BIM在礦山立井井筒裝備安裝施工中的應用研究

馬啟雙，賈吉中，李 峰

（中煤第一建設有限公司機電安裝工程處，河北 邯鄲 056000）

1 礦山立井井筒裝備安中BIM模型特性

1.1 可視化

通過BIM進行三維建模，可以直觀反映井筒內管道、梯子間、罐道、罐道梁、提升設施等各實體構件與空間的關系，對于特殊點以及相互關聯的構件，通過模擬的圖像不僅可以旋轉縮放還可以更細致的了解每個關節點的具體情況，幫助工作人員更直觀、更清晰地進行操作。

1.2 高效協調性

利用施工信息模型，軟件在BIM模型中進行全面的碰撞檢查，提前將碰撞位置反饋給設計方修改，減少設計誤差對施工工期的延誤。出現問題后再修正返工，就會延誤工期并增加費用，可以使用BIM進行專業項目信息協調整理，時間短，條理清晰、數據準確等構件專業系統平臺，進行各專業、空間、時間成本等協調綜合管理，減少不合理問題的出現，滿足工施工程的需求，提高設計質量，加快工程施工進度，提高現場管理的效率。

1.3 模擬性

隨著BIM的發展不僅體現在礦山井下三維施工模擬模型，還結合時間（四維）、結合造價（五維）來模擬各種突發情況。三維時，不僅可以模擬工程模型外，還可以模擬許多突發事件實驗。四維時，結合時間可以優化整個施工過程，避免施工關鍵節點的時間浪費，指導施工。五維時，結合造價根據實際施工情況，成本控制并實時調整。

1.4 全面性

BIM模型可以將整個工程的質量、進度以及成本的信息同步給各個參與方。它可以隨時為施工方提供工程量清單、概預算、各階段材料準備等施工過程中需要的物資信息，使施工的物資調運具有極強的前瞻性，通過BIM還能實現現場施工動態跟蹤管理。

2 礦山立井井筒裝備安裝工程項目及管理特點

井筒裝備安裝工程不僅工程量大、工期短而且工序復雜的特點。因此，在各方面的消耗量都比較突出，以某地區副井為例井筒直徑7.2m，井深768.68m。

2.1 施工準備階段長，施工工期較短

井筒裝備的梯子間、罐道、罐道梁、托座、管路大梁等非標、標準段的加工防腐、還有井筒施工的穩車、絞車安裝、封口盤、天輪平臺改造、吊盤加工及吊掛等準備工作，施工工期僅有100日歷天。

2.2 現場條件復雜

在施工過程中遇到突發事件的概率大大提高；井筒內井壁不規整，土建預留井口的地腳螺栓以及梁窩不夠尺寸，井筒跑模現象時有發生造成已制作好的金屬梁等尺寸過長或者過段，這都造成窩工現象。

2.3 工程量大

井筒內設行人梯子間1趟、主排水管路4趟、消防灑水管路1趟、壓風管路1趟、供電電源電纜8路、通訊電纜1路、光纜2路、信號電纜2路及相關設備設施。

2.4 空間有限

礦山立井井筒裝備安裝屬于地下作業，施工空間有限，工作地點狹窄的，施工條件惡劣加大了運輸系統的難度和資源的消耗量。井筒直徑Φ7.2m，工作吊盤直徑Φ6.9m，工作空間就在這6.9m的平臺上，所有工作空間有限。

3 礦山立井井筒裝備施工常見問題

3.1 工期的問題

井筒裝備安裝工程特別講究施工順序的前后吊盤下行安裝梯子間罐道梁，吊盤上行安裝管路，吊盤上行以后就不在下行，需要罐籠安裝完成后在放電纜，但是井底淋水棚安裝不可跟隨井筒裝備安裝安裝需要所有構件、管路線纜安裝結束后方可施工等。

3.2 安全的問題

無論何時何地任何工程項目安全都應該被擺在第一位置。特別是礦井，井筒的深度往往數百米甚至上千米，井筒內空間有限，一但問題，例如擠壓、墜掉事故、繩鎖斷裂等，吊盤作業人員逃生獲救的機會渺茫，出現群死群傷事故。安全問題必須重視，發生的慘案也不計其數，仍有施工單位安全管理意識淡薄，導致安全事故的發生。

