BIM技术在给排水管道和电缆桥架施工中的应用.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023（下转第162页）收稿日期：2023-03-05作者简介：田战锋（1982），男，河南郾城人，高级工程师，主要从事水利水电工程技术及工程管理工作E-mail：BIM技术在给排水管道和电缆桥架施工中的应用田战锋（中国安能集团 第一工程局有限公司，广西 南宁 530000）摘要：广东石化炼化一体化项目炼油区第二循环水场给排水管道及电缆桥架安装施工工艺复杂，工序较多，为了优化施工，提高安装质量及保证施工安全，在施工中采用了BIM技术。结合施工现场实际情况介绍了BIM技术在循环水场给排水管道安装和电缆桥架施工布置以及专业施工中的应用，并阐述了其在保证施工质量和提高施工效率方面起到的作用。关键词：BIM技术；精确计划；优化施工；装置模型中图分类号：TE965文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.082BIM是一种系统性建筑信息模型，它可以帮助建筑工程师更好地管理和分析建筑信息，从而提高工程质量和效率。广东石化炼化一体化项目炼油第二循环水场的冷却水通过给排水管道输送至各装置区对生产装置进行冷却，通过给排水管道返回循环水场预冷，一旦发生给排水管道泄漏和开裂事故，将对施工生产造成不可估量的损失，甚至造成人员伤亡；电缆桥架除安放循环水场的电缆外，还安放项目其他装置的用电电缆，涉及范围极广，布置复杂。因此，在给排水管道和电缆桥架施工时采用BIM技术，对其安装顺序进行合理规划安排，并绘制线路规划布置图，使管道或桥架施工相互之间不受影响。本文通过BIM技术在循环水场给排水管道和电缆桥架施工中的应用实例，详细介绍了BIM技术在施工准备到完工全过程的应用，从而保证给排水管道和电缆桥架的安装质量，并保证安装过程安全。1工程概况炼油区第二循环水场给排水管道主要包括DN20DN1800管线，设计温度20290。循环水场给排水管道安装工艺要求高，施工中应重点把控。电缆桥架安装共4 000 m，桥架共两层，桥架QH-1在底层，敷设高压电缆；桥架QL-4在顶层，敷设低压及控制电缆。电缆桥架在工艺管架上敷设，桥架水平支架间距3 m，当支撑点大于3 m或桥架转弯无支撑时，利用10#槽钢增加支撑点。竖直桥架沿立柱敷设，每2 m设支撑点。2BIM技术在施工中的应用（1）虚拟仿真建设。通过BIM技术，在虚拟现实计算机系统中完整地展示循环水场给排水和桥架铺设工作，模拟施工程序，进行建筑效果图的可视化显示，将各主管、支管等专业管道及桥架支撑等在电脑上立体呈现，并根据建筑情况和特点，为该建筑项目提供最佳建议，以便更好地适应建筑施工需求，加快施工进度，提高产品质量。通过BIM技术，极大地提高建筑施工的可操作性。在施工前，BIM技术能够将静态的建筑施工项目平面信息转换成三维模型，模仿给排水管道和桥架安装的主要流程和关键技术。在仿真过程中，BIM技术通过信息数据库定位施工的关键节点，复原具体施工操作和最后施工效果图，以更好地控制施工质量1。（2）整体施工布置。项目施工的特点是边设计边施工，因此通过BIM技术的应用，把控整体施工布置：通过模型分析，合理布置三通一平、现场仓库和预制场等位置；编排确定施工、材料和设备进场顺序，使给排水施工与土建工程施工错开，管道与桥架集中预制统一吊装，减少交叉作业；明确给排水管道、桥架对接的界区，并确定施工顺序；通过可视化显示，清晰地了解施工完成情况和剩余的任务，以及需要准备的人员、材料、设备布置情况；针对现场管道、桥架施工的要点、难点，如与冷却塔高空对接、界区对接和高空焊接等，提前预见安全隐患，从而避免安全事故的发生；给排水管道、桥架各部位、各工序、各细部是否与其他部位相互碰撞，同时碰撞后修改的合理化建议也能清晰显示；现场施工协调、技术交底等能通过可视化模型显示，缩短应对时间2。（3）施工进度及控制。