BIM技術(shù)在垃圾焚燒廠項目復(fù)雜設(shè)備安裝過程中的應(yīng)用

顧文強(qiáng)

（浙江環(huán)宇建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 紹興 312000）

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)已成為建設(shè)領(lǐng)域信息技術(shù)的研究和應(yīng)用熱點，BIM的應(yīng)用價值已經(jīng)得到政府的高度關(guān)注和行業(yè)的普遍認(rèn)可［1］。利用數(shù)字化模型對建設(shè)項目進(jìn)行設(shè)計、建造和運營全過程管理，其價值和內(nèi)涵體現(xiàn)在技術(shù)、過程、協(xié)同等多方面［2］。國內(nèi)BIM技術(shù)在建筑業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在大型復(fù)雜建筑中，通過BIM技術(shù)進(jìn)行三維協(xié)同設(shè)計，施工現(xiàn)場進(jìn)行三維場地布置、施工方案動態(tài)模擬等應(yīng)用，有效提高了項目的建設(shè)效率［3］。垃圾焚燒廠項目設(shè)備多且復(fù)雜，相關(guān)的工藝管線及設(shè)備平臺相互影響，安裝難度大，為確保本項目中鍋爐、汽輪機(jī)等復(fù)雜設(shè)備的順利安裝，通過BIM技術(shù)對設(shè)備安裝的全過程進(jìn)行深入應(yīng)用研究。

1 工程概況

紹興市循環(huán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)園（二期）工程焚燒廠項目為紹興市清能環(huán)保有限公司異地遷建工程，用地面積為230 416 m2，其中建（構(gòu)）筑物占地面積約為142 837 m2，總建筑面積約74 877 m2，建成后垃圾處理能力2 000 t/d。項目包含2套750 t/d機(jī)械排爐、鍋爐及煙氣凈化成套設(shè)備，還有汽輪機(jī)、空氣冷卻器、發(fā)電機(jī)、疏水?dāng)U容器、射油器等一系列發(fā)電機(jī)組設(shè)備，整個項目設(shè)備多且雜，相應(yīng)的專業(yè)設(shè)備管線錯綜復(fù)雜，給項目的建設(shè)帶來極大的挑戰(zhàn)。本項目為EPC項目，為BIM技術(shù)的全過程應(yīng)用提供了條件，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，從設(shè)計到安裝施工全過程信息化協(xié)同管理，有效提高了項目設(shè)備的安裝效率。

2 BIM技術(shù)在設(shè)備深化設(shè)計階段的應(yīng)用

針對本項目設(shè)備多且雜的特點，項目BIM團(tuán)隊利用BIM技術(shù)，建立設(shè)備模型、鋼平臺模型、專業(yè)管道模型，然后進(jìn)行整合形成完整的三維模型，再結(jié)合設(shè)計、加工工藝、現(xiàn)場施工等實際需求，進(jìn)行三維協(xié)同深化，盡量解決圖紙中的問題。

2.1 建立模型

本項目采用PDMS軟件對鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)備工藝管道進(jìn)行建模，其余設(shè)備平臺、設(shè)備基礎(chǔ)等主要使用Revit軟件進(jìn)行三維建模，在建模過程中根據(jù)實際加工制作及安裝需求進(jìn)行深化，如鍋爐設(shè)備，根據(jù)鍋爐現(xiàn)場拼裝的要求，對鍋爐各個組成構(gòu)件進(jìn)行分散獨立建模，最后進(jìn)行整體整合，從而確保模型與實際一致，為后續(xù)BIM技術(shù)三維動畫制作、方案模擬等應(yīng)用打下基礎(chǔ)。見圖1。鋼結(jié)構(gòu)平臺以及設(shè)備工藝管道等均結(jié)合實際進(jìn)行深化，以達(dá)到后續(xù)通過模型直接三維出圖的要求。

圖1 鍋爐整體三維模型

2.2 碰撞檢查提前發(fā)現(xiàn)問題

由于各專業(yè)在設(shè)計階段是相互獨立的，在有限的安裝空間中不可能完全考慮和其他專業(yè)的碰撞問題，所以在項目實際建造過程中常常會出現(xiàn)大量的碰撞，造成返工，導(dǎo)致資源的浪費和工期的延誤。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提前發(fā)現(xiàn)碰撞，將設(shè)備、鋼平臺、工藝管線等模型，全部導(dǎo)入Navisworks軟件進(jìn)行碰撞檢查，逐一核實各專業(yè)間的碰撞，共發(fā)現(xiàn)有效碰撞186處，BIM團(tuán)隊將每一處碰撞通過模型精確定位，并進(jìn)行三維展示，協(xié)助各方進(jìn)一步優(yōu)化。見圖2。

