BIM技術指導K12球墨鑄鐵管預制化研究

閆帥增 沈德林 楊俊剛 杜駿捷

中建四局安裝工程有限公司深圳分公司 廣州 深圳 518000

1 項目簡介

天津周大福金融中心工程項目位于天津市濱海區新城西路與第一大街交匯地塊，是一座集辦公、酒店、商業于一體的綜合性超高層建筑[1]。

地塊為L形，總建筑面積約389980平方米（地下建筑面積約98370平方米，地上建筑面積約291606平方米），建筑高度約530米。地下4層，地上100層（裙樓5層）。

2 工藝原理

2.1 施工工序

疊圖及梳理圖紙→BIM三維建模→碰撞檢測及調整→導出圖紙交付審核

2.2 工藝方法

在識圖的基礎上，運用CAD輔助技術，將建筑與結構圖中與機電專業無關標注圖層關閉，最后將機電各專業圖紙疊加在處理好的建筑結構圖紙中。

（1）管線綜合布置的一般原則為：①小管避大管；②有壓管讓無壓管；③橋架盡量在水管的上方，特別是污水、廢水、雨水、冷凝管等；④弱電盡量在強電下方；⑤保證無壓管坡度；⑥共管線盡量走公共通道，特別是排水管，盡量不要走進商鋪、辦公等區域；⑦預留合理的檢修操作空間；⑧考慮設備和閥門等安裝空間和檢修空間；⑨考慮工序的安排，預留管道保溫、噴頭安裝、電線電纜敷設等操作空間。

（2）利用BIM相應軟件對三維模型進行碰撞檢測，并對各碰撞點進行逐一調整，確保可以實際指導施工。

（3）將各專業圖紙及管線綜合圖紙分別導出，交業主、監理、設計院審核、簽認。

（4）控制要點：分層排布、整齊、合理、空間利用。

（5）BIM模型指導材料加工。根據BIM模型，導出材料需求計劃，根據現場施工進度需求，分批次發廠家加工，短管與異形件按圖紙編號定制進場。保障現場材料的零損耗。

3 施工工藝流程及實例分析

3.1 施工工藝介紹

（1）BIM模型的建立

根據招標圖紙進行單專業深化，初步建模，導入BIM工作坊的中心平臺，將各專業模型疊加，進行碰撞檢查和調整，做到在工作坊解決現場的交叉協調工作[2]。

（2）BIM模型指導現場施工和材料加工。

立體模型與二維圖紙相結合，管道材料編碼，發至廠家進行加工，實現材料零損。

實例分析

以地下三層局部給排水施工優化為例：

3.2 工法的可行性分析

BIM指導球墨鑄鐵管預制化施工工法：

（1）天津周大福項目BIM技術應用，從業主、設計、管理公司到總包積極推廣使用，項目先天性條件具備，不增加額外技術成本。

（2）BIM模型指導場外加工，減少現場機械設備投入，節約機械使用。

（3）BIM模型指導材料計劃與廠家生產，使管道達到零消耗。

（4）BIM模型指導現場施工，將二維施工圖紙立體化，工作室內解決現場碰撞和細部節點施工方案，使現場施工流暢化，減少人工投入。

（5）以開源節流方式創造經濟效益。

4 材料與設備

4.1 BIM電腦配置

（1）對顯卡要求較低，但是顯卡性能較低的情況下，重新生成圖形時間延長，并有概率出現窗口繪圖錯誤（推薦獨立顯卡2G）。

（2）對內存要求高。因此可以配置帶核心顯卡的i7處理器。而由于內存需求，因此建議安裝8G內存條，并推薦安裝Windows 764位系統，硬盤500G（最好配置1T固態硬盤）以發揮系統內存最大性能。

4.2 BIM技術指導球墨鑄鐵管道預制化

BIM技術在機電安裝預制加工上的應用在探索中前進，初期的使用已凸顯了相對傳統工藝的絕對優勢。并且在大型綜合體項目和公司集采的大背景下，BIM技術的成熟運用對工程質量安全和經濟效益等方面具有以下優點：

（1）大大提升了工程質量。預制化加工工廠因為采用流水作業，標準化生產。嚴格控制球墨鑄鐵管尺寸、統一工廠防腐處理，降低誤差，提高工程質量。

（2）大大縮短現場施工工期。提前完成高標準的BIM建模，碰撞檢查，保證BIM模型的真實可靠。工廠預制化，將部分加工任務搬離施工現場，在現場機電工作面不具備的時候即可加工預制，并且提高了生產效率。對于工期緊、任務重的機電安裝工程可以節約較長的施工工期。

（3）減少安全事故發生的概率。因大量工作轉移到工廠，減少了現場加工機械工作，保證施工安全，減少安全事故的發生。

（4）節約施工現場的加工場地。現在很多項目處于市區繁華地帶，施工現場場地狹小無法提供合理加工場地，加工場的轉移很好解決此項難題。

（5）實現球墨鑄鐵管材料零損耗。LOD400的精度與深度，降低了BIM模型與實體建筑物的誤差，實現預制管道與現場安裝條件的完美結合。

（6）實現現場安全文明施工的控制。球墨鑄鐵管重量大，內層水泥砂漿襯面，外層襯涂瀝青。現場切割套絲操作困難，產品保護與修復難度大，機械投入昂貴，返廠噴涂成本高，現場防腐處理成本高，污染大。預制化成功解決文明施工問題。

5 效益分析

順應時代發展。響應國家號召，堅持建筑業的高標準、高質量、高要求推動工程建設，實現現代化、精細化、標準化管理。由于現代建筑業題量大、高損耗的現象依舊存在。運用BIM技術，實現虛擬建造，為建筑物實體建造保駕護航，成為當仁不讓的最佳選擇。

在天津周大福金融中心項目，全專業模型精細化水平可以做到LOD400級的深度和廣度，在國內達到領先水平。首層在業內實現設計圖就是施工圖，更實現了施工圖就是竣工圖，BIM模型和現場實體的一致性達到99%。利用BIM模型對球墨鑄鐵管此類現場加工困難的項目，進行模擬組裝，確保預制材料切實可行，從而達到降本增效的目的。無論構件拼裝精度，還是管道防腐保護質量及測控精度上都得到有效保障。

我司三年來應用此施工工法，為企業節約大量施工成本，施工過程中由于運用此施工工法節約了大量工期，得到了業主及市政府部門的一致好評。