薛新铭 谭克林胡春林
(陕西建工安装集团有限公司西安710000)
摘要：本工程将BIM技术与传统管道预制加工技术相结合，深化了管道预制加工的工厂化程度，进一步提高了管道预制加工的精度，给管道的预制加工技术提供了一个新的发展方向，有利于提高施工管理水平。
关键词：管道预制加工BIM技术三维建模
中图分类号：TP392文章编号：1002-3607 (2016) 05-0059-03
1前言
为了建筑节能的需要，近年来我国工业管道施工基本实现工厂化预制、现场组对安装。但预制化程度与土建、钢结构等行业相差还很大。这主要由于管道工程具有管径多、壁厚
不等、材质复杂、执行标准有差异等特点，导致了管线布置不够精确，预制加工的深度和发展受到了限制。因此，提高管道预制加工的精度、保证管道建设的质量水平、缩短管道工程
建设的工期是当下急需解决的技术问题。本文围绕管道预制加工中BIM技术的具体应用，分析了BIM技术如何助力管道预制加工的变革与创新。
2管道预制加工
2.1应用案例
某科研中心工程是集办公、科研为一体的超高层建筑。项目占地面积3.15万平方米，总建筑面积约为22.28万平方米。该工程建筑结构复杂、管线系统繁多、施工难度大。特
别是作为集中空调系统动力中心的制冷机房，位于地下一层，采用负荷均衡的部分蓄冰方式进行蓄冷，拥有高压型2台10kV双工况式离心机、2台单工况离心机、20台离心泵、4台冷水机组、1 2台热交换器、1台储水罐等多台大型设备，以及膨胀罐、回液管、低区蒸发冷却供水管、中区蒸发冷却供水管、高区蒸发冷却供水管、低区蒸发冷却回水管、中区蒸发冷却回水管、高区蒸发冷却回水管、低区空调冷水供（回）水管、中区空调冷水供（回）水管、高区空调供（回）水管、低区空调热水供（回）水管、中区空调热水供（回）水管、高区空调热水供（回）水管等12个管道系统，管线复杂密集，空间受限，管道种类数量多等使施工难度大大增加。
2.2工程重点难点
本工程为钢骨柱混凝土结构的超高层建筑，结构复杂、管线系统繁多。管线转换层较多，不利于标高控制。主要有以下重点难点：
(1)设计图纸缺陷较大，超大混凝土结构建筑导致施工完成面标高不易控制，机电管线深化过程中关键部位如：超大梁、管廊、设备机房应实测实量，准确定位后方可施工。
(2)设备基础尺寸、标高、纵横向位置偏差较大，基础精确度要求较高，深化设计前应复核基础，管道工厂预制现场无法组对或标高不一致影响美观。
(3)交叉施工配合，本工程管线系统繁多，涉及专业多、施工队伍多，避免因交叉作业导致管线未按深化设计图中标高位置安装，导致部分预制产品现场无法安装。
(4)实现管道工厂化预制前提BIM深化精确度高，尤其弧形管线、设备机房、综合走廊等重点部位，并预留出合理的检修空间。
2.3 BIM技术在管道预制加工中应用
深化设计采用Autodesk Revit系列软件为本工程BIM建筑信息模型构建主要平台。能够直观的体现建筑三维模型，帮助工程师、承包商及业主更好地沟通协作，利用BIM技术，解决机电安装过程中各专业管线碰撞问题，不仅可以控制各专业和分包的施工工序，减少返工，控制施工质量，也可以节省空间，减少甲方变更签证量，节省工程项目总投资。BIM技术实现管道预制加工程序如下：
(1)优化排布、碰撞检测 在预制前应建立BIM信息模型，进行多次碰撞检测分析，最终将信息模型调整到“零”碰撞。（见图1、表1、表2）
表1中方案1与方案2，管线翻弯较多，相比较而言，方案3阻力较小。本工程最终决定以方案三为主，其余两个方案为辅，针对特殊区域制定综合方案。
利用RVT建模描图初步形成机房雏形，根据不同系统管道分别设计颜色，并对管材及参数进行严格修正，避免同一系统材料不符、系统不对应等设计错误；优化其管线走向，布
置综合支架，进行空间管理。如图1(a)所示。
