預(yù)制技術(shù)在工業(yè)管道施工中的應(yīng)用

董仕雁 中油（新疆）石油工程有限公司

隨著B(niǎo)IM技術(shù)的推廣與應(yīng)用，設(shè)備采取工廠化、模組化預(yù)制施工技術(shù)已是行業(yè)內(nèi)的大趨勢(shì)。工業(yè)管道施工中存在著管道尺寸大、設(shè)備多而大等特點(diǎn)，其中管道和設(shè)備機(jī)組作為重要節(jié)點(diǎn)，其安裝速度與施工質(zhì)量對(duì)裝配式模組化施工起著決定作用。

一、項(xiàng)目概況

某在建項(xiàng)目管道工程主要施工內(nèi)容為CT棟和室外管廊的管線及設(shè)備安裝。施工重難點(diǎn)如下。1）管道管徑大，主管道管徑達(dá)到DN1500。設(shè)備多，循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備泵組共66臺(tái)。2）地下室空間狹長(zhǎng)，單根主管道總長(zhǎng)度約124m，僅靠一個(gè)吊裝口與外界連接。每3.6m設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)支架，鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)量要求高，管道焊縫累計(jì)近9萬(wàn)寸，均要求氬弧焊接。本工程現(xiàn)場(chǎng)空間狹小且設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)化程度高，焊接質(zhì)量要求高，采用工廠化預(yù)制技術(shù)，可提升工程質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間。采用管道滑道式工藝解決主管道運(yùn)輸難題，并基于BIM技術(shù)完成焊接工作的質(zhì)量管控。

二、安裝前準(zhǔn)備

（1）在裝配式管道制作期間，按照設(shè)備基礎(chǔ)圖進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)澆筑。（2）設(shè)備基礎(chǔ)澆筑完成后進(jìn)行復(fù)測(cè)，與模型的位置精準(zhǔn)重合，以減少安裝誤差。（3）惰性塊必須按照大樣圖進(jìn)行制作。以減少垂直誤差。（4）閥門、配件等材料的進(jìn)場(chǎng)和復(fù)核，如果發(fā)現(xiàn)與模型的參數(shù)不一致馬上與加工廠聯(lián)系調(diào)整管道的尺寸。（5）水泵等設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后進(jìn)行復(fù)核。需要提醒加工廠預(yù)留能夠消除水平和垂直誤差的配件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)消差。（6）編制安裝作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行面對(duì)面技術(shù)交底；安裝前進(jìn)行技術(shù)及預(yù)制管道進(jìn)度計(jì)劃交底。

三、各功能管道安裝區(qū)域劃分和深化

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)能源站進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，首先考慮整體調(diào)整設(shè)備安裝位置以達(dá)到運(yùn)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(nèi)的阻力，使管道與能源站外的管道順應(yīng)連接。為了減少站外管道在通道的翻彎連接，部分管內(nèi)進(jìn)行翻彎連接。最大限度地提升站內(nèi)的有效空間。

四、管道預(yù)制

（一）預(yù)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(zhǎng)12m，自重8t，壁厚16mm。采用鋼結(jié)構(gòu)支架，不適宜與水泵設(shè)備組成設(shè)備單元進(jìn)行模塊化安裝，因此采用標(biāo)準(zhǔn)化閥組件預(yù)制方式。利用項(xiàng)目工程預(yù)留場(chǎng)地，搭設(shè)管道預(yù)制加工廠。基于BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(yù)制流程

1.主管道預(yù)制

DN1500主管道的出廠長(zhǎng)度通常為12m/根，利用BIM技術(shù)，考慮焊縫位置，支管開(kāi)口位置，對(duì)主管道進(jìn)行切割，切割后每段管道長(zhǎng)度12m、11m、10m不等。將定尺后的材料明細(xì)表提供給廠家，由廠家根據(jù)需求進(jìn)行生產(chǎn)，做到主管道現(xiàn)場(chǎng)零切割。使用等離子切割機(jī)完成管道開(kāi)孔，開(kāi)孔大小與支管內(nèi)徑一致，采用V型坡口進(jìn)行打磨。