圖2 鍋爐管線與鋼平臺碰撞

2.3 多方協(xié)同深化

通過BIM協(xié)同平臺，各專業(yè)設(shè)計與施工人員針對碰撞問題進(jìn)行協(xié)同深化，根據(jù)項目實際情況，綜合考慮現(xiàn)場施工及后期維護(hù)便利性，各專業(yè)設(shè)計人員通過三維模型進(jìn)行直接調(diào)整深化，逐一解決所有碰撞問題，實現(xiàn)真正的設(shè)計施工一體化。項目優(yōu)先通過管線優(yōu)化消除碰撞173處，鋼結(jié)構(gòu)平臺調(diào)整消除碰撞8處，設(shè)備調(diào)整消除碰撞3處，土建及主廠房鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整消除碰撞2處，如：格構(gòu)柱與汽機(jī)間樓板碰撞，經(jīng)過深化將樓板邊緣內(nèi)移以消除碰撞。見圖3。

圖3 樓板深化前后三維模型

3 BIM技術(shù)在設(shè)備安裝階段的應(yīng)用

大型設(shè)備需要項目現(xiàn)場進(jìn)行拼裝及吊裝，也需要土建、鋼結(jié)構(gòu)等各專業(yè)的協(xié)同配合，如何將有限的場地空間進(jìn)行合理排布，同時統(tǒng)籌各專業(yè)施工順序，是確保項目設(shè)備順利安裝的關(guān)鍵。利用BIM技術(shù)對項目進(jìn)行三維場地布置，合理安排設(shè)備構(gòu)件的加工點及存放處，通過設(shè)備安裝方案模擬及各專業(yè)交叉施工模擬，有效提高了設(shè)備的安裝效率。

3.1 三維場地布置

鍋爐、汽輪機(jī)、煙氣凈化設(shè)備等大型設(shè)備需要現(xiàn)場進(jìn)行組裝，通過BIM技術(shù)綜合考慮設(shè)備的現(xiàn)場加工、吊裝等需求，對項目現(xiàn)場進(jìn)行三維布置，結(jié)合各階段項目的實際場地使用情況，對設(shè)備的材料放置地點、現(xiàn)場加工點、吊裝點位等進(jìn)行三維合理布置，確保滿足各階段的場地需求使項目有限的場地得到充分利用。

3.2 施工方案三維動態(tài)模擬

本項目主廠房為鋼結(jié)構(gòu)體系，格構(gòu)柱、屋面網(wǎng)架等均需要吊裝，而鍋爐、煙氣凈化設(shè)備等也需要進(jìn)行吊裝，兩者交叉施工，相互影響，對吊裝的順序、吊裝的精度、吊機(jī)的分布等提出了很高的要求。項目通過三維模型對整體作業(yè)空間排布情況進(jìn)行分析，以保障設(shè)備順利安裝為前提，以提高吊裝效率為目標(biāo)，充分利用空間和時間，進(jìn)行穿插吊裝施工；同時，通過BIM技術(shù)對吊裝方案進(jìn)行三維動態(tài)模擬，對各方案進(jìn)行比對，并不斷優(yōu)化，最終形成了交叉吊裝施工方案。見圖4。

圖4 鍋爐吊裝方案模擬

3.3 設(shè)備預(yù)留孔洞及預(yù)埋件三維精確控制

本項目鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)備均配套相應(yīng)的工藝管線，由于工藝管線對其位置的精度要求很高，相應(yīng)的設(shè)備基礎(chǔ)中管線孔洞的預(yù)留需要精確定位。項目通過整合設(shè)備模型、管線模型及設(shè)備基礎(chǔ)模型，對工藝管線的排布進(jìn)行三維優(yōu)化，以便消除管線的碰撞。然后通過模型對管線所需預(yù)留孔洞進(jìn)行三維精確定位，通過BIM軟件直接導(dǎo)出平面圖以及局部三維視圖，并對相關(guān)施工人員進(jìn)行三維技術(shù)交底，從而有效提高了現(xiàn)場施工的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)了現(xiàn)場零碰撞。見圖5。

圖5 汽輪機(jī)基礎(chǔ)孔洞預(yù)留

4 設(shè)備安裝全過程BIM協(xié)同應(yīng)用

設(shè)備的安裝是本項目的關(guān)鍵所在，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，對設(shè)備從加工制作到安裝調(diào)試完成的全過程進(jìn)行協(xié)同管理，有效提高設(shè)備安裝全過程管理效率。

