化工項目總圖設計中的BIM應用

張振濤

摘要：化工在我國國民經濟中占有重要地位，是我國的基礎產業和支柱產業。每年都有大量的化工項目需要建設、改造和擴建。在化工項目建設過程中，建設、監理、設備制造、設計單位和政府有關部門需要密切配合，投入大量的人力、物力和財力來完成。從化工企業總平面運輸設計的角度出發，結合工程設計經驗，探討了在總平面布置、豎向設計和道路設計中節約土地、管道、土石方和道路投資的策略。強調總平面設計師要加強和形成對建設項目環境保護和投資控制的意識。針對目前石油化工廠進行技術改造的總圖運輸設計過程存在的問題，文章從實踐角度出發，分析了總圖運輸設計的基本特點，并提出了設計控制的方法對策，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。結果表明，總圖運輸設計需與化工廠所處的建設條件進行結合，以提高設計方案確定的科學合理性。

關鍵詞：石油化工;總圖運輸設計;BIM應用

引言

石油化工廠的生產建設，是滿足地區進行工業現代化發展建設需求的關鍵。為適應當前的可持續建設環境，相關人員通過對其進行技術改造來提高生產建沒的節能環保效果。然而，在對總圖運輸進行設計控制過程中，研究人員并未對所處的環境條件進行充分掌握，這就導致石油化工廠的技術改造難以發揮出相應的效果價值。為此，技術改造人員應對總圖運輸設計基本特點進行分析，以使設計工作的開展起到事半功倍的作用。BIM繼計算機輔助繪圖CAD技術之后，為工程總圖設計領域帶來了第二次革命，是從二維圖紙到三維設計布局;利用BIM三維模型，對工程進行項目的模擬性、可視化的演示，創建三維模型進行模擬建造，查找發現存在問題，優化設計方案，減少現場簽證和設計變更，提高設計質量，節省建設周期。

一、優化平面布置，節約土地投資

1.施工組合合理，間距控制靈活

在化工企業的總體布局中，設施之間一定的安全距離是保證設施安全運行的重要保證，也是國家規范的要求。但是過大的安全距離會降低企業用地的利用率，安全比什么都重要。一般平面設計師需要靈活運用代碼，考慮如何優化布局，使各種設施之間的安全距離最小化，以滿足國家標準的要求，達到節約用地的目的。功能分區使性質相似的設施盡可能地位于同一區域，為綜合建設提供空間。

2.重視功能分區，同類設施集中設置

在總體布局中，功能分區是做好總體布局的基礎。合理的功能分區不僅形成了整齊美觀的廠房布局，便于后續生產管理，而且節約了土地。化工廠一般分為行政辦公和生活服務設施、生產設施、公共工程和輔助設施、儲運區、開發保留區等。功能區內設施性質相似。集中安裝可減少功能區與功能區之間的安全距離，便于管理，形成疏散布局和節約用地。

3.研究石油化工廠技術改造中總圖運輸設計的現實意義

石油化工廠技術改造工作中的總體運輸設計，是根據工程所處環境進行確定的，即按照工藝要求、物料流程以及建設標準來提高建沒控制的科學合理性。具體的沒計內容包括：化工廠內部的各種構筑物、綜合管線平面關系、交通運輸設施以及豎向關系等。

二.根據工藝布置節省管材投資

化工項目生產設施中的大部分物料通常采用管道運輸。同時，循環水、海水淡化等公用事業也通過管道輸送。管道成本在化工建設投資中占很大比重。因此，一般的平面設計師應盡量考慮布局，使管道暢通、連續、短小，節約管道。

1.合理確定高程，節約土方投資

土方投資在化工建設項目中占一定比例。工廠布局不合理，不僅會造成大量土方工程，還會在后續工作中造成較大的管理運營成本。為了減少這些投資，有必要合理確定垂直平面和海拔高度的工廠。廠房立面受原有內部地形及外部相關因素的影響。廠區內原有地形坡度小于2%，一般垂直布置，坡度平緩。如果場地原有地形十分平坦，不利于排水，可以在道路交叉口和道路邊緣設置之字形溝壑，而不是刻意修建斜坡和增加土方工程來排水。

2.符合工藝流程，順暢、連續、快捷

工藝流程是化工企業總體布局的基本設計依據。在布局上，首先要滿足生產工藝和功能的要求，保證生產工藝的合理性和連續性，避免生產過程中不合理的往復流動。根據設備上下游流量的關系，與管道直接連接的設備應盡量安排在一起，尤其是與昂貴管道連接的設備。即使在普通的管道連接設備中，如果不按工藝流程布置管道，也會增加管道長度，增加建設投資。同時，在工廠運行管理過程中，穩定的工藝布置也方便了現場操作人員的管理，節約了管理成本。

