BIM技術(shù)在大型隧道工程弧形風(fēng)管制作安裝中的應(yīng)用

王克簫

（中鐵建工集團(tuán)安裝工程有限公司，北京，100070）

引言

北京通州運(yùn)河核心區(qū)市政配套工程北環(huán)環(huán)隧工程二標(biāo)段。主隧道全長(zhǎng)為1.5公里，進(jìn)出口通道長(zhǎng)1.2公里，兩條連接道長(zhǎng)0.25。主隧道凈寬10.75，布置三條車道，中間位行車道。風(fēng)管路由圓弧半徑在33~100m之間，圓弧長(zhǎng)度在50-95m之間，風(fēng)管尺寸最大寬度2500mm，風(fēng)管面積8320m2。風(fēng)管隨著結(jié)構(gòu)敷設(shè)安裝，風(fēng)管路由均為小曲率、大半徑弧形，加工制作安裝難度大。

1 主要思路

為了滿足弧形建筑保證觀感效果及凈空要求，以及機(jī)電各管線間距盡量統(tǒng)一、避免管線沖突或占用過(guò)多空間，針對(duì)鍍鋅鋼板風(fēng)管制作與安裝，本工法主要采用了BIM技術(shù)、梯形拼接、預(yù)裝控制等技術(shù)，使得風(fēng)管安裝整體美觀、滿足弧形建筑造型要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)弧形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合風(fēng)管加工制作難度、施工成本等因素，弧形風(fēng)管施工采用如下方案：

1.1 弧形風(fēng)管制作

主要采用梯形拼接管段技術(shù)，再利用BIM技術(shù)完成管綜排布后，在一定的規(guī)則下實(shí)施分段，保證有一定直線范圍用于管件、閥部件安裝，系統(tǒng)管線走向所形成的路徑的具有一定的圓度，滿足弧形建筑要求。

1.2 弧形風(fēng)管安裝

主要采用現(xiàn)場(chǎng)精確定位、地面預(yù)拼裝、整體吊裝技術(shù)，在地面上對(duì)風(fēng)管安裝精度進(jìn)行糾偏和質(zhì)量檢查，減少裝配誤差及拼接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

在梯形拼接管段技術(shù)方面，為了確保加工精度，我們采用 AutoCAD及Revit軟件，制作梯形段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)模型及加工標(biāo)準(zhǔn)圖，梯形段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)詳見圖1

圖1 梯形段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)平面圖各參數(shù)說(shuō)明

梯形段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)圖各參數(shù)說(shuō)明詳見表1

表1 梯形段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)平面圖各參數(shù)說(shuō)明表

3 工藝流程

圖2 弧形風(fēng)管制作安裝工藝流程圖后臺(tái)管理

3.1 繪制管綜圖

利用BIM技術(shù)建立建筑、結(jié)構(gòu)模型；初步繪制機(jī)電主要直管段模型，生成剖面圖，確定剖面排布方案；完善機(jī)電模型，實(shí)施碰撞檢測(cè)；消除碰撞后，形成最終模型及管線綜合圖。

3.2 管段分段

（1）收集相關(guān)參數(shù)

在風(fēng)管系統(tǒng)上標(biāo)記出除了直管段外的其余閥部件，以及風(fēng)管兩端。

圖3 初步控制點(diǎn)

（2）設(shè)定風(fēng)管連接控制點(diǎn)

在風(fēng)管管件、風(fēng)管閥門、風(fēng)管部件、風(fēng)口的兩端，以及風(fēng)管與其他設(shè)備連接點(diǎn)處，適當(dāng)擴(kuò)充外接直線段長(zhǎng)度，設(shè)為初步梯形管段的長(zhǎng)度。

設(shè)置連接控制點(diǎn)主要是為了保證上述閥部件能在風(fēng)管直管段進(jìn)行安裝，梯形風(fēng)管管段范圍需包含上述閥部件，避免風(fēng)口跨越兩個(gè)梯形管段，從而造成連接困難以及美觀度不夠；也能避免閥部件安裝時(shí)造成裝配誤差過(guò)大等問(wèn)題。

圖4 風(fēng)管變徑處兩側(cè)直管段處理

圖5 風(fēng)管閥部件控制點(diǎn)

