BIM技術在變曲率弧形管道預制拼裝中應用

【摘要】本文對變曲率弧形管道預制拼裝中應用BIM技術的相關原理與特點進行簡要的分析研究，并對其技術應用的效益進行深入的分析。希望對于BIM技術在變曲率弧形管道預制拼裝過程中的應用可以有所幫助，為國家經濟社會的發展貢獻一份力量。

【關鍵詞】BIM技術、變曲率弧形管道;預制拼裝

1、引言

變曲率弧形管道預制拼裝是新型機電干線戶型管道施工技術，主要包括機電工程化預制、物聯網、物料追蹤以及BIM技術等，和工程實際的特點相結合，和施工管理緊密聯系。其在實際的工程項目中，有著定位準確、成型良好的特點，不但能夠提升工程項目施工的有效性，對于工程施工的成本也有著較好的掌控，可以有效的保證施工質量。該技術可以適用于外觀造型較為復雜、管道走向被建筑形狀約束、小于200mm公稱直徑的變曲率弧形管道的預制與拼裝，能夠保證其施工一次成優，有效的提高弧形管道預制拼裝的效率，做到不浪費施工材料，項目管理人員能夠按照施工段的劃分，做到提前將施工所需材料的種類以及數量準確將材料按施工計劃準時準點送達，能夠提高材料供應效率，減輕運輸壓力。

2、技術特點

（1）精確定位。BIM技術的建模，可以做到對變曲率弧形管道安裝位置的精準定位，并且可以實現對管段長度、曲率半徑以及標高等的有效確定。（2）成型效果好。變曲率弧形管道預制拼裝的過程中應用BIM技術，能夠有效地保證在相同的管道位置實現彎曲弧度的一致性，在保證結構外觀不受破壞的情況下，整體造型更加美觀和諧。（3）質量可靠、觀感好。在施工過程中，可以按照管段上的二維碼，實現現場的管道快速組裝，在有效提升施工效率的同時，還對安裝質量有著很大程度的提升，有著良好的經濟效果。（4）降低施工成本。對比以往的現場制作管道，進行工廠集中化預制可以有效地將切管、壓槽等程序統一起來，利用計算機的自動控制可以實現良好的成型效果，特別是進行鍍鋅管道的預制過程中，務必要進行二次鍍鋅，可以有效地降低成本的投入。

3、BIM技術在管道預制中應用的技術原理

按照工程的施工圖紙進行BIM模型的三維建模，做好三維模型后進行現場放樣，再按照BIM三維模型建立變曲率弧形管道加工料單，將加工料單送到工廠，進行批量預制，以BIM三維參數化模型節點參數為標準，進行加工。對于加工好的預制管段都要進行二維碼編碼，將其進行準確無誤的定位，提高施工效率，以此實現在施工現場的快速組裝，并最終確保工程的施工質量，得到良好的感觀。

3.1BIM建模

借助BIM技術三維軟件，根據曲率，以相同管長或接頭角度相同的原則計算管道最佳弦長，以達到管段類型最少，接頭轉角類型最少的目的，美觀而又經濟;并將各分段管段的系統、管徑、長度、曲率半徑等參數記錄在模型中，指導管道的加工。解決弧形管道繪制困難、管道預制弧度難確定，現場安裝定位困難、分節長度難確定等問題。

3.2工廠化集中加工預制

應用計算機自動控制進行彎管的機械加工，將變曲率弧形管道的基本信息導入到計算機系統之中，如此一來，可以做到對管段彎曲弧度的有效控制。由于有些管段需要進行煨彎，可以先將壓槽以及坡口等工序提前做好，在管段的兩端需預留約20厘米的直線段，這樣做能夠在保護管道口的同時，還可以保證在后期安裝時能夠和管道對口平齊。通過計算機的自動控制功能控制電動彎管機，利用傳動裝置，實現對彎管模具的煨彎。由于鋼管會有一定的彈性形變，所以彎曲時需對其反復進行煨制，直到管道的彎曲弧度達到設計的要求之后，關閉電源。

