BIM技術在大型隧道工程弧形風管制作安裝中的應用

王克簫

（中鐵建工集團安裝工程有限公司，北京，100070）

引言

北京通州運河核心區市政配套工程北環環隧工程二標段。主隧道全長為1.5公里，進出口通道長1.2公里，兩條連接道長0.25。主隧道凈寬10.75，布置三條車道，中間位行車道。風管路由圓弧半徑在33~100m之間，圓弧長度在50-95m之間，風管尺寸最大寬度2500mm，風管面積8320m2。風管隨著結構敷設安裝，風管路由均為小曲率、大半徑弧形，加工制作安裝難度大。

1 主要思路

為了滿足弧形建筑保證觀感效果及凈空要求，以及機電各管線間距盡量統一、避免管線沖突或占用過多空間，針對鍍鋅鋼板風管制作與安裝，本工法主要采用了BIM技術、梯形拼接、預裝控制等技術，使得風管安裝整體美觀、滿足弧形建筑造型要求。根據現場弧形結構特點，結合風管加工制作難度、施工成本等因素，弧形風管施工采用如下方案：

1.1 弧形風管制作

主要采用梯形拼接管段技術，再利用BIM技術完成管綜排布后，在一定的規則下實施分段，保證有一定直線范圍用于管件、閥部件安裝，系統管線走向所形成的路徑的具有一定的圓度，滿足弧形建筑要求。

1.2 弧形風管安裝

主要采用現場精確定位、地面預拼裝、整體吊裝技術，在地面上對風管安裝精度進行糾偏和質量檢查，減少裝配誤差及拼接質量風險。

2 關鍵技術點

在梯形拼接管段技術方面，為了確保加工精度，我們采用 AutoCAD及Revit軟件，制作梯形段標準節模型及加工標準圖，梯形段標準節詳見圖1

圖1 梯形段標準節平面圖各參數說明

梯形段標準節圖各參數說明詳見表1

表1 梯形段標準節平面圖各參數說明表

3 工藝流程

圖2 弧形風管制作安裝工藝流程圖后臺管理

3.1 繪制管綜圖

利用BIM技術建立建筑、結構模型；初步繪制機電主要直管段模型，生成剖面圖，確定剖面排布方案；完善機電模型，實施碰撞檢測；消除碰撞后，形成最終模型及管線綜合圖。

3.2 管段分段

（1）收集相關參數

在風管系統上標記出除了直管段外的其余閥部件，以及風管兩端。

圖3 初步控制點

（2）設定風管連接控制點

在風管管件、風管閥門、風管部件、風口的兩端，以及風管與其他設備連接點處，適當擴充外接直線段長度，設為初步梯形管段的長度。

設置連接控制點主要是為了保證上述閥部件能在風管直管段進行安裝，梯形風管管段范圍需包含上述閥部件，避免風口跨越兩個梯形管段，從而造成連接困難以及美觀度不夠；也能避免閥部件安裝時造成裝配誤差過大等問題。

圖4 風管變徑處兩側直管段處理

圖5 風管閥部件控制點

（3）相鄰控制點之間實施管段分段

當設定好風管連接控制點后，對于長度或弧度較長的梯形管段進行分段，一般按照2m一節，最小長度應大于0.5m，為了減少法蘭連接數量，保證一定的標準節，可以通過計算確定某一長度為標準節長度，使標準節的數量最大化，提高加工效率。

圖6 風管加工控制點

圖7 風管預制模型圖

3.3 繪制風管加工圖

（1）繪制風管加工平面圖

當完成管段分段后，即可利用分段數據調整BIM模型，在平面視圖內快速標記各梯形風管段、管件等信息，標記定位尺寸，生成風管加工平面圖。

（2）生成風管加工清單

利用BIM模型的明細表功能，快速導出風管加工清單，用于指導風管加工生產。

（3）生成CNC文件

首先將BIM模型轉換成預制件模型，再通過Fabrication插件，可以快速轉換成MAJ文件，在Fabrication CAMDuct軟件內，生成風管加工的數控機床操作文件，即CNC文件。

3.4 弧形風管制作

將CNC文件導入到數控機床內，結合風管加工清單，即可快速進行鍍鋅鋼板的切割，并對切割后的板材進行編號，便于指導后續裝配和安裝，然后進行咬口及套法蘭。

3.5 定位放線、支吊架初裝、弧形風管預拼接、整體吊裝、支吊架調整

支吊架定位放線時，應按風管的安裝位置，彈出支吊架的中心線，確定支吊架的安裝位置。定位放線宜采用紅外放線儀放線，有條件的可以采用三維放線機器人，放線后應在建筑或結構上標注支吊架安裝控制點，如吊架吊點。根據定位點，打入膨脹螺栓，安裝支吊架吊耳、吊桿、豎向型鋼。根據風管施工圖紙，在地面將風管、風管管件、風管部件、風閥等進行預拼接，確保風管安裝位置滿足建筑弧度要求。螺栓緊固采用對角線緊固，兩側螺栓同時緊固，嚴禁一端緊固到位后再緊固另一端螺栓。風管連接完畢后，根據風管安裝標高調整橫擔高度。

3.6 安裝效果

風管安裝效果圖如下：

圖8 風管安裝效果圖

4 結束語

采用梯形拼接的弧形風管制作安裝解決了工程中存在弧形風管施工難題：相對于全弧形風管制作安裝，本技術從風管加工和風管吊裝施工難度相對較??；相對于矩形直段加小彎頭，本工法提升了風管系統的整體美觀度。本技術降低了風管施工成本，提高了施工效率。通過采用BIM技術、梯形拼接技術，改進弧形風管制作安裝方法，風管與建筑弧形墻體的距離偏差值均在50mm以內，圓度均在50mm以內，相對圓度在萬分之五，降低單項成本約2%。

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