BIM技術在大型管道預制及安裝施工中的應用

王競千，楊壁隆，周大偉，朱佳慶，彭 琳，劉艷婷

（中建一局集團安裝工程有限公司，北京 102600）

BIM 技術在建筑領域逐步深入，已覆蓋到項目策劃、設計、實施、運行各個階段。工廠預制化施工是當前安裝行業發展趨勢，依托于先進加工設備，提高安裝效率，提升整體施工質量。本文結合西安三星閃存芯片二期項目管道施工經驗，著重介紹大型管道的預制施工，質量管控等方面的BIM 技術應用。

1 項目概況

三星閃存芯片二期項目位于西安高新綜合保稅區內，是西安市2019 年電子信息產業類重點在建項目。管道工程主要施工內容為CT 棟和室外管廊的管線及設備安裝。施工重難點如下。

1)管道管徑大，主管道管徑達到DN1500。設備多，循環水系統設備泵組共66 臺。

2)地下室空間狹長，單根主管道總長度約124m，僅靠一個吊裝口與外界連接。每3.6m 設置鋼結構支架，鋼結構支架牛腿間距不足1.5m，小于管道外徑，如圖1 所示。

3)管道焊接工作量大且質量要求高，管道焊縫累計近9 萬寸，均要求氬弧焊接。

本工程現場空間狹小且設備安裝標準化程度高，焊接質量要求高，采用工廠化預制技術，可提升工程質量，減少現場作業時間。采用管道滑道式工藝解決主管道運輸難題，并基于BIM 技術完成焊接工作的質量管控。

圖1 現場鋼結構安裝空間狹小

2 管道預制

2.1 預制方式

循環水系統主管道采用DN1500 鍍鋅碳鋼管道，單根長12m，自重8t，壁厚16mm。采用鋼結構支架，不適宜與水泵設備組成設備單元進行模塊化安裝，因此采用標準化閥組件預制方式。利用項目工程預留場地，搭設管道預制加工廠。基于BIM 技術對預制工廠進行設計，合理規劃材料堆放區、管道切割區、管件焊接區。

2.2 預制流程

預制流程如圖2 所示。

圖2 預制流程

2.2.1 主管道預制

DN1500 主管道的出廠長度通常為12m/根，利用BIM 技術，考慮焊縫位置，支管開口位置，對主管道進行切割，切割后每段管道長度12m、11m、10m 不等。將定尺后的材料明細表提供給廠家，由廠家根據需求進行生產，做到主管道現場零切割。使用等離子切割機完成管道開孔，開孔大小與支管內徑一致，采用V型坡口進行打磨。

2.2.2 閥組段預制

將主管道三通口，水泵進出口設為補償段，現場完成焊接。設備進出口閥組為預制標準段，出具相應的預制加工圖。閥組預制分段加工如圖3 所示。管道進場后，依照加工圖紙完成相應閥組管段的管道下料、切割、焊接和法蘭焊接。

圖3 閥組預制分段加工圖

2.2.3 管廊管道

室外管廊管道采用不銹鋼管道、PE 管道，進場長度為6m/根，加工廠內進行接長預制焊接為12m 管道。不銹鋼管道充氬焊接，焊口酸洗、鈍化，PE 管道焊口進行100%的翻邊對稱性、接頭對正性校驗。閥組安裝完成效果如圖4 所示。

圖4 閥組安裝完成效果

3 管道運輸

針對CT 棟管道特點，創新性采用大型管道滑道式工藝安裝。通過在鋼結構管道支架上安裝運輸軌道，管道通過軌道車由卷揚機依次拉入地下室中，工藝流程圖如圖5 所示。

圖5 大型管道滑道式工藝流程圖

為保證管道運輸，在吊裝口位置增設臨時支架及滑軌。基于BIM 技術對軌道車進行設計，軌道車滾輪與軌道規格匹配，確保運輸穩定。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的摩擦力。臨時支架與滑軌如圖6 所示。管道運輸前對管道運輸方案進行模擬并交底，進行臨時支架安裝，軌道安裝和軌道車就位。管道軌道就位后，使用卷揚機進行牽引到指定位置，然后使用叉車進行提升，拆除軌道，進行管道對口焊接。

圖6 臨時支架與滑軌示意圖

本工藝可以在所有支架橫梁安裝后，再進行管道安裝，克服了傳統先上管后焊接支架橫梁工藝的工效低、高位焊接質量差的缺點。滑道式工藝現場安裝示意圖如圖7 所示。

圖7 滑道式工藝現場安裝

4 質量管控

1)基于BIM 技術對焊接質量進行管控 首先對管段、焊口進行編號，編號信息包含管道類型，焊工編號、實施日期等內容，并與模型關聯，生成二維碼，完成焊縫的全過程管控。協同平臺質量管控示意圖如圖8 所示。

圖8 協同平臺質量管控

2)優化機房內彎頭 常規做法需等結構面找平后施工，受限于土建施工進度，且施工完成后不易更換，對彎頭支架進行優化。利用墊鐵將鋼板提升，利用膨脹螺栓對鋼板進行固定，完成支架安裝后，預留空間內填充無收縮水泥。在支架增設限位裝置，使管道位移方向與水流方向平行，充分發揮軟接作用。支架做法優化如圖9 所示。

5 結語

圖9 支架做法優化

依托BIM 技術，工程應用滑道式工藝進行大型管道安裝，該工藝適用于工業廠房內大規格管道運輸，可以實現管道在狹小空間中高效優質運輸、快速就位的目標。機房內管道支架優化為限位導向支架，該做法只需確定完成面標高即可開始相關工作，且安裝完成后上層鋼板易于拆卸、更換，提升了安裝質量。

BIM 技術在西安三星閃存芯片二期項目管道工程中的應用，為項目節省了工期、降低了成本，解決了多項施工難題。項目有效探索了BIM技術在大型管道預制安裝的實現路徑，對類似項目的預制化施工提供相應的經驗。