BIM技術(shù)在大型管道預(yù)制及安裝施工中的應(yīng)用

王競千，楊壁隆，周大偉，朱佳慶，彭 琳，劉艷婷

（中建一局集團(tuán)安裝工程有限公司，北京 102600）

BIM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域逐步深入，已覆蓋到項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行各個(gè)階段。工廠預(yù)制化施工是當(dāng)前安裝行業(yè)發(fā)展趨勢，依托于先進(jìn)加工設(shè)備，提高安裝效率，提升整體施工質(zhì)量。本文結(jié)合西安三星閃存芯片二期項(xiàng)目管道施工經(jīng)驗(yàn)，著重介紹大型管道的預(yù)制施工，質(zhì)量管控等方面的BIM 技術(shù)應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

三星閃存芯片二期項(xiàng)目位于西安高新綜合保稅區(qū)內(nèi)，是西安市2019 年電子信息產(chǎn)業(yè)類重點(diǎn)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(tái)。

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，如圖1 所示。

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。

圖1 現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)安裝空間狹小

2 管道預(yù)制

2.1 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(duì)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)。

2.2 預(yù)制流程

預(yù)制流程如圖2 所示。

圖2 預(yù)制流程

2.2.1 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(duì)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。

2.2.2 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。閥組預(yù)制分段加工如圖3 所示。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。

圖3 閥組預(yù)制分段加工圖

2.2.3 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(duì)稱性、接頭對(duì)正性校驗(yàn)。閥組安裝完成效果如圖4 所示。

圖4 閥組安裝完成效果

3 管道運(yùn)輸

針對(duì)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，工藝流程圖如圖5 所示。

圖5 大型管道滑道式工藝流程圖

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(duì)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(dòng)的摩擦力。臨時(shí)支架與滑軌如圖6 所示。管道運(yùn)輸前對(duì)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(duì)口焊接。

圖6 臨時(shí)支架與滑軌示意圖

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)。滑道式工藝現(xiàn)場安裝示意圖如圖7 所示。

圖7 滑道式工藝現(xiàn)場安裝

4 質(zhì)量管控

1)基于BIM 技術(shù)對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行管控 首先對(duì)管段、焊口進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)信息包含管道類型，焊工編號(hào)、實(shí)施日期等內(nèi)容，并與模型關(guān)聯(lián)，生成二維碼，完成焊縫的全過程管控。協(xié)同平臺(tái)質(zhì)量管控示意圖如圖8 所示。

圖8 協(xié)同平臺(tái)質(zhì)量管控

2)優(yōu)化機(jī)房內(nèi)彎頭 常規(guī)做法需等結(jié)構(gòu)面找平后施工，受限于土建施工進(jìn)度，且施工完成后不易更換，對(duì)彎頭支架進(jìn)行優(yōu)化。利用墊鐵將鋼板提升，利用膨脹螺栓對(duì)鋼板進(jìn)行固定，完成支架安裝后，預(yù)留空間內(nèi)填充無收縮水泥。在支架增設(shè)限位裝置，使管道位移方向與水流方向平行，充分發(fā)揮軟接作用。支架做法優(yōu)化如圖9 所示。

5 結(jié)語

圖9 支架做法優(yōu)化

依托BIM 技術(shù)，工程應(yīng)用滑道式工藝進(jìn)行大型管道安裝，該工藝適用于工業(yè)廠房內(nèi)大規(guī)格管道運(yùn)輸，可以實(shí)現(xiàn)管道在狹小空間中高效優(yōu)質(zhì)運(yùn)輸、快速就位的目標(biāo)。機(jī)房內(nèi)管道支架優(yōu)化為限位導(dǎo)向支架，該做法只需確定完成面標(biāo)高即可開始相關(guān)工作，且安裝完成后上層鋼板易于拆卸、更換，提升了安裝質(zhì)量。

BIM 技術(shù)在西安三星閃存芯片二期項(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(duì)類似項(xiàng)目的預(yù)制化施工提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。