BIM在礦山立井井筒裝備安裝施工中的應(yīng)用研究

馬啟雙，賈吉中，李 峰

（中煤第一建設(shè)有限公司機電安裝工程處，河北 邯鄲 056000）

1 礦山立井井筒裝備安中BIM模型特性

1.1 可視化

通過BIM進(jìn)行三維建模，可以直觀反映井筒內(nèi)管道、梯子間、罐道、罐道梁、提升設(shè)施等各實體構(gòu)件與空間的關(guān)系，對于特殊點以及相互關(guān)聯(lián)的構(gòu)件，通過模擬的圖像不僅可以旋轉(zhuǎn)縮放還可以更細(xì)致的了解每個關(guān)節(jié)點的具體情況，幫助工作人員更直觀、更清晰地進(jìn)行操作。

1.2 高效協(xié)調(diào)性

利用施工信息模型，軟件在BIM模型中進(jìn)行全面的碰撞檢查，提前將碰撞位置反饋給設(shè)計方修改，減少設(shè)計誤差對施工工期的延誤。出現(xiàn)問題后再修正返工，就會延誤工期并增加費用，可以使用BIM進(jìn)行專業(yè)項目信息協(xié)調(diào)整理，時間短，條理清晰、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等構(gòu)件專業(yè)系統(tǒng)平臺，進(jìn)行各專業(yè)、空間、時間成本等協(xié)調(diào)綜合管理，減少不合理問題的出現(xiàn)，滿足工施工程的需求，提高設(shè)計質(zhì)量，加快工程施工進(jìn)度，提高現(xiàn)場管理的效率。

1.3 模擬性

隨著BIM的發(fā)展不僅體現(xiàn)在礦山井下三維施工模擬模型，還結(jié)合時間（四維）、結(jié)合造價（五維）來模擬各種突發(fā)情況。三維時，不僅可以模擬工程模型外，還可以模擬許多突發(fā)事件實驗。四維時，結(jié)合時間可以優(yōu)化整個施工過程，避免施工關(guān)鍵節(jié)點的時間浪費，指導(dǎo)施工。五維時，結(jié)合造價根據(jù)實際施工情況，成本控制并實時調(diào)整。

1.4 全面性

BIM模型可以將整個工程的質(zhì)量、進(jìn)度以及成本的信息同步給各個參與方。它可以隨時為施工方提供工程量清單、概預(yù)算、各階段材料準(zhǔn)備等施工過程中需要的物資信息，使施工的物資調(diào)運具有極強的前瞻性，通過BIM還能實現(xiàn)現(xiàn)場施工動態(tài)跟蹤管理。

2 礦山立井井筒裝備安裝工程項目及管理特點

井筒裝備安裝工程不僅工程量大、工期短而且工序復(fù)雜的特點。因此，在各方面的消耗量都比較突出，以某地區(qū)副井為例井筒直徑7.2m，井深768.68m。

2.1 施工準(zhǔn)備階段長，施工工期較短

井筒裝備的梯子間、罐道、罐道梁、托座、管路大梁等非標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)段的加工防腐、還有井筒施工的穩(wěn)車、絞車安裝、封口盤、天輪平臺改造、吊盤加工及吊掛等準(zhǔn)備工作，施工工期僅有100日歷天。

2.2 現(xiàn)場條件復(fù)雜

在施工過程中遇到突發(fā)事件的概率大大提高；井筒內(nèi)井壁不規(guī)整，土建預(yù)留井口的地腳螺栓以及梁窩不夠尺寸，井筒跑模現(xiàn)象時有發(fā)生造成已制作好的金屬梁等尺寸過長或者過段，這都造成窩工現(xiàn)象。

2.3 工程量大

井筒內(nèi)設(shè)行人梯子間1趟、主排水管路4趟、消防灑水管路1趟、壓風(fēng)管路1趟、供電電源電纜8路、通訊電纜1路、光纜2路、信號電纜2路及相關(guān)設(shè)備設(shè)施。

2.4 空間有限

礦山立井井筒裝備安裝屬于地下作業(yè)，施工空間有限，工作地點狹窄的，施工條件惡劣加大了運輸系統(tǒng)的難度和資源的消耗量。井筒直徑Φ7.2m，工作吊盤直徑Φ6.9m，工作空間就在這6.9m的平臺上，所有工作空間有限。

3 礦山立井井筒裝備施工常見問題

3.1 工期的問題

井筒裝備安裝工程特別講究施工順序的前后吊盤下行安裝梯子間罐道梁，吊盤上行安裝管路，吊盤上行以后就不在下行，需要罐籠安裝完成后在放電纜，但是井底淋水棚安裝不可跟隨井筒裝備安裝安裝需要所有構(gòu)件、管路線纜安裝結(jié)束后方可施工等。

3.2 安全的問題

無論何時何地任何工程項目安全都應(yīng)該被擺在第一位置。特別是礦井，井筒的深度往往數(shù)百米甚至上千米，井筒內(nèi)空間有限，一但問題，例如擠壓、墜掉事故、繩鎖斷裂等，吊盤作業(yè)人員逃生獲救的機會渺茫，出現(xiàn)群死群傷事故。安全問題必須重視，發(fā)生的慘案也不計其數(shù)，仍有施工單位安全管理意識淡薄，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

3.3 成本的問題

隨著新建礦井減少，市場縮小，但施工企業(yè)較多，建設(shè)單位在投資上盲目壓縮，造成企業(yè)的利潤微薄，同時承擔(dān)著安全風(fēng)險。設(shè)備，材料，進(jìn)度等因素都影響施工的成本，一個失誤有可能造成工程虧損。

