关键词：BIM技术、设备机房、装配式安装
1前言
BIM技术的价值在建筑行业内已被广泛认同，尤其在机电管线综合优化方面的应用已较为成熟。在近代工程项目规模越来越大，机电系统也越来越复杂的情况下，BIM技术的应用成为解决机电管线综合在施工安装中的重、难点问题的一大重要手段。尤其在设备、专业管道、管件、阀门集中的设备机房中，运用BIM技术，我们将机房内的各个设备、管道、管件等进行合理化的管段拆分，方便了专业管道的预制与安装，实现了设备机房内专业管道的装配式安装，提高了施工效率和安装的准确性，减少了材料的浪费，缩短了施工工期。
2工程实例
北京石景山华远大悦城项目位于石景山阜石路北侧，紧邻苹果园地铁站，项目包含购物中心、高端写字楼、大型停车场，是京城西部新的商业中心。该工程主要设备用房有：中水处理站、中水给水泵房、商业给水泵房、办公给水泵房、热水机房、制冷机房、消防水泵房。
本文以制冷机房内的管道为例。
3施工工艺流程
基于BIM技术的装配式管道安装的主要施工流程，如图1所示：
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图1基于BIM技术的设备机房装配式施工流程
3.1BIM模型搭建。
根据制冷机房内各专业的相关规范要求，综合图纸设计要求和施工要求，确定机房内整体排布原则。并对制冷机房进行深化设计，并出具制冷机房深化图纸，以确定设备位置及各专业管道的合理走向。再根据确定的深化设计和排布原则，利用Revit2018软件对制冷机房进行精准建模。
装配式管道安装的基础是高精度的三维模型。当模型搭建完成后，为保证模型与现场的完全契合，我们按照已搭建好的三维模型在制冷机房现场进行实地放样，对BIM模型进行现场校验，并根据现场实际情况，对深化设计图纸及BIM模型进行适当调整，确保BIM模型的高精度。
最终模型如下图所示：
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图2制冷机房BIM模型
3.2模型分解
3.2.1设备组划分
根据制冷机房内设备组的类别、规格型号和参数，我们将制冷机房里的设备组及相关管件进行划分，并用数字进行标号。如下图所示：
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图3制冷机房设备组划分及标号
3.2.2单元设备组的提取与拆分
根据设备组的划分，我们将每个单元设备组提取出来，并将与该设备组连接的管道、阀门与管件进行合理分段并编号，以方便管道预制加工。
以标号2冷冻循环泵组-2（如图4）为例：
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图4冷冻循环泵组-2
我们将冷冻循环泵组一次侧管道-管件组和二次侧管道-管件组分别进行拆分，并对各管段进行编号。
管道-管件组拆分时，要综合考虑安装及预制加工的便利性，尽量将除管件、阀门、仪表之外的管道段划分成一个整体。如下图所示：
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图5管道-管件组拆分及编号
初步拆分完成后，可以将安装较困难，构成较复杂的LDH-A和LDG-A管道-管件组作为一个整体组件，进行预制加工。为方便现场安装，可在组件两端各预制一个连接法兰。以LDH-A组件为例，详图如下：
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图6LDH-A组件
对于管件、阀门、仪表较多，管道长度多样，开孔位置不同的LDH-B和LDG-B管道-管件组则需要进行进一步分解，并出具大样图。以LDH-B管道-管件组为例：
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图7LDH-B管道-管件组分解图
3.4材料清单及加工详图
3.4.1材料清单
通过对模型管段的拆分，我们将组件各部分进行整体编号，并列出材料清单，为后期管道的预制加工和安装做准备。
LDH管段材料清单如下：
表1管段材料清单
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3.4.2预制加工清单
对需要预制加工的组件，根据高精度模型出具组件详图，进行预制加工。如下图所示：
表2预制管段加工详图
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3.5预制加工
管道预制时，按照预制管段加工详图进行加工预制。
镀锌管切割宜用钢锯或其他方法机械加工。不锈钢应采用等离子切割方法。采用砂轮切割修磨时，应使用专用砂轮片。
管子切口表面应平整、无裂纹、重皮、毛刺、凹凸、熔渣、氧化物、铁屑等。切口断面倾斜偏差不应大于管外径的1%，且不超过3mm。
所有预制加工尺寸的允许偏差应符合表3所示：
表3预制加工尺寸允许偏差
