核電廠室外埋地管線BIM技術(shù)的施工措施

朱振華，李 磊，金顯龍，林榆鵬

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京 101101）

核電廠室外埋地管線是核電工程中重要的組成部分，其施工涉及多個(gè)專業(yè)，設(shè)計(jì)復(fù)雜，協(xié)調(diào)難度大，安全環(huán)保要求高。傳統(tǒng)的埋地管線施工技術(shù)主要依靠二維圖紙和人工計(jì)算，存在諸多問(wèn)題，容易發(fā)生碰撞、沖突、延誤等風(fēng)險(xiǎn)，影響施工質(zhì)量和效率。為了解決這些問(wèn)題，提高埋地管線施工的水平，BIM 技術(shù)作為一種新興的信息技術(shù)，逐漸引起了業(yè)界的關(guān)注和應(yīng)用。

在核電廠室外埋地管線施工中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，相關(guān)的研究和實(shí)踐較少。陸豐核電廠5、6 號(hào)機(jī)組常規(guī)島土建工程是一個(gè)大型的核電工程項(xiàng)目，涉及多個(gè)專業(yè)的室外埋地管線施工，如循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。該項(xiàng)目采用了BIM 技術(shù)進(jìn)行埋地管線施工管理，并取得了一定的成效。本文以該項(xiàng)目為例，探討了BIM 技術(shù)的應(yīng)用措施和效果。

1 工程概況

陸豐核電廠5、6 號(hào)機(jī)組是廣東省陸豐市的一個(gè)大型核電工程項(xiàng)目，由中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司投資建設(shè)，中國(guó)建筑第二工程局有限公司承擔(dān)土建施工。陸豐核電站5 號(hào)、6 號(hào)機(jī)組采用華龍一號(hào)核電技術(shù)，單臺(tái)機(jī)組容量為1 200MW。該項(xiàng)目的常規(guī)島土建工程主要包括BMX 廠房、BPX 泵房、BOP 工程等部分。工程平面效果圖如圖1。

圖1 工程平面效果圖

2 埋地管線施工難點(diǎn)

2.1 埋地管線概況

埋地管線是指埋設(shè)在地下或地面以下一定深度的管道，用于輸送各種流體或氣體。埋地管線在核電廠中具有重要的作用，主要用于冷卻反應(yīng)堆、輸送蒸汽、排放廢水、滅火救援等。該項(xiàng)目管線總計(jì)約200 條，總長(zhǎng)度約20km，直徑從DN50 到DN4000 不等，材質(zhì)有鋼管、塑料管、玻璃鋼管等。埋地管線的主要功能是輸送各種介質(zhì)和信號(hào)，連接各個(gè)設(shè)備和建筑物。根據(jù)不同的功能和材質(zhì)，埋地管線可以分為以下幾類。

1）循環(huán)水系統(tǒng) 循環(huán)水系統(tǒng)是核電廠最大的冷卻系統(tǒng)，主要用于冷卻汽輪機(jī)組的凝汽器和其他熱交換器。循環(huán)水系統(tǒng)由進(jìn)水道、出水道、泵房、蝸殼、管道等組成，主要包括進(jìn)水道和出水道兩條大直徑（約10m）的鋼筋混凝土管道，以及泵房和蝸殼之間的小直徑（約1.5m）的鋼制管道。循環(huán)水系統(tǒng)的埋地管線總長(zhǎng)度約為2.5km。

2）冷卻水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng)是核電廠的另一個(gè)重要的冷卻系統(tǒng)，主要用于冷卻反應(yīng)堆和其他安全相關(guān)設(shè)備。冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、泵房、管道等組成，主要包括從冷卻塔到泵房的大直徑（約2.5m）的鋼制管道，以及從泵房到各個(gè)用戶點(diǎn)的小直徑（約0.5m）的鋼制或鑄鐵管道。冷卻水系統(tǒng)的埋地管線總長(zhǎng)度約為3km。

2.2 施工難點(diǎn)

1）設(shè)計(jì)復(fù)雜性 埋地管線的走向和高程受到地形、地質(zhì)、建筑物、設(shè)備等多種因素的制約，需要進(jìn)行精細(xì)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，避免交叉干涉和沖突。

2）施工協(xié)調(diào)性 埋地管線的施工涉及多個(gè)專業(yè)和單位的配合和溝通，需要統(tǒng)一安排和調(diào)度，協(xié)調(diào)好施工順序和進(jìn)度，解決好接口問(wèn)題。

3）安全環(huán)保性 埋地管線的施工需要進(jìn)行大量的開挖和回填，需要注意防止坍塌、滑坡、泥漿流失等風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)要做好防塵、防噪、防污染等措施，保護(hù)好周邊環(huán)境。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1 建立三維模型

利用BIM 軟件建立室外埋地管線三維模型，包括各專業(yè)管線模型和相關(guān)設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息的數(shù)字化和可視化。該工程采用了Revit、Navisworks 等BIM 軟件，對(duì)室外埋地管線進(jìn)行了三維建模，包括循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等各專業(yè)管線及相關(guān)設(shè)備。通過(guò)三維模型，可以清晰地展示室外埋地管線的空間布置、尺寸參數(shù)、材料屬性等信息，便于設(shè)計(jì)人員、施工人員和業(yè)主方的溝通和理解。