BIM技术在循环水场给排水管道和桥架施工中发挥着重要作用，它将项目管理知识与BIM技术有机结合，有效地控制施工进度，从而提高施工效率和质量。通过BIM技术，可以控制工程进度，同时保证给排水管道和桥架安装质量，缩短工期。为了确保施工进度的准确性，安排专业技术人员对施工人员进行技术交底，以便他们能够及时了解施工进度，并能够根据实际情况及时发现问题，从而有效地解决问题3。BIM技术的应用可以改善传统网络计划图的缺陷，通过增加进度维度来实现对构件进度的动态调整。通过这种方式，BIM技术可以同步展示曲线图、柱状图和模型仿真，从而了解给排水管道和桥架安装各个时间节点的预计施工完成情况。通过BIM技术，施工人员可以清晰地了解工程项目的实际情况，并能够根据图纸和外部因素的变化及时调整施工进度，从而为循环水场给排水管道和桥架施工提供最佳方案，大大减少了人力和物力投入，确保了施工的顺利完成。（4）施工应用。给排水工艺管道、桥架施工完成后，需要与土建结构、钢结构、设备、电气、仪表、井室等连接，且现场边设计边施工细部连接数据和材料变更较多，而BIM技术的应用对给排水管道、桥架的施工起到非常关键的作用。具体工作包括：结合设计图纸，对预制的各种规格、型号的管道和桥架进行先后预制并依次标识排序；BIM模型通过与施工图纸对比，对缺少的配件、连接件、电缆、桥架等材料和设备提前沟通增补，减少因材料和设备未到而引起的窝工和工期损失等隐患；根据模型与图纸，施工中的三级教育、技术交底、吊装、调度协调等工作能更好地传达，为施工组织和良好运作提供可靠的技术支持；现场安装、布置和安排更加合理，既不影响其他专业施工，也不长时间占用场地，减少安全隐患的同时合理控制成本；管道与土建结构连接，预留孔洞、连接轴心等关键工序能提前预见，并采取应对措施，即能保障工程质量，又能保证施工安全；管道与钢结构连接时，能快速定位各管线的走向，现场施工排管、布管精准，确保工艺流程走向及正确连接；管道与设备连接，能提前预见所需要的连接螺栓、垫片、法兰等是否漏项或需要更换，规格型号是否符合设计连接要求，施工连接时是否采取连接措施等，全方位保证安装对接的精度；管道与井室连接时，井室与管道同时施工，特别是井室闭水试验需要井室内外封堵，井室完成验收后再回填管道并夯实，同时施工工序更加合理，确保施工质量和施工安全，减少不必要的隐患；管道与电气、仪表、火灾报警系统等连接时，通过电缆桥架把电源和控制线分布到各类设备、仪表、控制阀等，实现供水系统、回水系统、加药系统、监控系统、DCS系统、GDS系统、UPS系统等的工艺流程、运行流程精确识别，同时提前预见各类连接是否漏项、施工 160人 民 黄 河2023年S1炮孔要按“直、平”的要求进行控制，使孔底部与确定的垂直截面处于同一截面；为减少超挖，圆周孔的外偏角应控制在设备最小角度以内。断面轮廓上开周边孔，沿等高线偏差不大于5 cm，其他炮孔位置偏差不大于10 cm。钻孔完成经检查合格后，再进行装药连线工作。炸药采用2#岩石乳化炸药，掏槽孔和崩落孔采用32药卷连续装药，非电毫秒雷管在孔内延期起爆；周边光学炮孔采用32火药卷，分段间距，无耦合装药，导爆索同时起爆。轻型炮眼的切孔和穴孔延伸至孔外，起爆顺序为：掏槽孔崩落孔光爆孔，起爆网络采用毫秒雷管引爆。爆破作业完毕后，采取轴流风机往洞内压风进行通风散烟；散烟结束后，对开挖面爆破渣堆进行洒水除尘。全部结束后，由专人负责，人工清除侧拱和顶拱上残留的危石和碎片，确保进入人员和设备的安全。岩面破孔段安全处理后，排渣后再次进行安全检查和处理。施工过程中，经常检查开挖段围岩的稳定性，清除可能坍塌的松散岩块，并做好相应的安全提示措施。引水隧洞石方洞挖也采用两头向中间对向开挖。洞挖采用全断面光面爆破，主要采用手风钻沿洞室设计轮廓线造孔进行光面爆破，以保证洞室成型准确。在不良地质段施工时，全断面开挖的洞室遵循“短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的施工程序3。类围岩每炮次循环进尺1.0 m，每天完成3个循环，日进尺3 m。每月有效工作时间按25 d计算，月进尺75 m。