進行管段煨彎的時候，管道彎頭的里側金屬被壓縮，該位置的管壁由此變厚，而其背面正相反，由于受到拉伸作用，管壁變薄，并且管道的彎曲半徑越小，其彎頭背面的管壁就會受到越嚴重，彎頭背面的強度也會受到越大的影響。因此為了令管道彎曲之后不會影響到其原本的工作性能，通常對管道彎曲后的管壁進行規定，其管壁的減薄率不可大于15%。

進行彎管時，因為在管道彎曲位置的內外側的管壁厚度發生變化，會導致原來的圓形管道截面變成橢圓形。而斷面形狀發生變化，會導致管道的過流斷面面積縮小，流體阻力增大，并且對于管道的承受內壓力的能力也會有不利的影響。所以通常規定彎管的橢圓率在管徑150mm時，橢圓率不可超過10%;管徑≤200mm，橢圓率不可超過8%。

除此之外，在進行管道彎管的過程中，需要不間斷等對弧度進行檢查，并且不斷對各個煨彎點進行校核，查看是否滿足尺寸的要求，若是不符合要求，則繼續進行煨彎。在進行彎管加工的時候，對接焊口到頂彎點的距離應大于等于管徑。焊接管的焊縫需將受控區避開。預制彎管時要將每個連接管口預留出一定的距離，避免由于槽口、卡位以及焊口等造成的偏離太大，而不能符合工程要求，確保每一根彎管的兩端會預留出能夠符合連接管件安裝的距離。

4、效益分析

4.1經濟效益

4.1.1有效節約人力，降低成本

以往的現場頂彎法全部依靠人力施工，彎管所需越多，則需要耗費的人力也就越大，人力消耗增大必然使得施工成本增加，但若是采用工廠化集中加工預制，從BIM模型中進行優化管節劃分以及角度優化，能夠很大程度（下轉124頁）（上接122頁）得減少材料的消耗并保證成品效果，可直接導出最終管道曲率半徑及長度等參數進行工廠化集中預制能夠統一切管、壓槽等工序，很大程度上節約了人工、材料成本。

4.1.2提升效率，縮短工期

傳統的人工頂彎法，其施工質量則由工人技術和管材質量決定，而公認的技術存在較大的波動，并受到多方面影響，采用BIM技術對變曲率弧形管道進行分節長度、非常規管節連接件預制加工參數化，指導預制加工，提高了施工效率，縮短工期。

4.2社會效益

4.2.1管道的彎曲弧度美觀均勻

傳統的人工頂彎法，因為工人的技術、身體素質以及對機械設備的使用等都有著較大的差別，因此即便是同一批的管道也會在弧度、整體美觀等方面存在很大的差異，將人工頂彎法制備的彎管用于實際工程中，不僅在美觀上不足，在安裝的安全穩定性上也無法確保。采用BIM技術對管道進行預制加工為機械彎管。機械彎管對管道施加的外力均勻，在管材質量優良的基礎上，彎曲的管道弧度基本上相同，能夠更好的保障其結構弧度造型的美觀。

4.2.2提升公司聲譽

預制工廠按照BIM技術生成的加工料單完成集中化大批量預制，做到以BIM三維模型指導施工。不僅充分體現企業管理水平以及施工能力的先進性，贏得了業主一致好評，同時也是企業BIM技術運用的巨大進步，有效地推動了企業BIM技術運用的快速發展，令企業在社會上有效的提升自身聲譽。

結語：

基于BIM技術的變曲率弧形管道預制拼裝在實際的工程應用之中，有著極為優秀的效果，其產生的效益遠遠高于人工頂彎法。其操作簡單方便，減少工期，降低成本，提升工程安裝的美觀性，并且有著成型效果好，施工質量高、定位準確，提升施工效率的優勢，不僅有著良好的社會效益，也有著極好的經濟效益，是推動我國建筑行業發展的重要技術之一。

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作者簡介：

胡貝（1993-），女，湖北武漢人，研究生，主要從事建筑與土木工程。