基于BIM 技術裝配式變電站新型樓承板施工應用

陸華，楊恩龍，張勤裕，茅曉蕾，周蕓

（國網上海嘉定供電公司，上海 201803）

傳統的開口型樓承板安裝效率、裝配率較低，本文采用改進的閉口型樓承板體系，不僅有優異的結構受力性能及耐火性能、平整的板底外觀，還具有簡單迅速的施工工藝。在裝配式鋼結構變電站建設過程中，采用新型樓承板體系，將進一步提升安裝效率和變電站的裝配率。

BIM 技術的核心在于信息，建立的信息模型不但能夠應用于規劃、設計、施工階段，而且對于運行、維護等階段也起到了巨大的幫助作用，建筑信息模型適用于項目的全生命周期。建筑信息模型的建立為所有項目參與方提供了一個信息交流和共享的平臺，這個平臺匯集了建設項目所需的全部信息，各方可以根據自身的需要獲取有用的信息。運用BIM技術可以消除各種可能導致工期延誤、造價浪費、安全隱患的問題，提高項目全壽命周期精細化管理水平，從而大幅度提升項目效益。本文將BIM 技術應用裝配式變電站施工階段，主要在新型樓承板施工全過程的應用分析。

1 改進的新型樓承板型式

1.1 傳統樓承板缺陷

傳統的開口型組合樓承板施工方法中，樓承板主要功能是鋼筋混凝土底部模板，在其下部進行電氣設備安裝。在實踐過程中，開口型組合樓承板下電氣設備安裝需鉆孔、打膨脹螺栓連接，經常破壞樓板內的預埋管線而需要返工修復。

為加快建設速度為目的,對整體式現窺鋼筋混凝±結構、預制裝配式結構、組合結構進行缺點規避而產生的一種新型組合樓板形式，采用閉口型樓承板體系。

1.2 改進樓承板優勢

新型閉口型組合樓承板（圖1）直接鋪裝于鋼梁，用栓釘焊接，樓承板上鋼筋混凝土直接澆筑，板底一次成型、平整美觀，且板底預留掛槽方便電氣設備安裝。

圖1 閉口型樓承板示意圖

配合采用新型吊件設備，吊桿無需鉆孔打膨脹螺栓，只需將吊桿按照預設的卡槽安裝，吊件設備的安裝效率大大提高，進一步提升了成品設備一次裝配率。

2 BIM 技術簡介

2.1 BIM 技術發展

BIM 概念最早由美國提出應用于計算機更智能化描述建筑，獲取工程建設過程中的重要資料，形成了早期的BIM 原型。目前，國內逐漸引進BIM 理念，對BIM 的定義越來越明確，國家、各省市BIM 工程建設標準體系逐步形成。BIM 改變了以往工程建設數據存儲方式，利用三維數字技術建立工程完備的信息模型，工程項目全生命周期中，不同階段的標準、數據相互關聯，提供動態的工程信息創建和管理，數據實時共享。郝超分析BIM 技術可視化特點與地理信息系統GIS 完成工程場地分析、布置方案優化，減少了不同專業間的碰撞沖突，提升了管線設計能力和工作效率。李越茂等利用BIM技術的數字化設計成功解決了變電站多專業協同、設計周期短、數字化移交等難題。李輝對變電站建設的項目管理中運用BIM 的碰撞檢測、虛擬施工、工程量計量、階段成本分析。何菊等分析了BIM 技術可視化、協調性、優化型等特點在電力工程施工中的巨大優勢，并對BIM 的應用前景進行了展望。

隨著電力行業信息技術的快速發展，以及國網公司新時期“三型兩網”的戰略部署，電力物聯網對當前變電站工程的建設提出了更高的要求“全生命周期的管理”。為提高變電站建設當中信息化程度，保證信息的完整性，BIM 技術起到重要作用。

2.2 BIM 技術的特點

面對工程對象、施工工序、安全、質量、成本等信息，BIM 技術不僅實現信息關聯性，模型中某個對象的修改，與之關聯的所有對象隨之改變，及時更新模型，在一定程度上工程實現優化。BIM 技術更具價值的是，在工程建設全生命周期內，各階段過程的溝通、討論、決策都能在可視化狀態下進行，模擬工程模型，確保各專業建設過程中的協調性，發現問題漏洞，及時準確地修正優化。BIM 技術特點（圖2）。