类围岩每炮循环进尺1.5 m，每天完成3个循环，日进尺4.5 m。每月有效工作时间按25 d计算，月进尺112.5 m。、类围岩炮每循环进尺2.0 m，每天完成3个循环，日进尺6 m。每月有效工作时间按25 d计算，月进尺150 m。3.2隧洞支护工艺控制边坡坡顶边线设截水沟，277.5 m高程边坡内侧做0.8 m宽、0.6 m高C20F100排水沟，并入排水系统。砂浆锚杆规格为2522 m，L=4.5 m，入岩4.4 m。表面挂钢筋网6.5150150 mm，喷射C20混凝土厚10 cm。边坡排水管与锚杆位置错开间距22 m布置，岩坡排水孔需入岩3 m，外漏0.05 m，排水管尾部2.4 m长做76排水孔。土坡排水管入土1 m，外漏0.05 m，排水管入土部位做76排水孔，并用土工滤布缠绕4 mm过滤层。洞身段支护要点如下。类围岩：锚杆长1.5 m，间排距0.75 m，挂钢筋网6 0.15 m0.15 m，喷射C20混凝土厚0.20 m，设置钢拱架和超前小导管。类围岩：锚杆长1.5 m，间排距0.75 m，挂钢筋网6 0.15 m0.15 m，喷射C20混凝土厚0.10 m。类围岩：喷射C20混凝土厚0.10 m。类围岩：喷射C20混凝土厚0.05 m4。隧洞进出水口采用洞脸锁口支护型式。上方护坡砂浆锚杆规格为2511 m，L=4.5 m，入岩 4.4 m，呈梅花形布置；洞口顶部、两侧砂浆锚杆规格为250.750.75 m，L=1.5 m，呈梅花形布置；表面挂钢筋网6.5150150 mm，喷10 cm厚C20混凝土。隧洞出水口布置钢拱架（I14工字钢0.51.0 m），钢拱架内做42超前小导管，长4.0 m，环距0.35 m，底板采用现浇 20 cm 厚 C20 混凝土，进出口明渠护底护坡伸缩缝宽度2 cm，聚乙烯泡沫板填塞。钢拱架隧洞类围岩段临时钢拱架支护措施，采用 I14工字钢。相邻两钢拱架采用25钢筋焊接连接，连接钢筋圆周间距1.0 m，交替布置在钢拱架内外缘。钢拱纵向间距为0.5 m，间距可根据围岩情况适当调整。当存在超挖时，应及时在钢拱架与围岩之间采用混凝土加固，并用喷混凝土充填密实。为防止工字钢下沉，架立钢板必须置于基岩上，必要时浇注混凝土基座。工字钢应当牢固焊接到架立钢板上，腹板与加劲板处焊缝厚度为5 mm，沿着翼缘焊缝厚度为9 mm。拱脚位置及拱架底部增设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢拱架焊接，锚杆与拱架采用满焊连接。仰拱采用移动式抗干扰栈桥开挖就位，去除底部虚渣，墙脚预留连接板凿喷混凝土，仰拱钢架与侧墙钢架用螺栓连接。特别需要注意的是，锚杆安装前应进行调直除锈和除油污处理，孔内的积水和岩粉应吹洗干净。使用注浆器注浆前，应用水或高水灰比的砂浆滑润管路。采用“先注浆后插杆”的程序安装砂浆锚杆，先将注浆管插到孔底，然后退出 50100mm，开始注浆，注浆管随砂浆的注入缓慢匀速拔出，锚杆安装后孔内应填满砂浆。3.3类围岩洞洞挖控制及主要用料保障措施对于类岩，其负荷较重，需先采用管棚注浆法进行超前灌浆，灌浆后的开挖间隔时间根据灌浆目的和开挖跨度并通过试验确定；灌浆后的开挖采取短进尺、弱爆破、快支护、早衬砌的原则进行。隧洞工程距离大坝主体工程位置偏远，且运输条件恶劣，为确保隧洞中主要材料供应，项目部在出洞口设置了一套小型拌合楼，并配套相应的施工设备和原料堆放场地，切实保证了引水隧洞双头对向施工的要求。4结语在引水隧洞开挖支护施工过程中，整体工程质量与效率受多种因素的影响。隧洞内岩石类型、所处的水文环境及地理位置都会影响施工，这就要求在现有的技术水平上因地制宜，合理选用不同的施工方案，以达到工程质量与效率的最佳水准。本文以中河水库引水隧洞开挖支护为例，分析施工过程中遇到的施工难点，并提出相应的应对措施来提高施工质量及效率，其效果比较理想，可为后续类似的工程提供一定的参考。参考文献：1 齐梦学，周雁领.TBM隧道施工SPS（持续、均衡、快速）作业法