4.1 設(shè)備狀態(tài)實時更新管理

設(shè)備安裝要經(jīng)過加工制作、運輸、吊裝、安裝調(diào)試等一系列過程節(jié)點，中間任何一個節(jié)點出現(xiàn)問題都會影響整個安裝的進(jìn)度，及時有效地把控這些關(guān)鍵節(jié)點是設(shè)備安裝的重點。

項目部通過BIM協(xié)同平臺，根據(jù)每個設(shè)備的特點設(shè)置各個階段的節(jié)點狀態(tài)，包括加工制作、出廠、進(jìn)場驗收、吊裝、調(diào)試等，結(jié)合二維碼與RFID芯片，由專人通過手機(jī)端對設(shè)備的每個節(jié)點狀態(tài)進(jìn)行更新并錄入相應(yīng)設(shè)備信息，項目管理人員可以第一時間通過平臺了解設(shè)備的最新狀態(tài)，現(xiàn)場施工人員也可以通過掃描二維碼查到設(shè)備的全過程信息，從而有效提高了項目對設(shè)備全過程的管控能力。

4.2 設(shè)備安裝全過程資料信息化管理

為保證設(shè)備資料的集成，方便設(shè)備的日后維護(hù)，通過BIM協(xié)同平臺，設(shè)置設(shè)備資料專區(qū)，將設(shè)備相關(guān)資料，包括出廠資料、檢測資料、驗收資料等均上傳至BIM協(xié)同平臺，同時將資料與相應(yīng)的設(shè)備一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，可以通過平臺隨時調(diào)用相應(yīng)的資料，并能通過資料打開相應(yīng)的設(shè)備模型，也可以通過設(shè)備模型打開相應(yīng)的資料。在設(shè)備屬性中添加相應(yīng)的維護(hù)信息，包括定期維護(hù)的時間、維護(hù)的要點，等等，實現(xiàn)設(shè)備資料的信息化集成管理，大大方便后續(xù)設(shè)備的運維。

4.3 設(shè)備安裝任務(wù)協(xié)同管理

由于項目采用穿插施工，設(shè)備的安裝與鋼結(jié)構(gòu)的吊裝同時交叉進(jìn)行，每道工序之間環(huán)環(huán)相扣，確保每道工序按計劃順利完成非常關(guān)鍵。項目通過BIM協(xié)同平臺，將每道工序相應(yīng)的計劃與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并以任務(wù)的形式發(fā)送至責(zé)任人，明確計劃開始時間和結(jié)束時間，責(zé)任人通過BIM協(xié)同平臺實時反饋現(xiàn)場進(jìn)度直至任務(wù)完成。

項目在每個任務(wù)中設(shè)置驗收環(huán)節(jié)，一旦現(xiàn)場滿足驗收條件，平臺會自動通知相應(yīng)的驗收人員，驗收人員需要上傳圖片、視頻等現(xiàn)場驗收的過程資料，所有過程資料都會與對應(yīng)設(shè)備模型關(guān)聯(lián)，方便后期追溯及運維管理?，F(xiàn)場驗收合格后，平臺中任務(wù)狀態(tài)將更新為完成，并自動進(jìn)入下一道任務(wù)。如果任務(wù)出現(xiàn)延后，平臺會及時通知相關(guān)人員，并在模型中顯示紅色提醒，項目管理人員通過BIM協(xié)同平臺可以實時查看現(xiàn)場施工情況，及時發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)真正的信息化協(xié)同管理，有效提高管理效率。

5 結(jié) 語

在紹興市循環(huán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)園（二期）工程焚燒廠項目復(fù)雜設(shè)備安裝過程中，針對項目實際情況，結(jié)合BIM技術(shù)的特點，選擇了適合項目特點的BIM應(yīng)用方向，依托BIM協(xié)同平臺及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在設(shè)備安裝的全過程中積極發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，有效促進(jìn)了各方的協(xié)同工作；通過三維深化設(shè)計、施工方案三維動態(tài)模擬、全過程協(xié)同管理等方式，大大提高了設(shè)備安裝的效率，使大型設(shè)備從設(shè)計到安裝再到調(diào)試運行，整個過程有效協(xié)同，實現(xiàn)全過程信息化管理，在保障項目順利推進(jìn)的同時，為設(shè)備生成了獨一無二的電子檔案，具備全過程的可追溯性，為后期設(shè)備的運營維護(hù)提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐，真正地實現(xiàn)BIM技術(shù)在大型設(shè)備中的全生命周期應(yīng)用。