預(yù)制技術(shù)在工業(yè)管道施工中的應(yīng)用

董仕雁 中油（新疆）石油工程有限公司

隨著BIM技術(shù)的推廣與應(yīng)用，設(shè)備采取工廠化、模組化預(yù)制施工技術(shù)已是行業(yè)內(nèi)的大趨勢。工業(yè)管道施工中存在著管道尺寸大、設(shè)備多而大等特點(diǎn)，其中管道和設(shè)備機(jī)組作為重要節(jié)點(diǎn)，其安裝速度與施工質(zhì)量對裝配式模組化施工起著決定作用。

一、項(xiàng)目概況

某在建項(xiàng)目管道工程主要施工內(nèi)容為CT棟和室外管廊的管線及設(shè)備安裝。施工重難點(diǎn)如下。1）管道管徑大，主管道管徑達(dá)到DN1500。設(shè)備多，循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備泵組共66臺。2）地下室空間狹長，單根主管道總長度約124m，僅靠一個(gè)吊裝口與外界連接。每3.6m設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)支架，鋼結(jié)構(gòu)支架牛腿間距不足1.5m，小于管道外徑。3）管道焊接工作量大且質(zhì)量要求高，管道焊縫累計(jì)近9萬寸，均要求氬弧焊接。本工程現(xiàn)場空間狹小且設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)化程度高，焊接質(zhì)量要求高，采用工廠化預(yù)制技術(shù)，可提升工程質(zhì)量，減少現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間。采用管道滑道式工藝解決主管道運(yùn)輸難題，并基于BIM技術(shù)完成焊接工作的質(zhì)量管控。

二、安裝前準(zhǔn)備

（1）在裝配式管道制作期間，按照設(shè)備基礎(chǔ)圖進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)澆筑。（2）設(shè)備基礎(chǔ)澆筑完成后進(jìn)行復(fù)測，與模型的位置精準(zhǔn)重合，以減少安裝誤差。（3）惰性塊必須按照大樣圖進(jìn)行制作。以減少垂直誤差。（4）閥門、配件等材料的進(jìn)場和復(fù)核，如果發(fā)現(xiàn)與模型的參數(shù)不一致馬上與加工廠聯(lián)系調(diào)整管道的尺寸。（5）水泵等設(shè)備進(jìn)場后進(jìn)行復(fù)核。需要提醒加工廠預(yù)留能夠消除水平和垂直誤差的配件進(jìn)行現(xiàn)場消差。（6）編制安裝作業(yè)指導(dǎo)書，對作業(yè)人員進(jìn)行面對面技術(shù)交底；安裝前進(jìn)行技術(shù)及預(yù)制管道進(jìn)度計(jì)劃交底。

三、各功能管道安裝區(qū)域劃分和深化

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過BIM技術(shù)對能源站進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，首先考慮整體調(diào)整設(shè)備安裝位置以達(dá)到運(yùn)維和裝配式安裝的最優(yōu)方案，之后再優(yōu)化管道路由，以減少管路在能源站內(nèi)的阻力，使管道與能源站外的管道順應(yīng)連接。為了減少站外管道在通道的翻彎連接，部分管內(nèi)進(jìn)行翻彎連接。最大限度地提升站內(nèi)的有效空間。

四、管道預(yù)制

（一）預(yù)制方式

循環(huán)水系統(tǒng)主管道采用DN1500鍍鋅碳鋼管道，單根長12m，自重8t，壁厚16mm。采用鋼結(jié)構(gòu)支架，不適宜與水泵設(shè)備組成設(shè)備單元進(jìn)行模塊化安裝，因此采用標(biāo)準(zhǔn)化閥組件預(yù)制方式。利用項(xiàng)目工程預(yù)留場地，搭設(shè)管道預(yù)制加工廠?；贐IM技術(shù)對預(yù)制工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃材料堆放區(qū)、管道切割區(qū)、管件焊接區(qū)。

（二）預(yù)制流程

1.主管道預(yù)制

DN1500主管道的出廠長度通常為12m/根，利用BIM技術(shù)，考慮焊縫位置，支管開口位置，對主管道進(jìn)行切割，切割后每段管道長度12m、11m、10m不等。將定尺后的材料明細(xì)表提供給廠家，由廠家根據(jù)需求進(jìn)行生產(chǎn)，做到主管道現(xiàn)場零切割。使用等離子切割機(jī)完成管道開孔，開孔大小與支管內(nèi)徑一致，采用V型坡口進(jìn)行打磨。

