預制技術在工業(yè)管道施工中的應用

董仕雁 中油（新疆）石油工程有限公司

隨著BIM技術的推廣與應用，設備采取工廠化、模組化預制施工技術已是行業(yè)內的大趨勢。工業(yè)管道施工中存在著管道尺寸大、設備多而大等特點，其中管道和設備機組作為重要節(jié)點，其安裝速度與施工質量對裝配式模組化施工起著決定作用。

一、項目概況

某在建項目管道工程主要施工內容為CT棟和室外管廊的管線及設備安裝。施工重難點如下。1）管道管徑大，主管道管徑達到DN1500。設備多，循環(huán)水系統(tǒng)設備泵組共66臺。2）地下室空間狹長，單根主管道總長度約124m，僅靠一個吊裝口與外界連接。每3.6m設置鋼結構支架，鋼結構支架牛腿間距不足1.5m，小于管道外徑。3）管道焊接工作量大且質量要求高，管道焊縫累計近9萬寸，均要求氬弧焊接。本工程現場空間狹小且設備安裝標準化程度高，焊接質量要求高，采用工廠化預制技術，可提升工程質量，減少現場作業(yè)時間。采用管道滑道式工藝解決主管道運輸難題，并基于BIM技術完成焊接工作的質量管控。

二、安裝前準備

（1）在裝配式管道制作期間，按照設備基礎圖進行設備基礎澆筑。（2）設備基礎澆筑完成后進行復測，與模型的位置精準重合，以減少安裝誤差。（3）惰性塊必須按照大樣圖進行制作。以減少垂直誤差。（4）閥門、配件等材料的進場和復核，如果發(fā)現與模型的參數不一致馬上與加工廠聯(lián)系調整管道的尺寸。（5）水泵等設備進場后進行復核。需要提醒加工廠預留能夠消除水平和垂直誤差的配件進行現場消差。（6）編制安裝作業(yè)指導書，對作業(yè)人員進行面對面技術交底；安裝前進行技術及預制管道進度計劃交底。

三、各功能管道安裝區(qū)域劃分和深化

項目團隊通過BIM技術對能源站進行深化設計，首先考慮整體調整設備安裝位置以達到運維和裝配式安裝的最優(yōu)方案，之后再優(yōu)化管道路由，以減少管路在能源站內的阻力，使管道與能源站外的管道順應連接。為了減少站外管道在通道的翻彎連接，部分管內進行翻彎連接。最大限度地提升站內的有效空間。

四、管道預制

（一）預制方式

循環(huán)水系統(tǒng)主管道采用DN1500鍍鋅碳鋼管道，單根長12m，自重8t，壁厚16mm。采用鋼結構支架，不適宜與水泵設備組成設備單元進行模塊化安裝，因此采用標準化閥組件預制方式。利用項目工程預留場地，搭設管道預制加工廠。基于BIM技術對預制工廠進行設計，合理規(guī)劃材料堆放區(qū)、管道切割區(qū)、管件焊接區(qū)。

（二）預制流程

1.主管道預制

DN1500主管道的出廠長度通常為12m/根，利用BIM技術，考慮焊縫位置，支管開口位置，對主管道進行切割，切割后每段管道長度12m、11m、10m不等。將定尺后的材料明細表提供給廠家，由廠家根據需求進行生產，做到主管道現場零切割。使用等離子切割機完成管道開孔，開孔大小與支管內徑一致，采用V型坡口進行打磨。

2.閥組段預制

將主管道三通口，水泵進出口設為補償段，現場完成焊接。設備進出口閥組為預制標準段，出具相應的預制加工圖。管道進場后，依照加工圖紙完成相應閥組管段的管道下料、切割、焊接和法蘭焊接。

五、測量定位

將BIM深化模型導入至U360放線機器人系統(tǒng)中，通過放線機器人一個架站點完成所有放樣點的方式，進行管道與設備安裝定位測量。具體操作如下：（1）本次設備及管道定位以分集水器位置為基準點，架站點選擇在靠近分集水器的通道處。測量放線定位。（2）管道放線定位由總管到干管再到支管。使各管線互不交叉，同時留出保溫及其他操作空間。（3）定位時。按BIM模型深化后的管線走向和軸線位置，根據機器人放樣測量后的定位點彈畫出管道、支架安裝的定位基準線。（4）機器人精準放樣誤差控制在2mm以內，確保管道和設備安裝位置的準確性。

六、管廊管道

室外管廊管道采用不銹鋼管道、PE管道，進場長度為6m/根，加工廠內進行接長預制焊接為12m管道。不銹鋼管道充氬焊接，焊口酸洗、鈍化，PE管道焊口進行100%的翻邊對稱性、接頭對正性校驗。

七、管道安裝

1.預制管組機械化整體提升。將多段預制主管道、管組及預制支吊架進行地面拼接，形成組合式預制管排。利用手動葫蘆、電動葫蘆或頂升裝置在地面作業(yè)將預制管排或預制管組模塊提升就位實現螺栓栓接固定。

2.設備與管道安裝消差。待管道與水泵、制冷機組等設備定位后，將循環(huán)水泵作為控制基準段。與其安裝對接的管道管段，按照精細化模型和管道加工圖進行二次調整，確保誤差消除后再行連接，以減小管道的現場安裝誤差。

3.管道安裝標準。制冷機房的冷卻水管、冷凍水管均采用全工廠化預制制作，施工現場冷卻水管、冷凍水管通過法蘭螺栓連接固定；管道安裝前要將管子及管件內部的雜物清理干凈，并按設計要求進行水沖洗。

八、管道運輸

針對CT棟管道特點，創(chuàng)新性采用大型管道滑道式工藝安裝。通過在鋼結構管道支架上安裝運輸軌道，管道通過軌道車由卷揚機依次拉入地下室中。為保證管道運輸，在吊裝口位置增設臨時支架及滑軌。基于BIM技術對軌道車進行設計，軌道車滾輪與軌道規(guī)格匹配，確保運輸穩(wěn)定。軌道車的作用是減少和降低管道在管廊支架橫梁上水平推動的摩擦力。管道運輸前對管道運輸方案進行模擬并交底，進行臨時支架安裝，軌道安裝和軌道車就位。管道軌道就位后，使用卷揚機進行牽引到指定位置，然后使用叉車進行提升，拆除軌道，進行管道對口焊接。本工藝可以在所有支架橫梁安裝后，再進行管道安裝，克服了傳統(tǒng)先上管后焊接支架橫梁工藝的工效低、高位焊接質量差的缺點。

九、結束語

BIM技術該項目管道工程中的應用，為項目節(jié)省了工期、降低了成本，解決了多項施工難題。項目有效探索了BIM技術在大型管道預制安裝的實現路徑，對類似項目的預制化施工提供相應的經驗。