2.閥組段預(yù)制

將主管道三通口，水泵進(jìn)出口設(shè)為補(bǔ)償段，現(xiàn)場(chǎng)完成焊接。設(shè)備進(jìn)出口閥組為預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)段，出具相應(yīng)的預(yù)制加工圖。管道進(jìn)場(chǎng)后，依照加工圖紙完成相應(yīng)閥組管段的管道下料、切割、焊接和法蘭焊接。

五、測(cè)量定位

將BIM深化模型導(dǎo)入至U360放線機(jī)器人系統(tǒng)中，通過(guò)放線機(jī)器人一個(gè)架站點(diǎn)完成所有放樣點(diǎn)的方式，進(jìn)行管道與設(shè)備安裝定位測(cè)量。具體操作如下：（1）本次設(shè)備及管道定位以分集水器位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，架站點(diǎn)選擇在靠近分集水器的通道處。測(cè)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(shí)留出保溫及其他操作空間。（3）定位時(shí)。按BIM模型深化后的管線走向和軸線位置，根據(jù)機(jī)器人放樣測(cè)量后的定位點(diǎn)彈畫出管道、支架安裝的定位基準(zhǔn)線。（4）機(jī)器人精準(zhǔn)放樣誤差控制在2mm以內(nèi)，確保管道和設(shè)備安裝位置的準(zhǔn)確性。

六、管廊管道

室外管廊管道采用不銹鋼管道、PE管道，進(jìn)場(chǎng)長(zhǎng)度為6m/根，加工廠內(nèi)進(jìn)行接長(zhǎng)預(yù)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(jìn)行100%的翻邊對(duì)稱性、接頭對(duì)正性校驗(yàn)。

七、管道安裝

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

2.設(shè)備與管道安裝消差。待管道與水泵、制冷機(jī)組等設(shè)備定位后，將循環(huán)水泵作為控制基準(zhǔn)段。與其安裝對(duì)接的管道管段，按照精細(xì)化模型和管道加工圖進(jìn)行二次調(diào)整，確保誤差消除后再行連接，以減小管道的現(xiàn)場(chǎng)安裝誤差。

3.管道安裝標(biāo)準(zhǔn)。制冷機(jī)房的冷卻水管、冷凍水管均采用全工廠化預(yù)制制作，施工現(xiàn)場(chǎng)冷卻水管、冷凍水管通過(guò)法蘭螺栓連接固定；管道安裝前要將管子及管件內(nèi)部的雜物清理干凈，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行水沖洗。

八、管道運(yùn)輸

針對(duì)CT棟管道特點(diǎn)，創(chuàng)新性采用大型管道滑道式工藝安裝。通過(guò)在鋼結(jié)構(gòu)管道支架上安裝運(yùn)輸軌道，管道通過(guò)軌道車由卷?yè)P(yáng)機(jī)依次拉入地下室中。為保證管道運(yùn)輸，在吊裝口位置增設(shè)臨時(shí)支架及滑軌?；贐IM技術(shù)對(duì)軌道車進(jìn)行設(shè)計(jì)，軌道車滾輪與軌道規(guī)格匹配，確保運(yùn)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(dòng)的摩擦力。管道運(yùn)輸前對(duì)管道運(yùn)輸方案進(jìn)行模擬并交底，進(jìn)行臨時(shí)支架安裝，軌道安裝和軌道車就位。管道軌道就位后，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引到指定位置，然后使用叉車進(jìn)行提升，拆除軌道，進(jìn)行管道對(duì)口焊接。本工藝可以在所有支架橫梁安裝后，再進(jìn)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(zhì)量差的缺點(diǎn)。

九、結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)該項(xiàng)目管道工程中的應(yīng)用，為項(xiàng)目節(jié)省了工期、降低了成本，解決了多項(xiàng)施工難題。項(xiàng)目有效探索了BIM技術(shù)在大型管道預(yù)制安裝的實(shí)現(xiàn)路徑，對(duì)類似項(xiàng)目的預(yù)制化施工提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)。