基于BIM技术的装配式管道系统施工应用

1、基于基于BIMBIM的管道装配式施工技术总结的管道装配式施工技术总结上海移动临港一期机电工程上海移动临港一期机电工程2012017 7年年1212月月0101日日2/14/20222 目 录项目背景简介BIM实施策划BIM应用成果BIM效益剖析2/14/20223 一一. .项目背景简介项目背景简介 工程概况工程概况工程名称：上海移动临港一期机电安装工程建设单位：中国移动通信集团上海有限公司设计单位：中国移动通信集团设计研究院有限公司工程地点：上海浦东临港综合区04PD-0107单元A02-04地块。总建筑面积：10.043万平方米，由3栋数据中心厂房、2栋油机房、2栋维护支撑用房组成；机电合

2、同额：约1.94亿。1#维护维护2#维护维护3#数据数据2#油机油机2#数据数据1#数据数据1#油机油机2/14/20224 一一. .项目背景简介项目背景简介 机电概况机电概况综合机电综合机电专业专业工程范围工程范围给排水工程通风空调工程电气工程消防与弱电1、给水系统2、污废水系统；3、压力排水系统；4、重力雨水系统1、空调冷冻水、冷却水系统；4、空调通风及防排烟系统；1、10KV/0.4KV低压配电系统；2、动力及照明系统；3、防雷接地系统；4、疏散指示系统；1、消火栓、喷淋及气体灭火系统；2、火灾报警系统；3、弱电综合布线及楼宇自控等； 本项目性质主要为数据中心厂房，空调水管道系统在本工

3、程机电中占比较多，系统复杂、工程量较大系统复杂、工程量较大。2/14/20225 一一. .项目背景简介项目背景简介 机电概况机电概况 1# 数据中心设备机房1750，分左右两套空调系统，共包含8 8台台2813kW电压缩离心式变频水冷冷水机组，8 8台台2813kW板式换热器，冷冻水泵、冷却水泵共计1616台台，8m软化水箱2 2个个，30m卧式蓄冷罐12台台，加药装置、定压补水装置、软化水器若干，各类大规格管道数量共计40004000余米； 2# 数据中心设备机房1440，包含4 4台台6331kW 10kV高压冷水机组，1 1台台1400kW螺杆冷水机组，4 4台台6650kW板式换热器

4、，冷冻水泵、冷却水泵共计1010台台，12m长分集水器4 4台台，15m软化水箱2 2台台，30m卧式蓄冷罐6 6台台，各类大规格管道数量共计3000余米。2/14/20226 二二.BIM.BIM实施策划实施策划重难点分析重难点分析体量大、工期紧系统复杂、工艺要求高工程质量要求高绿色施工、降本增效、低成本竞争合同中有BIM技术应用要求应用应用BIMBIM技术的原技术的原因分析因分析 项目合同总工期：120日历天（2017.08.162017.12.13）； 1#数据中心为腾讯专用机房，须提前交付运营调试；有效施工周期为60日历天； 空调水系统管道材质均采用焊接钢管内外双面镀锌处理，法兰连接；

5、 本工程合同要求，工程质量确保白玉兰奖，机电工程争创安装之星；2/14/20227 二二.BIM.BIM实施策划实施策划重难点分析重难点分析 经比较，充分应用经比较，充分应用BIMBIM技术是本项目工期完美履约、品质有保障、效益最大化技术是本项目工期完美履约、品质有保障、效益最大化的根本保证的根本保证； “内外双面镀锌处理”法兰连接管道施工方法比较：传统常规施工方法：l 施工工序为“两装一拆+一次内外热镀锌处理”l 施工周期：约为普通管道焊接连接工艺的3倍；l 人力投入；约为普通管道焊接连接工艺2.5倍；l 管道焊接时间长、污染重、隐患多。基于BIM的装配式施工方法：l 施工工序为“工厂机械化

