 m，兩承臺(tái)厚度均為2.0 m，而且該部位是電梯井基坑位置；通過建立三維模型，我們發(fā)現(xiàn)該軸線位置上承臺(tái)下落，查詢屬性頂標(biāo)高為-10.10 m，與圖紙吻合；根據(jù)建模的樁體情況看，樁體穿過了承臺(tái)，存在問題。在圖紙會(huì)審時(shí)及時(shí)修改了CT-3A的標(biāo)高，調(diào)整為-2.00 m（圖4）。

圖4 基礎(chǔ)承臺(tái)CAD圖紙、按此建模的基礎(chǔ)三維模型及承臺(tái)構(gòu)件屬性

2.1.2 建模有利于更直觀地劃分施工段

為解決大型發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)施工中存在的諸如工業(yè)預(yù)埋件數(shù)量多、工藝對(duì)基礎(chǔ)頂面的不同標(biāo)高要求多、預(yù)留洞及管道構(gòu)造復(fù)雜等問題，我們通過運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行了建模，然后將模型提交設(shè)計(jì)與工藝進(jìn)行復(fù)核，并根據(jù)三維模型最終確定了合理的施工區(qū)域劃分[3,4]。

根據(jù)建模過程發(fā)現(xiàn)，整個(gè)設(shè)備基礎(chǔ)主要由三大部分組成：厚3.3 m的大體積筏板底座；涉及大量的預(yù)留洞、預(yù)埋件的厚2.2 m豎向大構(gòu)件；面標(biāo)高各異，涉及大體積混凝土和超限荷載的模板支撐的厚2.5 m頂部上蓋平臺(tái)。

考慮到本工程基礎(chǔ)混凝土最大厚度為8.00 m，最小厚度為2.50 m，鑒于整個(gè)基礎(chǔ)的上述結(jié)構(gòu)形式，為防止混凝土開裂，便于設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)埋件安裝，分2層共2次進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)混凝土的澆筑施工，即3.3 m筏板底座為一施工段、2.2 m豎向構(gòu)件和2.5 m上蓋平臺(tái)為一施工段。

2.2 工程算量

BIM技術(shù)的另一亮點(diǎn)是不管模型有多復(fù)雜，只要建得出，就能夠利用算量軟件對(duì)模型進(jìn)行快速、高效、準(zhǔn)確的工程量計(jì)算。發(fā)電機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)共有5臺(tái)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，借助BIM技術(shù)里的魯班算量能夠高效計(jì)算出設(shè)備基礎(chǔ)的工程量，通過云功能里的自動(dòng)套以及工程量計(jì)算功能，可以很快地計(jì)算出5臺(tái)大型設(shè)備基礎(chǔ)的工程量，大大縮短了算量時(shí)間，在提高準(zhǔn)確率的同時(shí)，節(jié)省了人力。

2.3 材料管控

本工程車間雖為單層結(jié)構(gòu)，但其在標(biāo)高為23.15 m、54.4 m的水平向構(gòu)件較為復(fù)雜，在實(shí)施過程中必須分段施工，這就需要對(duì)任一施工段的工作量有一個(gè)快速統(tǒng)計(jì)能力，比如空心柱、空腹梁等的計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，通過建?？蓪?fù)雜計(jì)算簡單化。我們采用了以算量功能突出的魯班軟件進(jìn)行建模，可以查詢滿足工程各個(gè)階段的材料消耗量匯總表、構(gòu)配件匯總表等6個(gè)報(bào)表，從而把握材料用量，做到分區(qū)域統(tǒng)計(jì)、一次運(yùn)輸?shù)轿?，避免了塔吊重?fù)起吊?；炷翝仓纳暾?qǐng)量與實(shí)耗量也得到了控制，避免了浪費(fèi)。

2.4 進(jìn)度協(xié)調(diào)管理

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，我們?cè)谀Ｐ屠锿ㄟ^虛擬布置施工段和節(jié)點(diǎn)，可以很形象地對(duì)各專業(yè)進(jìn)行施工前的模擬生產(chǎn)安排，與各班組在會(huì)議室通過投影儀進(jìn)行各工序穿插節(jié)點(diǎn)的確定，從而很好地把握施工過程的配合和各工種之間的銜接。整個(gè)基礎(chǔ)施工涉及鋼筋、木工、架子工、瓦工、水電工、電焊工、專業(yè)廠家預(yù)埋工7個(gè)工種，在200 m2的面積、1 600 m3的空間中如何配合好是工程中要重點(diǎn)解決的問題，正是借助于這個(gè)虛擬模型，項(xiàng)目部才能夠很好地指導(dǎo)施工，進(jìn)行三維的技術(shù)交底，使各方可以輕松地交流。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)是一種數(shù)字信息的應(yīng)用，通過使用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，可以模擬施工、指導(dǎo)施工。和二維視圖相比，BIM為我們展現(xiàn)了二維所不能展現(xiàn)的視覺效果和認(rèn)知效果。利用信息模型提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工方案的不足，有利于優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)和施工工藝；BIM 技術(shù)同時(shí)提供了一個(gè)信息共享與交流的平臺(tái)，提高了各個(gè)工種之間的溝通與協(xié)調(diào)效率[5,6]。但是要想將設(shè)計(jì)、施工以至于運(yùn)營維保一體化，還需要全社會(huì)各界的共同努力，我們作為建筑施工企業(yè)將堅(jiān)持不懈地推動(dòng)BIM技術(shù)在本行業(yè)的發(fā)展。