能源中心BIM工廠模塊預(yù)制技術(shù)在華為云數(shù)據(jù)項目的運用

謝海林 謝明君 張本堅 虞都

中國建筑第四工程局有限公司 廣東廣州 510000

1 工程概況

貴安華為云數(shù)據(jù)中心項目毗鄰七星湖，為一個集數(shù)據(jù)中心與配套設(shè)施，以及華為大學(xué)為一體的華為工業(yè)園區(qū)，總體規(guī)劃將優(yōu)美的自然生態(tài)環(huán)境和現(xiàn)代化工作場所相融合；總建筑面積42萬平方米；建筑主要功能為數(shù)據(jù)機(jī)房、辦公、多功能廳、報告廳、食堂、宿舍、能源動力站及附屬配套用房、停車庫等。能源中心涵蓋中溫冷凍水、中溫冷卻水、低溫冷凍水、低溫冷卻水、生產(chǎn)用水等系統(tǒng)，特別是中溫水系統(tǒng)雙路加N+1冗余設(shè)計管路繁多、系統(tǒng)極為復(fù)雜。

2 BIM深化

BIM深化的前置條件：能源中心圖紙版本確定，設(shè)備閥門部件型號確定。圖紙版本包括土建的建筑圖紙和機(jī)電的圖紙，在圖紙版本確定的前提下著手建模，包括柱子、墻體、梁板的復(fù)核。設(shè)備包括中低溫制冷主機(jī)、中低溫一次冷凍泵、中低溫冷卻水泵、中低溫冷卻塔、中低溫砂濾裝置、中低溫加藥裝置、中低溫軟水裝置、中低溫定壓補(bǔ)水裝置、中低溫中低溫二次冷凍泵、熱水泵、熱回收熱泵主機(jī)、真空燃?xì)忮仩t、板換、蓄冷罐、儲熱罐等主要設(shè)備的選型及外形尺寸和接口樣式。閥門部件包括蝶閥、Y型過濾器、止回閥、金屬軟接頭、流量計、能量計、波紋補(bǔ)償器、彎頭、異徑管、法蘭盤、溫度計、壓力表、彈簧減震器的選型、公稱壓力等級及外形尺寸。

BIM深化過程步驟：建模→管線碰撞檢查→優(yōu)化模型→補(bǔ)充支架→出加工圖及裝配圖。建模主要是建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備閥門部件、設(shè)備基礎(chǔ)、水泵減震臺座、機(jī)電管線等建模，按照實物1:1高精度建模；建模完成后管線碰撞檢查優(yōu)化，主要采用漫游場景檢查將有碰撞或者不合理處優(yōu)化處理；支架的選擇對整個安裝和支撐起到很大的作用，模型優(yōu)化后計算選型支架補(bǔ)充支架建模；完整的模型調(diào)整完成后分割模型，按照模塊功能劃分出加工圖和裝配圖。

BIM深化注意事項：注意水泵管道出口和管道匯合分開處采用順?biāo)ǎ凰眠M(jìn)出口異徑管和法蘭盤由10cm緩沖短管；異徑管采用偏心型；彎頭選擇長曲彎頭；水泵減震臺座按水泵重量的1.5～2倍計算；預(yù)留模塊運輸通道；預(yù)埋模塊固定預(yù)埋件；考慮保溫和非保溫管道的公用支架形式；考慮設(shè)備接口螺栓連接和保溫施工空間；考慮檢修通道；考慮閥門、儀器儀表設(shè)置觀察使用及維修空間；考慮密封墊片尺寸。

3 工廠模塊預(yù)制

工廠模塊預(yù)制流程為：管道噴砂除銹→管道下料切割→管道組對焊接→管道油漆噴涂→固定支架制作→管道閥門設(shè)備拼裝→成品保護(hù)施工→二維碼標(biāo)識制作→模塊裝車出廠。

為提高運輸效率對大型設(shè)備譬如蓄冷罐、冷卻塔、制冷主機(jī)、鍋爐等不和設(shè)備做整體模塊預(yù)制而只對連接管道部件做模塊預(yù)制處理；小型設(shè)備如水泵、加藥裝置、軟水處理器等做整體預(yù)制。

BIM分解圖紙導(dǎo)出后按使用材料計劃采購型鋼、管道、法蘭盤、彎頭、大小頭、螺栓、墊片等配件，按安裝先里后外、先上后下得原則對用全自動生產(chǎn)線管道和型鋼進(jìn)行下料加工焊接備貨，設(shè)備閥門到后組裝在固定支架上，特別注意水泵要制作慣性平臺，將慣性平臺集成到固定支架里一起模塊化，固定支架預(yù)留吊裝運輸?shù)醵︻A(yù)留法蘭接口等采用塑料盲板保護(hù)、管道采用氣泡膜對管道和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)完成后在固定支架上粘貼生產(chǎn)二維碼，以便識別模塊信息。

