摘要：本文以某工业安装项目为例，将BIM技术深入应用在管道安装的整个施工流程，从施工准备、建立模型、综合优化、材料统计、预制加工、焊缝管理、竣工结算等多个环节，建立了一套新型的工业管道安装施工技术。相比传统安装方式，提升施工质量，加快施工进度，具备非常好的经济效益和社会效益。
关键词：BIM技术，工业管道安装，综合优化，预制加工
近年来，随着国家工业水平快速发展，复杂工艺系统和新型设备、新材料应用越来越多。施工企业面的临挑战越来越大，不但要解决设计过程中出现的管道、结构、设备之间相互碰撞造成返工问题。还要思考在施工过程中，如何提高工作效率、压缩工期、节约成本、增加经济效益等。
BIM技术特有的三维可视化、优化设计、设备材料管理、数字化加工、工程细化管理等功能，能够显著提升施工管理水平。
1. 工程概况
青海盐湖佛照蓝科锂业2万吨/年电池级碳酸锂项目一标段吸附提锂区安装工程位于青海省海西自治州格尔木市察尔汗盐湖。工程内容包括主装置吸附提锂区设备、管道、电气、仪表等，管道总长约 45000 米。
本工程特点：有200台吸附塔，每两台为一组，每组吸附塔间管道相同，重复性大。非常适合管道预制加工，现场组装的流水线作业方式。
图1 项目模型全景
2.BIM技术实施流程
3.BIM技术实施过程 3.1施工准备 1.
制定人员组织机构、人员分工和工期计划。 2.
满足运行BIM软件的计算机和建模应用软件，建模软件用Revit 2016及以上版本。
3.
制定模型分区分专业规则，各专业的模型精度要求。 4.
设计变更和业主的其他要求。
5.
收集和测量管道、管件、阀门和管道仪表的外形尺寸、厚度和材质信息。 3.2模型搭建
根据平面图建立场布模型，包括地形、地面、道路等。并以建筑、结构或钢结构施工图，建立各专业模型，只表达外形尺寸和颜色。并创建公用轴网模型，作为管道设备专业模型定位基准。
图2 钢结构模型
根据设备厂家资料，建立和管道相关的设备族模型，例如塔、罐体和泵。设备外形细节可忽略，但管道连接件必须精准，否则影响管道接口定位。
根据管道施工图和系统同建立管道模型。对管道尺寸要求准确，在revit软件机械设置中对管道的材质、制造标准、尺寸进行准确定义。管道系统必须按图纸设置详细，按不同颜色进行区分。管件弯头半径倍数、法兰类型、阀门类型设置准确。
图3 管道模型
模型整合时，将各专业模型通过链接方式进行整合，调整三维显示效果，达到满意效果。
3.3综合优化 1. 碰撞检查
通过Navisworks软件或Fuzor软件，将管道与结构、管道与设备、管道与电气模型进行碰撞检查，并导出碰撞报告，形成记录。
图4 碰撞检查
1. BIM审图
组织各单位专业工程师和建模工程师，对照施工图和三维模型，以及碰撞检查报告，对施工图存在的错、漏、碰、缺等各种设计问题进行审查。施工技术人员应结合施工经验，充分考虑施工中的安装难度、管道净距、阀门操作位置、大型设备安装空间等各类问题，并提出优化建议。
1. 优化设计
根据BIM审图结果和各部门意见，对各专业模型进行综合优化调整。对于有较大变更时，应由建设单位和设计单位签字确认调整方案。管道优化应遵循管道让结构、低压让高压、支管让主管的原则。
图5 管道优化
3.4 材料统计
根据优化调整后的模型，按区域导出管道及管件材料明细表，整理成材料清单，经过项目部审核后提交给材料部门进行采购管理。
3.5 预制加工
管道预制加工是BIM技术提升施工效率的最重要应用，改变了施工班组传统作业方式，由预制组、拼装组和焊接组实行流水化作业。
管道预制加工按照PDCA循环方式进行，即模型导出管线尺寸详图→现场预制加工和组装→复核加工精度→数据优化调整。
图6 管道预制加工
管道预制工作的核心是精度的控制，结合火电厂脱硫衬胶管道的施工经验，以及施工班组的水平不同，分为精准控制法和分段控制法。
精准控制法：需要对到货的法兰、垫片、三通、弯头、阀门、夹管仪表的外形尺寸进行精准测量，并在模型中准确建模。导出管道详图，标注每个构件长度尺寸，提供给班组进行下料预制。
图7 精准控制法
分段控制法：在出图时，不需要对每个管件尺寸进行详细标注，对管道进行分段控制，一般以弯头为分段点和调整段，按现场实际长度进行调整安装。阀门管件尺寸由作业人员按实际尺寸控制。
图8 分段控制法
3.6技术交底
施工前利用三维模型对施工班组进行技术交底，通过模型详细介绍管道安装的各项技术标准，管道预制加工的方法和要求。展现每个施工图纸细节，能有效的将信息传递给作业人员，提高了作业人员的工作效率。
3.7 焊缝管理
管道焊缝管理可以利用revit管道模型，将焊缝族加入模型中，添加相关信息，通过提取明细表形成汇总清单，方便管理。
1.
1. 建立焊缝族
在焊缝族中添加需要记录的信息内容，例如：焊缝编号、焊工编号、焊条规格、焊接时间、坡口类型、焊件材质、管道壁厚、压力等级、检查方法等。
1.
1. 添加到模型
创建管道模型，将焊缝族载入项目中，在相应的位置中手动添加焊缝，例如三通、弯头等管件端头处添加焊缝。点击焊缝，在属性框中，对焊缝相关数据进行填写。
图9 管道焊缝
1.
1. 提取清单
创建管件明细表，选择需要的字段，调整好顺序，生成管件明细表。导出明细表，生成管件明细表.txt文档。再用excel打开管件明细表.txt 文件，将其他不需要的弯头三通等删除，汇总焊缝清单。
3.8 竣工出图
项目竣工后，结合施工图和设计变更，将三维模型调整到竣工状态，按施工图设计出图原则，将相应的平面图和立面图添加至图纸中，并对标高、距离进行标注，编辑图框内容，导出DWG格式图纸文件。
3.9工程提量
项目竣工后，需要对业主和施工班组进行工程结算。根据合同结算计量方式不同，管道专业分为按延长米、管件个数计量和按管道焊接寸口计量。通过revit提取工程明细表，可以汇总出管道长度、管件个数以及焊缝数量，以适用于不同计量方式，作为工程结算的参考依据。
1. 结语
本项目利用BIM技术实现项目管理提升。通过BIM优化设计，解决管道碰撞100余处，优化不锈钢焊缝27200余寸口，直接节约焊接成本100万。管道预制加工率达到85%，可以在不具备现场施工条件时，提前开展预制加工，并能实现流水作业，提高施工效率，可以节约施工工期 20%左右。减少高空作业的焊接工作，更容易实现防风、防低温的焊接保证措施，并方便进行焊接质量检查和试验工作，提高施工质量。本施工技术属于四新技术，经济效益和社会效益显著，值得推广。
参考文献
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[3]刘俊，BIM机电管线综合与安装施工，建筑技术，第50卷第7期2019年7月，844-846.
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