（3）相鄰控制點(diǎn)之間實(shí)施管段分段

當(dāng)設(shè)定好風(fēng)管連接控制點(diǎn)后，對(duì)于長(zhǎng)度或弧度較長(zhǎng)的梯形管段進(jìn)行分段，一般按照2m一節(jié)，最小長(zhǎng)度應(yīng)大于0.5m，為了減少法蘭連接數(shù)量，保證一定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可以通過(guò)計(jì)算確定某一長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的數(shù)量最大化，提高加工效率。

圖6 風(fēng)管加工控制點(diǎn)

圖7 風(fēng)管預(yù)制模型圖

3.3 繪制風(fēng)管加工圖

（1）繪制風(fēng)管加工平面圖

當(dāng)完成管段分段后，即可利用分段數(shù)據(jù)調(diào)整BIM模型，在平面視圖內(nèi)快速標(biāo)記各梯形風(fēng)管段、管件等信息，標(biāo)記定位尺寸，生成風(fēng)管加工平面圖。

（2）生成風(fēng)管加工清單

利用BIM模型的明細(xì)表功能，快速導(dǎo)出風(fēng)管加工清單，用于指導(dǎo)風(fēng)管加工生產(chǎn)。

（3）生成CNC文件

首先將BIM模型轉(zhuǎn)換成預(yù)制件模型，再通過(guò)Fabrication插件，可以快速轉(zhuǎn)換成MAJ文件，在Fabrication CAMDuct軟件內(nèi)，生成風(fēng)管加工的數(shù)控機(jī)床操作文件，即CNC文件。

3.4 弧形風(fēng)管制作

將CNC文件導(dǎo)入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)，結(jié)合風(fēng)管加工清單，即可快速進(jìn)行鍍鋅鋼板的切割，并對(duì)切割后的板材進(jìn)行編號(hào)，便于指導(dǎo)后續(xù)裝配和安裝，然后進(jìn)行咬口及套法蘭。

3.5 定位放線、支吊架初裝、弧形風(fēng)管預(yù)拼接、整體吊裝、支吊架調(diào)整

支吊架定位放線時(shí)，應(yīng)按風(fēng)管的安裝位置，彈出支吊架的中心線，確定支吊架的安裝位置。定位放線宜采用紅外放線儀放線，有條件的可以采用三維放線機(jī)器人，放線后應(yīng)在建筑或結(jié)構(gòu)上標(biāo)注支吊架安裝控制點(diǎn)，如吊架吊點(diǎn)。根據(jù)定位點(diǎn)，打入膨脹螺栓，安裝支吊架吊耳、吊桿、豎向型鋼。根據(jù)風(fēng)管施工圖紙，在地面將風(fēng)管、風(fēng)管管件、風(fēng)管部件、風(fēng)閥等進(jìn)行預(yù)拼接，確保風(fēng)管安裝位置滿足建筑弧度要求。螺栓緊固采用對(duì)角線緊固，兩側(cè)螺栓同時(shí)緊固，嚴(yán)禁一端緊固到位后再緊固另一端螺栓。風(fēng)管連接完畢后，根據(jù)風(fēng)管安裝標(biāo)高調(diào)整橫擔(dān)高度。

3.6 安裝效果

風(fēng)管安裝效果圖如下：

圖8 風(fēng)管安裝效果圖

4 結(jié)束語(yǔ)

采用梯形拼接的弧形風(fēng)管制作安裝解決了工程中存在弧形風(fēng)管施工難題：相對(duì)于全弧形風(fēng)管制作安裝，本技術(shù)從風(fēng)管加工和風(fēng)管吊裝施工難度相對(duì)較??；相對(duì)于矩形直段加小彎頭，本工法提升了風(fēng)管系統(tǒng)的整體美觀度。本技術(shù)降低了風(fēng)管施工成本，提高了施工效率。通過(guò)采用BIM技術(shù)、梯形拼接技術(shù)，改進(jìn)弧形風(fēng)管制作安裝方法，風(fēng)管與建筑弧形墻體的距離偏差值均在50mm以內(nèi)，圓度均在50mm以內(nèi)，相對(duì)圓度在萬(wàn)分之五，降低單項(xiàng)成本約2%。

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