BIM 技術(shù)在核電工程管道深化設(shè)計中的應(yīng)用與探究

甘小馬 吳 巍

中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司 上海 201500

隨著BIM 技術(shù)在建筑業(yè)中的應(yīng)用，對設(shè)計要求也越來越高，管道深化設(shè)計的必要性、重要性不言而喻，因此也應(yīng)該搭上信息化技術(shù)帶給建筑行業(yè)變革的快車。利用BIM 技術(shù)的三維可視化、碰撞檢查、4D 施工模擬等技術(shù)手段，幫助管道深化設(shè)計人員及時發(fā)現(xiàn)并解決管線碰撞、凈高不足等問題，減少現(xiàn)場返工次數(shù)，從而有效減少資源浪費，提高設(shè)計質(zhì)量。

管道深化設(shè)計是核電建設(shè)中的一個重要環(huán)節(jié)，但由于施工過程中各專業(yè)間存在“信息封閉”等問題，且缺乏一個共享的協(xié)同平臺進行協(xié)作[1]，導(dǎo)致目前的決策與后續(xù)的現(xiàn)場施工出現(xiàn)的客觀問題往往不符。基于BIM 技術(shù)將小管深化設(shè)計在BIM 軟件平臺上實現(xiàn)，創(chuàng)建了符合施工現(xiàn)場的設(shè)計環(huán)境，為施工管理人員重塑了深化設(shè)計新思維以及BIM 技術(shù)應(yīng)用的新思路，增強了施工管理人員及各專業(yè)工程師對BIM 技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)認(rèn)知，將BIM 技術(shù)在建筑工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)化為新的科技生產(chǎn)力。

1 核電工程管道深化設(shè)計特點分析

1.1 深化設(shè)計環(huán)境復(fù)雜

核電工程管線分布在廠房的各個區(qū)域，且與廠房內(nèi)的不同專業(yè)聯(lián)合布置，考慮到管道深化設(shè)計需結(jié)合管線附近各專業(yè)正式物項的布置情況，因此在設(shè)計之前需充分計算各專業(yè)的安裝位置，避免深化設(shè)計的管線與現(xiàn)有物項或后續(xù)安裝的正式物項沖突，這也給深化設(shè)計工作提出了較高的要求。

1.2 深化設(shè)計成果要求高

根據(jù)項目實際需要，進行深化設(shè)計的管道不僅要滿足現(xiàn)場施工的要求，同時還要能夠根據(jù)設(shè)計成果自動得出管道的工程量、材料量等信息，用于現(xiàn)場材料采購以及工程量統(tǒng)計。而傳統(tǒng)的深化設(shè)計基本上都不具備自動統(tǒng)計工程量和材料量的功能，需手動人工計算，因此如要滿足該要求，就需要采用新的設(shè)計手段和方法。

1.3 設(shè)計過程修改較頻繁

介于核電工程的建造特點，針對首堆工程，部分專業(yè)存在邊設(shè)計邊施工的情況，而考慮到深化設(shè)計的管線基本為疏水、排氣等系統(tǒng)管道，從工藝重要性的程度來說不及其他專業(yè)的正式物項，因此在現(xiàn)場深化設(shè)計實施的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)需根據(jù)現(xiàn)場實際情況（如專業(yè)間避讓等）調(diào)整原深化設(shè)計內(nèi)容的情況，這就要求深化設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)及時的調(diào)整，包含管道圖紙、工程量、材料量的調(diào)整等。

2 基于BIM的管道深化設(shè)計介紹

基于BIM 的管道深化設(shè)計技術(shù)是在項目BIM 模型的基礎(chǔ)上，針對設(shè)計圖紙未給出明確管線走向的情況下，按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求進行的深化設(shè)計。該技術(shù)不僅能夠較好地將管道施工所需的信息進行深化完善，同時通過軟件平臺自帶的導(dǎo)出功能，能夠?qū)⑸罨O(shè)計后的管道和支架的材料量、工程量等信息清單直接導(dǎo)出，為后續(xù)的材料采購、工程量結(jié)算以及相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。此外，針對深化設(shè)計后的管線，能夠直接通過出圖軟件轉(zhuǎn)化為施工用管道軸測圖，省去了技術(shù)人員手工繪圖的操作，提高了深化設(shè)計的工作效率。

2.1 基于BIM的管道深化設(shè)計的特點

針對核電工程管線分布復(fù)雜、施工作業(yè)空間小、設(shè)備精細(xì)貴重的特點，在施工前，采用BIM 技術(shù)進行碰撞檢測、凈空檢測、管線排布優(yōu)化顯得尤為重要。BIM 技術(shù)在小管設(shè)計中，利用具有強大的支持性數(shù)據(jù)庫的三維設(shè)計系統(tǒng)進行工程實體的設(shè)計。相比傳統(tǒng)的管道深化設(shè)計[2]，基于BIM 的管道深化設(shè)計具有如下優(yōu)勢和特點：

2.1.1 設(shè)計成果質(zhì)量高

基于BIM 技術(shù)的管道深化設(shè)計，是在項目各專業(yè)BIM 模型的環(huán)境下進行管線、支架及附件布置，該環(huán)境下項目各個專業(yè)的設(shè)計安裝完成狀態(tài)和位置能夠提前模擬出來，無需進行分專業(yè)計算，同時針對現(xiàn)場的安裝誤差也可反饋至模型中，因此在該環(huán)境下進行的管線設(shè)計更加符合現(xiàn)場實際情況，同時也具備較高的準(zhǔn)確度。