2.閥組段預(yù)制

將主管道三通口，水泵進(jìn)出口設(shè)為補(bǔ)償段，現(xiàn)場完成焊接。設(shè)備進(jìn)出口閥組為預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)段，出具相應(yīng)的預(yù)制加工圖。管道進(jìn)場后，依照加工圖紙完成相應(yīng)閥組管段的管道下料、切割、焊接和法蘭焊接。

五、測量定位

將BIM深化模型導(dǎo)入至U360放線機(jī)器人系統(tǒng)中，通過放線機(jī)器人一個(gè)架站點(diǎn)完成所有放樣點(diǎn)的方式，進(jìn)行管道與設(shè)備安裝定位測量。具體操作如下：（1）本次設(shè)備及管道定位以分集水器位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，架站點(diǎn)選擇在靠近分集水器的通道處。測量放線定位。（2）管道放線定位由總管到干管再到支管。使各管線互不交叉，同時(shí)留出保溫及其他操作空間。（3）定位時(shí)。按BIM模型深化后的管線走向和軸線位置，根據(jù)機(jī)器人放樣測量后的定位點(diǎn)彈畫出管道、支架安裝的定位基準(zhǔn)線。（4）機(jī)器人精準(zhǔn)放樣誤差控制在2mm以內(nèi)，確保管道和設(shè)備安裝位置的準(zhǔn)確性。

六、管廊管道

室外管廊管道采用不銹鋼管道、PE管道，進(jìn)場長度為6m/根，加工廠內(nèi)進(jìn)行接長預(yù)制焊接為12m管道。不銹鋼管道充氬焊接，焊口酸洗、鈍化，PE管道焊口進(jìn)行100%的翻邊對稱性、接頭對正性校驗(yàn)。

七、管道安裝

1.預(yù)制管組機(jī)械化整體提升。將多段預(yù)制主管道、管組及預(yù)制支吊架進(jìn)行地面拼接，形成組合式預(yù)制管排。利用手動葫蘆、電動葫蘆或頂升裝置在地面作業(yè)將預(yù)制管排或預(yù)制管組模塊提升就位實(shí)現(xiàn)螺栓栓接固定。

2.設(shè)備與管道安裝消差。待管道與水泵、制冷機(jī)組等設(shè)備定位后，將循環(huán)水泵作為控制基準(zhǔn)段。與其安裝對接的管道管段，按照精細(xì)化模型和管道加工圖進(jìn)行二次調(diào)整，確保誤差消除后再行連接，以減小管道的現(xiàn)場安裝誤差。

3.管道安裝標(biāo)準(zhǔn)。制冷機(jī)房的冷卻水管、冷凍水管均采用全工廠化預(yù)制制作，施工現(xiàn)場冷卻水管、冷凍水管通過法蘭螺栓連接固定；管道安裝前要將管子及管件內(nèi)部的雜物清理干凈，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行水沖洗。

八、管道運(yùn)輸

針對CT棟管道特點(diǎn)，創(chuàng)新性采用大型管道滑道式工藝安裝。通過在鋼結(jié)構(gòu)管道支架上安裝運(yùn)輸軌道，管道通過軌道車由卷揚(yáng)機(jī)依次拉入地下室中。為保證管道運(yùn)輸，在吊裝口位置增設(shè)臨時(shí)支架及滑軌?；贐IM技術(shù)對軌道車進(jìn)行設(shè)計(jì)，軌道車滾輪與軌道規(guī)格匹配，確保運(yùn)輸穩(wěn)定。軌道車的作用是減少和降低管道在管廊支架橫梁上水平推動的摩擦力。管道運(yùn)輸前對管道運(yùn)輸方案進(jìn)行模擬并交底，進(jìn)行臨時(shí)支架安裝，軌道安裝和軌道車就位。管道軌道就位后，使用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引到指定位置，然后使用叉車進(jìn)行提升，拆除軌道，進(jìn)行管道對口焊接。本工藝可以在所有支架橫梁安裝后，再進(jìn)行管道安裝，克服了傳統(tǒng)先上管后焊接支架橫梁工藝的工效低、高位焊接質(zhì)量差的缺點(diǎn)。

九、結(jié)束語

BIM技術(shù)該項(xiàng)目管道工程中的應(yīng)用，為項(xiàng)目節(jié)省了工期、降低了成本，解決了多項(xiàng)施工難題。項(xiàng)目有效探索了BIM技術(shù)在大型管道預(yù)制安裝的實(shí)現(xiàn)路徑，對類似項(xiàng)目的預(yù)制化施工提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。