3.接近生產負荷，爭取最短管道

化工企業一般需要為循環水、脫鹽水、蒸汽、煤氣、電力等生產設備供電。因此，總體規劃設計人員需要了解負荷中心的位置，盡量安排負荷中心附近的公共設施，可以有效降低管道鋪設和能耗損失。因此，在規劃中不能堅持公共設施和輔助設施必須集中在功能區的原則，采取適當的分散化，通過優化合理的布局，達到節約公共工程管線的目的。

4.豎向布置

為滿足石油化工廠改造場地標高建設需求，豎向布置，應綜合工廠生產情況、交通運輸環境以及建筑物規劃現狀，來提高設計控制的科學合理性。具體來說，設計人員應同時進行總平面布置，即綜合考慮化工廠所處的地形地質條件與排水系統，來提高設計控制的優化效果。

5.總平面布置

總圖運輸設計人員應強化總平面布局與內部環境溝通的協調性，即根據既定的規范標準與工程建設條件來確定設計控制方案。此過程，技術改造人員應保證生產建設的工藝流程與總圖運輸設計相適應。這是因為工藝里程決定了物流運輸的強度與空間定位。具體來說，就是通過新建石油化工廠的方式進行布置，以保證生產資料能夠以持續狀態進行供給。在實際的生產改造過程，應強化場地的分區與主干管的布設，以為場區的生產建設與裝置運行質量控制提供便利。

三.優化道路設計，節約道路投資

1.合理劃分路面寬度，分類確定路面厚度

確定道路鋪設范圍后，需要確定道路的寬度。工廠道路按功能一般分為主路、副路、消防路、檢修路和車間引路。不同類型的道路有不同的功能和寬度。避免使用相同寬度，不僅浪費，而且不合理。一般情況下，主路和副路可以采用雙向道路。使用單行道進行消防和維護。車間方法可根據門的坡度寬度進行調整。在確定道路寬度后，我們可以根據車輛的數量、類型和荷載對道路結構的厚度進行分類確定。

2.合理劃分街區，減少道路數量

街區是被通道或道路包圍的區域。在企業的整體布局中，街區劃分越細，當然有利于設施之間的交通和消防，但不可避免的會導致道路鋪裝過多，從而增加施工成本。為了滿足交通、消防、養護等方面的需要，增大砌塊的尺寸，減少砌塊的數量，可以有效地減小道路的鋪設范圍。

3.彈性設計

此特點主要體現在，設計人員要綜合考慮石油化工廠實際生產建設過程可能出現的各類問題，以對設計方案進行靈活性控制，進而使出現的問題影響處在可控的范圍之內。這里的變動可能是，化工廠建沒超出工期要求或是造價超出預算。此問題情況下，彈性設計就能保證即使處在失誤的經營發展狀態下，仍有可控制的空間。

4.動態性

研究表明，石油化工廠技術改造人員在進行總圖運輸設計時，應將企業經營發展的總體規劃方向作為目標，即通過預測與規劃來提高化工廠的改造效果。具體實踐手段，為不斷搜集信息數據，并將實際生產情況作為依據，來對企業生產建設進行動態化調整。如此，總圖運輸沒計就能滿足發展建設的可持續性需求。

5.交通運輸設計

交通運輸設計需要對所生產的產品化學特性進行適當評估之后確定的，所運輸的產品是固態還是液態，是否是可燃物質，是否有毒，是否有腐蝕性，是否會對周圍的環境產生影響及每種運輸方式的運輸成本等都需要評估，由此才可以確定該企業是否選擇高安全性的運輸方式進行運輸。同時在具體設計的時候要考慮生產工作的熱源安全對于人流線路和貨運線路的影響，保證生產的安全性和科學性。

6.在總圖設計階段BIM應用

對于大型復雜化工工程項目，將BIM技術應用于三維場道和建筑物布局設計，使綜合設計具有明顯的優勢和意義。BIM模型是整個設計的實物“預覽”，建模過程也是一個全面的“三維空間校對”過程。在此過程中，可以發現設計中隱藏的大量問題。這些問題往往不涉及規范，但它們與專業合作或空間高度沖突密切相關，這在傳統的單一專業審查過程中很難被發現。總之，BIM三維空間布局設計，可以更加直觀、清晰、高效、全面、準確的模擬現場情況，幫助設計院協調各專業的平面和空間的布置，從而更好的完成總圖的設計工作

結束語：綜上所述，化工項目總圖運輸設計是一項綜合性的設計工作，由于其自身的原因，不僅會影響到建設投資本身，還會影響到其他相關專業的投資。因此，在化工建設項目的設計中，設計師應具有投資控制意識，注意節約項目投資。我將以自己的設計經驗和知識，與相關專業和部門進行溝通，不斷比較和優化設計方案，力求達到既技術先進又經濟合理的設計成果，為項目創造良好的技術經濟效益。

參考文獻：

[1] 宋偉.淺析石油化工總圖運輸設計的節約用地措施[J].中國新技術新產品，2015（14）.

[2] 張道南.總圖運輸設計與節約用地探討[J].智能城市，2018（14）.

（作者單位：煙臺萬華電子）