4 BIM技術(shù)在礦山立井井筒裝備安裝項目施工階段的應(yīng)用

現(xiàn)在BIM技術(shù)可以貫穿工程施工全生命周期，對于進(jìn)度控制、成本節(jié)約多方面的優(yōu)勢。BIM技術(shù)應(yīng)用于礦山立井井筒裝備安裝工程具有實踐的緊迫性。

4.1 施工演示，精確把控進(jìn)度

根據(jù)BIM技術(shù)的模擬特性，將時間與三維模型結(jié)合，通過劃分關(guān)鍵節(jié)點對整個工程施工模擬，在井筒裝備施工之前，可以通過BIM技術(shù)實現(xiàn)圖紙設(shè)計中的盲點和施工復(fù)雜的位置可視化，利用三維數(shù)字化模擬施工，把設(shè)計與實際的井筒進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)施工過程中不合理的地方，科學(xué)合理安排場地及設(shè)備設(shè)置布置，對井筒裝備的施工有指導(dǎo)的作用。

4.2 碰撞分析規(guī)避風(fēng)險

由于井筒內(nèi)空間有限，井筒裝備安裝吊盤下行，在梯子間未完成安裝前吊盤不可上行，且施工不可逆性。發(fā)生事故，損失慘重，模擬施工就可以最大限度的規(guī)避風(fēng)險。井筒裝備安裝的井筒內(nèi)、管路、罐道梁、電纜、提升設(shè)施等安裝設(shè)施的碰撞以及，圖紙與現(xiàn)場碰撞，施工前后順序尤為重要，那些需要提前預(yù)留安裝的或者防止前后工序顛倒不該安裝的安裝了，或者已經(jīng)安裝的需要拆除方出現(xiàn)返工，根據(jù)施工模型和碰撞檢測算法，不僅可以對井筒內(nèi)罐道梁、井壁、管線、設(shè)施與結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)碰撞檢測和分析，還可以優(yōu)化施工工藝，以及關(guān)鍵節(jié)點，展示施工過程中的實際狀況，降低了事故發(fā)生的概率，也降低了成本，有效減少施工過程中可能產(chǎn)生的錯誤。

4.3 施工安全質(zhì)量管理

BIM對井筒裝備施工中的各分部分項工程、工序、施工流程、物資、設(shè)備設(shè)施等信息跟蹤、記錄和分析，施工技術(shù)人員，根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)場施工過程對比及時把握工程質(zhì)量，工序以及工程的工藝流程對施工過程的每一個步驟和時間順序進(jìn)行自動統(tǒng)計記錄，生產(chǎn)工程工序模擬演示，在時間管理的基礎(chǔ)上對物資消耗，設(shè)備的使用率管控，時刻把握施工的實時變化。對工程施工過程中可能產(chǎn)生的隱患和問題進(jìn)行預(yù)判，從而有效監(jiān)督工程施工質(zhì)量。

4.4 精確管理優(yōu)化成本

井筒裝備對工程的預(yù)算造價的工作量大，難度高，傳統(tǒng)的成本預(yù)算已經(jīng)不能滿足工程的發(fā)展，并且時間長，容易出現(xiàn)錯誤，利用BIM技術(shù)可以提高成本預(yù)算的工作效率和準(zhǔn)確度。如果我們可以提前預(yù)知施工中出現(xiàn)的問題，減少了返工成本。BIM模型通過任何一個節(jié)點都可以查詢到成本信息，而且對于發(fā)生的工程變更信息也能同步進(jìn)行更新，可以將輸入進(jìn)去的成本信息、進(jìn)度信息進(jìn)行資源整合，可以匯總，可以拆分，還可以進(jìn)行統(tǒng)計，可自動將這些信息與模型中的計劃進(jìn)度進(jìn)行比較，直接生成相應(yīng)的偏差信息，如果計算結(jié)果為正值，說明項目成本節(jié)約，反之亦然。BIM模型設(shè)置了參數(shù)化信息，設(shè)計一經(jīng)改變，相應(yīng)數(shù)據(jù)也會自動進(jìn)行調(diào)整，便于施工人員及時調(diào)整資源投入方案，也能準(zhǔn)確計算出變更后成本的變化，為控制項目成本提供了技術(shù)支撐。

4.5 合同管理

BIM軟件可以通過任一節(jié)點查詢到任務(wù)進(jìn)展情況、包括已完工程量與計劃完成量，實際單價與合同單價信息，同時能掌握分包商的分包信息，如合同執(zhí)行情況，對已完工程量進(jìn)行審核等，以此來確定施工成本，便于施工人員對成本的有效控制。

5 結(jié)束語

礦山立井井筒裝備安裝工程是一個安全管理風(fēng)險壓力大、施工技術(shù)綜合性較強的單位工程。尤其現(xiàn)階段建設(shè)單位在投資上盲目壓縮，造成企業(yè)的利潤微薄，同時承擔(dān)著安全風(fēng)險。BIM技術(shù)提前做好模擬以保證最少的返工就顯得尤為重要。引入新的管理理念利用BIM技術(shù)進(jìn)行實時跟蹤，準(zhǔn)確掌握施工進(jìn)度，成本、質(zhì)量、安全、經(jīng)營對整個工程涉及到的人、物料、設(shè)備、設(shè)施及工程質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管控，以提高效率、降低成本，對保障井筒裝備施工有著非常重要的意義，為施工企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭中占有優(yōu)勢贏得一片市場。