6、预制+一次内外热镀锌处理+一次安装”l 施工周期：约为普通管道焊接连接工艺的1.5倍；l 人力投入；约为普通管道焊接连接工艺1.5倍；l 对BIM深化图纸要求高，精确到毫米。2/14/20228 二二.BIM.BIM实施策划实施策划BIMBIM实施方案实施方案u BIM应用目标：精度达LOD400+LOD400+，实现装配式模型深度；u BIM应用团队：总人数不少于7 7人人；u BIM工作原则：深化设计原则与装配式模型出图细则等；u BIM工作计划与施工配合：制定计划及基于BIM的装配式施工流程；u BIM应用：深化设计、制作装配施工图、工序模拟，可视化交底、3D打印等；2/14/20229

7、 二二.BIM.BIM实施策划实施策划BIMBIM团队创建团队创建 考虑装配式施工对BIM的高要求；组建一支8位位成员的成员的BIMBIM团队团队投入项目深化设计及BIM技术施工配合，以高精度建模及合理优化管综排布为基础，保证装配式施工进展顺利，深挖BIM价值；图2-1 上海移动临港一期机电安装项目BIM工作组组织机构公司BIM总监（何建军）深化设计部经理（陈星）BIM建模组综合深化组（钱洪福）BIM应用组（赵静雅）装配研讨组（孙占伟）土建：张百惠机电：沙辰萱项目技术经理（朱文杰）综合协调：钱洪福碰撞修改：沙辰萱图纸审核：陈星BIM出图：沙辰萱动画模拟：钱洪福BIM管理：陈星构件加工：潘勇模块

8、吊装：孙占伟误差控制：朱文杰2/14/202210 二二.BIM.BIM实施策划实施策划BIMBIM软硬件投入软硬件投入BIM软件使用软件使用二维图查看天宝机器人测量仪现场施工指导模型整合、碰撞检查、漫游动画土建、机电专业建模，构架加工图、装配图出图4D进度模拟 本项目共配置2台戴尔移动工作站及5台高配置组装台式电脑。2/14/202211 二二.BIM.BIM实施策划实施策划BIMBIM工作流程工作流程 项目施工初期，加强与业主、设计、监理等单位的沟通，确定BIMBIM深化工作流程深化工作流程及图纸审批流程图纸审批流程，为本项目的BIM设计工作打下坚实的基础。2/14/202212 二二.B

9、IM.BIM实施策划实施策划BIMBIM工作原则工作原则 基本原则：遵循合同要求、符合现行国家及行业规范要求、满足系统功能； 管综原则：自上而下优先排布排水管、桥架、管道、通风管等；管线避让时遵循经济合理性；如“有压让无压、小让大”等； 施工原则：考虑工序，便于操作，预留足够检修空间； 安全原则：支架设置应尽量利用梁柱、综合支架须进行受力计算； 美观原则：设备、阀门附件，同方向管道排布应整齐有序，间距均匀；2/14/202213 二二.BIM.BIM实施策划实施策划管道分节原则管道分节原则 基于基于本本项目实际情况项目实际情况，总结出本项目，总结出本项目装配式机房管道分节原则装配式机房管道分节

10、原则为（管段长度为（管段长度6m6m），），并并每节管道进行唯一性编号每节管道进行唯一性编号； 管道分节参考因素： 1、预制条件允许时，尽量减少分段，避免分段过多造成漏水隐患点的增加； 2、管道分段越长，焊接变形量越大，变形控制越难； 3、机房安装空间，限制管道分节长度； 4、工厂自动化加工平台，限制管道分节长度； 5、运输设备，限制管道分节长度； 6、镀锌池的尺寸，限制管道分节长度；管道分节图2/14/202214 三三.BIM.BIM应用成果应用成果设计与施工模型对比设计与施工模型对比1#制冷机房设计院BIM模型1#制冷机房施工BIM模型设计院BIM模型：l 系统完整、但细节缺失；l 设备