4 現(xiàn)場拼裝施工

現(xiàn)場拼裝施工流程為：施工好的預(yù)埋件放線定位→預(yù)制模塊運輸就位→預(yù)制模塊調(diào)平安裝→預(yù)制模塊固定→預(yù)制模塊和模塊預(yù)留接口密封連接→強(qiáng)度嚴(yán)密性試驗→氣泡膜拆除→標(biāo)識標(biāo)牌施工。

拼裝主要考慮對現(xiàn)場的組織和安裝工藝精度的把握，一定要清理好現(xiàn)場，除預(yù)留運輸通道外所有的墻體和頂棚都需乳膠漆噴涂完畢、門窗安裝完畢。室外進(jìn)樓層考慮吊車配合地坦克及牽引機(jī)和液壓千斤頂進(jìn)行運輸和就位，調(diào)平采用1～5mm厚的銅片墊平后螺栓固定模塊，模塊和模塊之間管道及支架連接固定均采用螺栓連接。整體安裝完畢后將設(shè)備進(jìn)口閥門關(guān)閉對預(yù)制系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度嚴(yán)密性試驗，沖洗管道合格后酸洗鍍膜，氣泡膜拆除標(biāo)識標(biāo)牌施工。

5 技術(shù)難點

能源中心BIM工廠模塊預(yù)制施工難點在于兩個方面：一是系統(tǒng)復(fù)雜體量大，數(shù)據(jù)中心項目的能源中心是數(shù)據(jù)中心和非數(shù)據(jù)中心的機(jī)房一起，且數(shù)據(jù)中心是雙管路冗余設(shè)計，中低溫水泵一百多臺，中低溫主機(jī)十三臺，中低溫冷卻塔二十六臺，蓄冷罐八個，管道兩萬三千米，閥門三千五百個，整體建模和預(yù)制加工組裝及現(xiàn)場拼裝及物料組織工作量大，應(yīng)對措施是采用BIM的5D可視全周期管理系統(tǒng)對物料的計劃、生產(chǎn)、組裝、安裝、拼接做全方位跟蹤；二是模塊預(yù)制和現(xiàn)場拼裝誤差消除，為確保模塊預(yù)制和現(xiàn)場拼裝的誤差控制在±2mm預(yù)制焊接采用分段焊接減少變形量，模塊組裝采用和現(xiàn)場拼裝采用激光三維定位安裝。

6 技術(shù)優(yōu)點

能源中心BIM工廠模塊預(yù)制技術(shù)優(yōu)點在于：

可縮短現(xiàn)場施工工期。可以在土建結(jié)構(gòu)未施工的情況下先對管道設(shè)備模塊預(yù)制和土建結(jié)構(gòu)施工同步進(jìn)行，緩沖了結(jié)構(gòu)施工對機(jī)電施工的影響，有效利用土建時間同步進(jìn)行機(jī)電預(yù)制施工工作。

可提高施工工藝。模塊預(yù)制均在工廠加工制造整體成型，包括管道噴砂除銹、坡口施工、氬弧焊接、油漆噴涂等均為全自動數(shù)碼機(jī)械流水作業(yè)，生產(chǎn)過程遠(yuǎn)比現(xiàn)場施工工人穩(wěn)定可靠，在這種情況下，預(yù)制模塊加工質(zhì)量非常穩(wěn)定持續(xù)可靠，減少人為因素影響，提高制作安裝工藝。

可節(jié)能減排更安全。工廠模塊預(yù)制不需要在施工現(xiàn)場環(huán)境中的切割、打磨、焊接、油漆等工序，從而減少現(xiàn)場的火災(zāi)安全隱患、噪聲污染、光污染和氣體污染，大大改善作業(yè)環(huán)境；同時采用螺栓連接冷作業(yè)，對焊機(jī)和用電負(fù)荷等幾乎和傳統(tǒng)相比減少95%以上，減少現(xiàn)場機(jī)具使用和對臨電的依賴。

7 結(jié)語

經(jīng)過以上分析以及結(jié)合能源中心BIM工廠模塊預(yù)制技術(shù)在華為云數(shù)據(jù)項目目前施工情況來看，能源中心BIM工廠模塊預(yù)制技術(shù)是現(xiàn)代施工的趨勢，很適合數(shù)據(jù)中心的能源中心和大型復(fù)雜的城市綜合體能源中心使用。

5G是新時代的象征，下一波互聯(lián)網(wǎng)正在如火如荼進(jìn)行中，大區(qū)域數(shù)據(jù)中心即將迎來爆發(fā)性增長，無人駕駛、萬物互聯(lián)、虛擬社會將需要更加強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)中心支持，而數(shù)據(jù)中心的核心部位就是能源中心機(jī)房的施工，能源中心BIM工廠模塊預(yù)制技術(shù)也必然會迎來一個美好的機(jī)遇。抓住這個機(jī)會，加強(qiáng)技術(shù)積累、提升綜合管理水平，必將使機(jī)電安裝企業(yè)登上新的征程！