核对各系统设备编号并确定设备就位坐标，完成基础图，设备边距基础边缘符合规范要求；设备接口及阀门操作手柄标高及方向一致，根据不同管线确定相
应的支架间距及型钢规格，优化管道支架布置并设置相应的综合支架。如图1 (b)所示。
管线综合排布完成后，利用Navisworks软件进行三维渲染，并确认操作空间合理，预留相应的维修或通行空间，基础与墙体位置符合规范，支架位置正确，绘制管线综合排布颜色示意图并做出相应的说明。如图1 (c)所示。
应用BIM技术，解决机电安装过程中各专业管线碰撞问题，不仅可以控制各专业和分包的施工工序，减少返工，控制施工质量，也可以节省空间，减少甲方变更签证量，节省工程项目总投资。
(2)导出管道预制加工图
管道预制加工过程中图纸的设计主要基于AutodeskRevit、Magiccad、Autocad、Luban、Navisworks等绘图软件对各管道进行深化、优化设计，确定管道的空间布局，细化管道、管
件、阀门的位置及管段长度，以便于管道预制加工。软件的合理配置，有利于管道预制的信息化管理，并可以细化到管理每个区域。这样可大大减少施工返工现象、提高工作效率、确保工作的一致性和同步性（见图2）。
2.4管道工厂预制加工步骤
管道工厂预制加工是预先在设计建模的时候将施工所需设备的一些参数输入到模型当中，将模型根据现场实际情况合理的进行调整，待模型调整到与现场一致的时候再将设备的各个信息导出一张完整的管道预制加工图。依据加工图按以下步骤实施管道工厂化预制。
(1)根据设计图纸要求，设备选型完成后确定基础尺寸、管线进出口尺寸、阀部件尺寸等。
(2)纵横向排布完成并准确定位。根据空间高度分解以上设备及阀部件尺寸后确定管道下料尺寸及相应的配件。
(3)利用精确的BIM模型图确定管道预制加工短管、配件尺寸，管线分解后进行组件编号。
(4)管道工厂预制实施过程中保证管道组件焊接质量，避免组装过程中因误差过大无法组对或组对不严密等现象。
(5)批量运输，根据组件编号按系统装车，避免组装过程中因编号不详或系统不完善导致施工中停工或返工。
(6)现场组装，设备就位后安装完成后，根据深化设计图纸分解段按编号逐层组对安装。（见图3）
2.5管道预制加工的优越性
与传统的管道预制加工相比较，管道工厂化预制场地固定、人员集中，实现了机械化、流程化生产，其具有以下优势：
(1)作业条件好，不受自然环境的影响。
（2)不受场地、土建和设备条件的限制，可与土建同时施工，最大限度的缩短施工周期。
(3)有利于质量的检测和控制，施工安全更易保证。
(4)设备先进，减轻了劳动强度，提高了劳动生产率。
（5)便于对人工、材料、机械等施工资源的平衡，降低了生产成本，提高资源利用率。
(6)借助先进的计算机辅助结束，减少了材料的浪费和丢失，有利于降低成本。
(7)现场临时设施建设费用降。低，设备利用率高，便于现场的安全文明施工管理。
2.6经济效益分析
据统计，管道预制加工与传统现场组装焊接相比，可以减少60%的现场操作工人，减少90%的危险作业点，完成工厂化加工70%，通过管道预制加工可大大缩短管道安装时间、减少劳动力成本，进一步提高劳动生产率。
以本工程地下负一层冷机房为例。按原施工技术正常施工工程造价132.8万元，通过BIM综合管线排布设定目标值115万元，实际完成值为107.5万元。提高率为19.05%。
3结束语
BIM技术在管道预制加工过程中的应用提供了诸多传统作业无法比拟的便利，它在提高预制加工精确度的同时，能够有效的提高安装一次成功率、减轻劳动强度、节约工程造价，
为管道的预制加工提供了一个新的方向。
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