圖2 BIM 技術特點

3 BIM 技術在樓承板安裝施工中的應用

3.1 模擬施工

結合110kV 輸變電工程，將BIM 技術應用到新型樓承板體系施工過程中，提出了“預施工”概念。“預施工”就是在變電站工程開始施工前，利用設計階段建立的變電站的參數化模型對施工單位的工作方案進行模擬施工，整個施工過程通過計算機完成，不會造成工程建設過程中施工資源浪費。樓承板在施工前期，將施工方案與三維模型整合，按照計劃施工目標，比對施工方案的可行性，進一步優化施工方案（圖3）。

變電站BIM 模型的建立是一個涉及多專業，復雜程度較高的過程。建立變電站BIM模型不僅提供可視化展示，方便不同專業設計人員發現漏洞并及時修改，此外BIM 模型可作為建設后期施工模擬以及施工管理的依據。根據裝配式鋼結構變電站施工方案，結合BIM 施工模擬，首先完成電纜層土建施工和地上兩層鋼柱、梁吊裝，其次進行樓承板鋪設，最后進行吊件安裝，具體變電站施工模擬流程（圖4）。

3.2 精確定位

在鋼柱鋼梁吊裝完成后，新型樓承板鋪設之前，按照新型樓承板、邊板尺寸模數和栓釘規格，建立閉口型樓承板、邊板、栓釘、吊件等特殊構件族（圖5）。

通過BIM 平臺，綜合考慮樓承板鋪設方向、模數與梁柱連接節點、吊掛件位置、預留孔洞等問題，模擬樓承板鋪設施工，實現材料定制化生產、運輸，降低材料損耗，提高樓承板整體強度和剛度。

圖3 “預施工”流程圖

圖4 變電站施工BIM 平臺

圖5 閉口型樓承板、邊板、栓釘、吊件族

將精確的樓承板模數鋪設在鋼梁上；在樓承板與鋼梁連接處，采用特定的邊板加以栓釘焊接在鋼梁上，保證樓承板與鋼梁連接牢固。遇有孔洞豎井時，樓承板事先在工廠內定制開孔，確保孔洞大小規整、位置準確，避免現場二次擴孔，降低樓承板強度的施工方法。最終按照施工方案完成新型樓承板鋪設施工（圖6）。

圖6 二層閉口型樓承板鋪設圖

在BIM 模型中，為方便板底吊件安裝，將預先排布、鋪設好的樓承板板底卡槽，進行板底吊件精確布置。吊桿避讓電氣設備，合理安排吊件走向，提高了電氣設備的安裝效率。

3.3 施工安全管理

（1）施工準備階段的風險預控。采用BIM 技術模擬樓承板施工，給作業施工人員提供了可視化的施工模擬環境（圖7）。項目部通過開展施工作業前的三維安全技術交底，使管理人員與作業人員的全方位的方案溝通交流。針對作業過程中存在的吊裝風險，在BIM 平臺直截了當地顯現作業全過程，使管理人員把握預控，方便及時調整安全措施。

場地材料布置。將不同模數的樓承板、邊板、吊件等構件，在變電站場地范圍內進行分區合理布置，相同種類、規格的構件堆放在一起，并設置材料標識牌，便于起重機集中吊運至作業面，提高了機械化使用率。同時，通過材料分區布置，強化了場地設施布置，優化了材料進場布置，進一步提升安全文明施工標準化配置。

圖7 BIM 三維交底圖

4 結語

通過采用新型（閉口型）樓承板體系，提高了樓承板安裝效率和外觀質量。將BIM 技術的成功引入，使新型樓承板安裝施工，由原先傳統的2D 到3D 轉換，做到了“預施工”的方案對比。利用模擬預安裝功能提前發現施工中的設計缺陷，提前整改，提出優化方案，便于樓承板工廠定制加工，減少現場二次動火作業，使后期施工一步到位。運用BIM 技術在施工前期場地布置，以及施工過程中的安全管理，有效促進了人員的創新能力和管理能力提升。不僅縮短了工期、降低了成本，還提升了施工質量和工藝。通過信息技術輔助施工管理，為建設數字化變電站打下堅實基礎，提高了變電站建設的信息化水平。