圖2 和圖3 分別展示了陸豐核電廠5、6 號(hào)機(jī)組常規(guī)島土建工程的總平面布置管理和廊道平面布置。

圖2 總平面布置管理

圖3 廊道平面布置

3.2 碰撞檢測(cè)軟件

BIM 技術(shù)應(yīng)用中，碰撞檢測(cè)可以模擬施工過(guò)程，檢查圖紙中隱藏的空間問(wèn)題。該工程使用Navisworks 軟件，結(jié)合工程施工情況，對(duì)室外埋地管線三維模型進(jìn)行了碰撞檢測(cè)。利用碰撞檢測(cè)軟件對(duì)室外埋地管線三維模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)并解決各專業(yè)之間的空間沖突問(wèn)題，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和精度。通過(guò)檢測(cè)，將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體模型。借助立體的模型，可以幫助施工人員更好地對(duì)管線設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的空間問(wèn)題，找出“碰”和“錯(cuò)”具體內(nèi)容。經(jīng)碰撞檢測(cè)，該工程共計(jì)發(fā)現(xiàn)了112 處空間沖突問(wèn)題，涉及各專業(yè)管線之間的交叉、重合、距離不足等情況。結(jié)合碰撞檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)所發(fā)現(xiàn)的空間沖突問(wèn)題進(jìn)行了針對(duì)性的處理，通過(guò)及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案，避免了施工中的返工和變更，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和精度。

3.3 進(jìn)度管理軟件

利用進(jìn)度管理軟件對(duì)室外埋地管線三維模型進(jìn)行進(jìn)度分析，制定合理的施工計(jì)劃和進(jìn)度控制方法，優(yōu)化施工方案和資源配置。該工程采用了Primavera 軟件對(duì)室外埋地管線三維模型進(jìn)行了進(jìn)度分析，根據(jù)各專業(yè)管線的施工順序、工期要求、資源限制等因素，制定了合理的施工計(jì)劃和進(jìn)度控制方法。通過(guò)將三維模型與進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)起來(lái)，形成了動(dòng)態(tài)的四維模型，可以直觀地展示室外埋地管線的施工過(guò)程和狀態(tài)，便于施工人員調(diào)整施工方案和資源配置，優(yōu)化施工效率和質(zhì)量。

3.4 協(xié)作平臺(tái)

利用協(xié)作平臺(tái)將室外埋地管線三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)共享給項(xiàng)目各參與方，實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)更新和反饋，協(xié)調(diào)多專業(yè)接口和溝通。該工程采用了BIM360 協(xié)作平臺(tái)將室外埋地管線三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)共享給項(xiàng)目各參與方，包括設(shè)計(jì)人員、施工人員、業(yè)主方、監(jiān)理方等。通過(guò)協(xié)作平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)更新和反饋，保證信息的一致性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，通過(guò)協(xié)作平臺(tái)，可以協(xié)調(diào)多專業(yè)接口和溝通，解決設(shè)計(jì)變更、技術(shù)交底、質(zhì)量驗(yàn)收等問(wèn)題，提高項(xiàng)目管理水平。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用效果

4.1 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和精度

提高了室外埋地管線設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，減少了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和變更，降低了設(shè)計(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)BIM 技術(shù)，該工程在設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)并解決了112 處空間沖突問(wèn)題，避免了施工中的返工和變更，節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間和費(fèi)用。同時(shí)，通過(guò)BIM 技術(shù)，該工程實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)信息的數(shù)字化和可視化，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和精度，降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 優(yōu)化施工方案和資源配置

優(yōu)化了室外埋地管線施工方案和資源配置，提高了施工效率和效益，縮短了施工周期和工期。通過(guò)BIM 技術(shù)，該工程制定了合理的施工計(jì)劃和進(jìn)度控制方法，優(yōu)化了施工方案和資源配置。通過(guò)四維模型，該工程可以直觀地展示室外埋地管線的施工過(guò)程和狀態(tài)，便于施工人員調(diào)整施工方案和資源配置，優(yōu)化施工效率和質(zhì)量，提高室外埋地管線施工效率10%～15%，縮短施工周期5%～10%。

4.3 協(xié)調(diào)多專業(yè)接口和溝通

協(xié)調(diào)了室外埋地管線各專業(yè)之間的接口和溝通，保證了施工順利進(jìn)行，減少了沖突和返工。通過(guò)BIM 技術(shù)，該工程實(shí)現(xiàn)了室外埋地管線三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)作，保證了信息的及時(shí)更新和反饋，協(xié)調(diào)多專業(yè)接口和溝通，解決設(shè)計(jì)變更、技術(shù)交底、質(zhì)量驗(yàn)收等問(wèn)題，提高項(xiàng)目管理水平，減少室外埋地管線施工中的沖突和返工30%～50%。

4.4 控制施工成本和質(zhì)量

控制了室外埋地管線施工成本和質(zhì)量，提高了施工安全和環(huán)保，保障了工程質(zhì)量和安全。通過(guò)BIM 技術(shù)，該工程可以有效地控制室外埋地管線施工成本和質(zhì)量，避免因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、變更、返工等造成的成本增加和質(zhì)量下降。有效提高了室外埋地管線施工安全和環(huán)保，避免因空間沖突、安裝錯(cuò)誤、安全隱患等造成的人員傷亡和環(huán)境污染，降低室外埋地管線施工成本5%～10%，提高施工安全率20%～30%。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)在陸豐核電廠5、6 號(hào)機(jī)組常規(guī)島土建工程室外埋地管線施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，制定了合理的施工計(jì)劃和進(jìn)度控制方法，優(yōu)化了施工方案和資源配置，實(shí)現(xiàn)了信息的共享和協(xié)作，協(xié)調(diào)了多專業(yè)接口和溝通，解決了設(shè)計(jì)變更、技術(shù)交底、質(zhì)量驗(yàn)收等問(wèn)題，最終確保了項(xiàng)目的高質(zhì)量完成。