3.3 成本的問題

隨著新建礦井減少，市場縮小，但施工企業較多，建設單位在投資上盲目壓縮，造成企業的利潤微薄，同時承擔著安全風險。設備，材料，進度等因素都影響施工的成本，一個失誤有可能造成工程虧損。

4 BIM技術在礦山立井井筒裝備安裝項目施工階段的應用

現在BIM技術可以貫穿工程施工全生命周期，對于進度控制、成本節約多方面的優勢。BIM技術應用于礦山立井井筒裝備安裝工程具有實踐的緊迫性。

4.1 施工演示，精確把控進度

根據BIM技術的模擬特性，將時間與三維模型結合，通過劃分關鍵節點對整個工程施工模擬，在井筒裝備施工之前，可以通過BIM技術實現圖紙設計中的盲點和施工復雜的位置可視化，利用三維數字化模擬施工，把設計與實際的井筒進行對比，發現施工過程中不合理的地方，科學合理安排場地及設備設置布置，對井筒裝備的施工有指導的作用。

4.2 碰撞分析規避風險

由于井筒內空間有限，井筒裝備安裝吊盤下行，在梯子間未完成安裝前吊盤不可上行，且施工不可逆性。發生事故，損失慘重，模擬施工就可以最大限度的規避風險。井筒裝備安裝的井筒內、管路、罐道梁、電纜、提升設施等安裝設施的碰撞以及，圖紙與現場碰撞，施工前后順序尤為重要，那些需要提前預留安裝的或者防止前后工序顛倒不該安裝的安裝了，或者已經安裝的需要拆除方出現返工，根據施工模型和碰撞檢測算法，不僅可以對井筒內罐道梁、井壁、管線、設施與結構進行動態碰撞檢測和分析，還可以優化施工工藝，以及關鍵節點，展示施工過程中的實際狀況，降低了事故發生的概率，也降低了成本，有效減少施工過程中可能產生的錯誤。

4.3 施工安全質量管理

BIM對井筒裝備施工中的各分部分項工程、工序、施工流程、物資、設備設施等信息跟蹤、記錄和分析，施工技術人員，根據施工標準對現場施工過程對比及時把握工程質量，工序以及工程的工藝流程對施工過程的每一個步驟和時間順序進行自動統計記錄，生產工程工序模擬演示，在時間管理的基礎上對物資消耗，設備的使用率管控，時刻把握施工的實時變化。對工程施工過程中可能產生的隱患和問題進行預判，從而有效監督工程施工質量。

4.4 精確管理優化成本

井筒裝備對工程的預算造價的工作量大，難度高，傳統的成本預算已經不能滿足工程的發展，并且時間長，容易出現錯誤，利用BIM技術可以提高成本預算的工作效率和準確度。如果我們可以提前預知施工中出現的問題，減少了返工成本。BIM模型通過任何一個節點都可以查詢到成本信息，而且對于發生的工程變更信息也能同步進行更新，可以將輸入進去的成本信息、進度信息進行資源整合，可以匯總，可以拆分，還可以進行統計，可自動將這些信息與模型中的計劃進度進行比較，直接生成相應的偏差信息，如果計算結果為正值，說明項目成本節約，反之亦然。BIM模型設置了參數化信息，設計一經改變，相應數據也會自動進行調整，便于施工人員及時調整資源投入方案，也能準確計算出變更后成本的變化，為控制項目成本提供了技術支撐。

4.5 合同管理

BIM軟件可以通過任一節點查詢到任務進展情況、包括已完工程量與計劃完成量，實際單價與合同單價信息，同時能掌握分包商的分包信息，如合同執行情況，對已完工程量進行審核等，以此來確定施工成本，便于施工人員對成本的有效控制。

5 結束語

礦山立井井筒裝備安裝工程是一個安全管理風險壓力大、施工技術綜合性較強的單位工程。尤其現階段建設單位在投資上盲目壓縮，造成企業的利潤微薄，同時承擔著安全風險。BIM技術提前做好模擬以保證最少的返工就顯得尤為重要。引入新的管理理念利用BIM技術進行實時跟蹤，準確掌握施工進度，成本、質量、安全、經營對整個工程涉及到的人、物料、設備、設施及工程質量進行統一管控，以提高效率、降低成本，對保障井筒裝備施工有著非常重要的意義，為施工企業在行業內的競爭中占有優勢贏得一片市場。