2.1.2 管道出圖效率高

基于BIM 技術(shù)的管道深化設(shè)計，其不僅能夠在完整設(shè)計環(huán)境下進行管線的深化, 同時軟件平臺自帶的出圖功能也能大大提高出圖效率，相比傳統(tǒng)的CAD 制圖，通過BIM 出圖軟件平臺出圖不僅無需進行人工手動繪制，同時也能夠針對各項目不同要求進行轉(zhuǎn)化圖圖框和管線信息的定制。

2.1.3 有效提升施工前技術(shù)準(zhǔn)備的工作效率

基于BIM 技術(shù)的管道深化設(shè)計，在設(shè)計之前，針對管線的基礎(chǔ)參數(shù)就已經(jīng)基本確定，因此深化設(shè)計出來的管道模型不僅能夠直觀看到管線的具體走向和布局，同時能夠在模型中查閱到管線的基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)，大大節(jié)省技術(shù)人員重新提取基礎(chǔ)信息的工作量，提高了材料采購、工程量統(tǒng)計和相關(guān)技術(shù)準(zhǔn)備工作的工作效率。

2.2 基于BIM的管道深化設(shè)計

核電工程深化設(shè)計操作流程見圖1。

圖1 基于BIM的核電工程管道深化設(shè)計操作流程圖

2.2.1 各步驟操作要點

（1）設(shè)計文件梳理包含兩個方面的內(nèi)容：一是要梳理需深化設(shè)計管道的進出/ 口圖紙、流程圖以及項目相關(guān)的要求文件，如技術(shù)規(guī)格書，設(shè)計說明等；另外要梳理需要深化的管線及其附件的設(shè)計要求，如規(guī)格、尺寸、材質(zhì)、壓力溫度等級、壁厚、材料標(biāo)準(zhǔn)等。

（2）建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系：結(jié)合各專業(yè)二維施工圖紙，根據(jù)設(shè)計文件要求確定管道專業(yè)基準(zhǔn)坐標(biāo)點，保證管道模型與各專業(yè)模型相對位置的準(zhǔn)確性。

2.2.2 深化設(shè)計范圍內(nèi)各專業(yè)模型導(dǎo)入

該步驟的主要目的是為接下來的管道深化設(shè)計提供一個模擬的現(xiàn)場設(shè)計環(huán)境，因此要求在模型導(dǎo)入之前，深化設(shè)計區(qū)域內(nèi)的各專業(yè)設(shè)計模型需創(chuàng)建完成，且準(zhǔn)確性滿足設(shè)計文件要求。

2.2.3 管道深化設(shè)計模型創(chuàng)建

根據(jù)深化設(shè)計相關(guān)文件要求，在創(chuàng)建的設(shè)計模型環(huán)境下進行管道建模（圖2），建模的過程中需正確選擇管道及其附件的基礎(chǔ)參數(shù)，保證與設(shè)計要求一致。

圖2 設(shè)計模型創(chuàng)建

2.2.4 管線深化設(shè)計符合性檢查

符合性檢查主要包括碰撞檢查和人工檢查兩部分，其中碰撞檢查主要對建好的模型是否存在碰撞沖突進行檢查，如存在碰撞則進行相關(guān)調(diào)整。人工檢查的內(nèi)容主要包含如下幾個方面：

（1）管線的走向是否影響通道（包括材料運輸通道和人員通道等）；

（2）需要手動操作的在線部件是否有操作平臺和空間（如手動操作的閥門等）；

（3）支架的數(shù)量和間距是否合理；

（4）支架的根部是否有足夠的安裝空間。

2.2.5 管道出圖

將檢查合格的管道模型通過出圖軟件進行管道軸測圖出圖,同時導(dǎo)出相關(guān)的基礎(chǔ)信息清單，如工程量清單、材料清單等。

2.3 基于BIM深化設(shè)計后的管道軸測圖出圖

基于BIM 的管道出圖是在已經(jīng)創(chuàng)建好并確認(rèn)合格的BIM 模型的基礎(chǔ)上，經(jīng)過圖框設(shè)置、規(guī)則設(shè)定后在專業(yè)軟件平臺上進行出圖的過程，具體操作流程如圖3 所示。

圖3 模型出圖工作流程

（1）預(yù)設(shè)圖框：預(yù)設(shè)圖框主要包括兩部分內(nèi)容：一是與項目溝通明確一個標(biāo)準(zhǔn)的出圖模板；二是通過BIM 軟件進行圖框配置，形成標(biāo)準(zhǔn)圖框，以滿足項目圖框的需求。

（2）格式轉(zhuǎn)換：創(chuàng)建好的BIM 模型發(fā)布成出圖的格式，例如：.i- model 格式滿足出圖要求，其擴展名主要為.i.dgn。

（3）視圖生成：該步驟主要是通過出圖軟件將賦予出圖格式的模型在軸側(cè)視圖中發(fā)布圖紙，例如：可通過OpenPlant Isometrics Manager 軟件進行出圖操作。

（4）符合性檢查：對生成的軸側(cè)圖進行正確性檢查，主要包含字段、管線、尺寸、材料等，如發(fā)現(xiàn)有錯誤信息存在，則進行整改，直至滿足出圖要求。

（5）圖紙發(fā)布：該步驟是在圖紙會審?fù)瓿蔁o誤的情況下發(fā)布成PDF 圖紙，上傳到軟件平臺，用于項目現(xiàn)場使用。

3 結(jié)語

基于BIM 技術(shù)的管道深化設(shè)計是傳統(tǒng)管道深化設(shè)計工作方式的有效替代，隨著越來越多的項目應(yīng)用，BIM 技術(shù)開展管道深化設(shè)計工作并取得較好的效果，其所具備的優(yōu)勢已逐漸顯現(xiàn)，相信在不久的將來必將被應(yīng)用于更多的核電工程項目，為實現(xiàn)核電工程高質(zhì)量建設(shè)發(fā)揮更大作用。