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预制完毕后的管段应将管内清理干净，并及时封闭管口。预制管制焊口应注明管号、焊口号、焊工号及外观检测结果。对于预制完成后的管道组件，应按照加工详图中的组件编号，并张贴标记，妥善保管，运输和搬运工程中应注意保护，不得损伤。
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图8管件预制
3.6管道装配式安装
将满足现场施工要求的预制管段运送至施工现场。根据最终机房深化设计图纸中支吊架的位置，将对应成品支吊架按要求完成安装。由于与设备组连接的管道组件全部基于高精度BIM模型，免去了对管道组件的测量和二次加工。可以将所有组件按照编号及安装交底顺序在现场进行装配式安装，大大降低了施工难度，缩短了施工时间。
为了保证管道安装质量，将管道安装工序分为管道预制、管道安装两个班组。班组一经制定操作人员，不得变动，针对各单位制定施工作业计划表，合理安排施工时间段，即要保证工程的正常进行，又要保证每个作业班组施工工时。同时对集体作业人员进行技术交底和安全交底，以确保各节点的管道预制安装质量。
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图9冷冻循环泵组-2组件安装交底单附页
对于个别安装细节较多、安装过程复杂的部位，我们可以通过BIM模型进行安装过程的模拟，并制作相应的安装交底动画，并结合二维码技术，对现场工人进行更加详细、直观的安装交底。此处不再赘述。
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图9冷冻循环泵组-2初步安装效果
4经验总结
我们通过运用BIM技术，结合现场实际，搭建高精度BIM模型，可以提前对管道组件进行预制加工，实现了管道组件的批量生产。改变了边测量，边预制，边施工的传统施工方法，令复杂部位的管道安装更加简单、快速。
首先，BIM指导的设计深化实现了虚拟模型到安装实体的一对一映射，为设备构件生产、运输、进场验收、存储、安装、调试全过程信息管控和利用BIM模型进行施工技术交底、安全交底、施工模拟提供了基础。
其次，基于高精度BIM模型的管道组预制件，解决了狭小空间内管道及管件的安装、连接难题。部分复杂管道组件，可以通过高精度BIM模型，提前指导管件组的预制加工。在省去了部分管件的同时，减少了因传统施工工艺中人工测量所带来的偏差，令预制的管道组件更加贴合现场实际，有效降低因人工测量偏差所带来的材料浪费。
第三，通过BIM模型与施工现场实地测量相结合所产生的高精度BIM模型，我们可以更加直观地提前看到成型效果。从而提前发现问题，提前解决，令复杂处的管道综合排布更加合理、美观，安装效果更好。
第四，由于BIM模型要用于指导管道预制件的加工和现场施工。因此，对BIM模型的精度的要求更加严格。模型中无论是对土建模型、设备基础模型，还是对设备、管道、管件的外形尺寸，都要与实际尺寸保持一致。因此，标准管件的BIM族库丰富程度也直接影响了模型的搭建速度。
第六，通过BIM指导的装配式安装可大幅提高现场安装的准确性。现场减少了切割、焊接等明火出现，降低了火电安全隐患，以及音、光、尘、味等多元污染。模块化安装整齐美观，可替换，便于后期维护与循环利用。安装工序得到明显简化，便于施工过程的监管和控制。
5结束语
BIM技术的价值在行业内已被广泛认同，而其在机电管线综合优化方面的应用日趋成熟。但如何将BIM模型直接应用于指导现场施工，则需要深化思路和流程。
我们通过BIM模型与现场实际的高度结合，可以达到另BIM模型直接指导现场施工目的。但高精度BIM模型的搭建过程较常规模型则较为繁琐，搭建时间较长。需要依靠对施工现场的精准测量和与现场应用实物相同尺寸的管件、管道、阀门、设备的精准模型。因此，搭建一个全部以应用实物尺寸为基础的族库，可以有效帮助提高模型的搭建速度和精度，也为后续应用提供了基础。
通过BIM模型指导现场管道进行装配式安装的条件较为苛刻，在实际工程中对局部管线较复杂，阀门、管件较多的地点，如设备用房、复杂管井等处，具有较高的实用价值。
参考文献
[1]郑健、宁宁，BIM技术在地铁机电安装施工管理中的应用，筑路机械与施工机械化，2019年第36卷89-93；
[2]王齐兴、贾张琴，基于BIM技术的变曲率弧形管道的预制与拼装，土木建筑工程信息技术，2017年6月第9卷第3期,79-84；
[3]刘俊，BIM机电管线综合与安装施工，建筑技术，第50卷第7期2019年7月，844-846.
论文作者:张 静
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2期
论文发表时间:2020/3/17
标签：管道论文; 模型论文; 管件论文; 设备论文; 机房论文; 组件论文; 加工论文; 《城镇建设》2020年2期论文;