11、、阀门、配件等未1:1精确建模；l 支架缺失、设置不合理；装配式施工装配式施工BIMBIM模型：模型：l 系统完整、且合理进行管综优化；系统完整、且合理进行管综优化；l 所有管道系统所有管道系统1 1：1 1毫米级精确建模；毫米级精确建模；l 支架设置齐全而合理，充分考虑检修；支架设置齐全而合理，充分考虑检修；l 模型进行合理化的分段并植入编码信息；模型进行合理化的分段并植入编码信息；2/14/202215 三三.BIM.BIM应用成果应用成果施工精度控制施工精度控制施工精度控制逻辑：施工精度控制逻辑：设计精度控制结构误差图纸误差三维激光点云扫描精细化建模加工精度控制加工误差工厂化加工装配精度

12、控制装配误差RTS放线解决方式递推施工2/14/202216 三三.BIM.BIM应用成果应用成果设计精度控制设计精度控制设计精度设计精度：精细化建模 所有设备、管件、部件等均按照1：1比例完成模型构建，建立适合本项目的模型族库；在精确建族的基础上完成装配模型的精细化构建。2/14/202217 三三.BIM.BIM应用成果应用成果加工精度加工精度控制控制加工精度控制：建立预制加工基地 所有预制构件均在工厂车间采用自动化设备自动化设备进行加工生产，基于BIMBIM装配模装配模型图纸型图纸对作业人员详细交底确保管段预制尺寸准确度预制尺寸准确度。2/14/202218 三三.BIM.BIM应用成果

13、应用成果加工精度加工精度控制控制加工精度控制：工业化生产设备 工业化的生产设备，实现了法兰组对法兰组对的工厂化，焊接质量的标准化标准化，同时保证了加工构件的三维尺寸精度三维尺寸精度。设备名称：管道高效切割带锯床设备型号：PCBSM-24Aa设备功能：对管道下料切割设备名称：管道高效端面坡口机设备型号：EPCBM-24Ab设备功能：对管道坡口2/14/202219 三三.BIM.BIM应用成果应用成果加工精度加工精度控制控制加工精度控制：工业化生产设备 设备名称：管道预制快速组对器设备型号：PFFUC-24Aa设备功能：对管件进行弯头法兰组对设备名称：管道纵向物流输送小车设备功能：将组对好管件送

14、至焊接区2/14/202220 三三.BIM.BIM应用成果应用成果加工精度加工精度控制控制加工精度控制：工业化生产设备 设备名称：平焊法兰自动焊机设备型号：PAAWM-24C设备功能：对组对好管件进行焊接设备名称：悬臂式管道自动焊机设备型号：CPAWM-24Aa设备功能：对管件进行加工焊接2/14/202221 三三.BIM.BIM应用成果应用成果加工精度加工精度控制控制加工精度控制：工业化生产设备 设备名称：管道预制自动焊机设备型号：PFAWM-24Ad设备功能：对非标准管件进行预制焊接设备名称：火线切割机设备功能：切割支架钢板2/14/202222 三三.BIM.BIM应用成果应用成果装

15、配精度装配精度控制控制建筑结构模型的复核：l 选定基准点，运用RTS放线进行全方位测量；l 根据测量数据，对建筑结构模型进行微调整；l 在相对真实的空间模型中，进行装配式机电BIM深化设计；BIM+RTS放线机器人： 采用BIM与天宝机器人全站仪结合应用的放样方案，快速将BIM模型空间坐标放样为实物坐标，实现最高效的单人放样操作，完成装配件的精确定位。2/14/202223 三三.BIM.BIM应用成果应用成果装配精度装配精度控制控制 装配精度控制为装配施工关键环节，合理的选择装配控制点，并进行实时的偏差检测，能最大限度的降低施工过程中误差的叠加、累积。屋面冷却塔装配式施工屋面冷却塔装配式施工

16、2/14/202224 三三.BIM.BIM应用成果应用成果基于基于BIMBIM装配式施工流程装配式施工流程收集资料毫米级精细化建族装配式BIM化深化设计预制装配图工厂预制加工管道拼装管道试压调试验收2/14/202225 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深化设计深化设计BIM深化设计主要内容：l 参考本项目材料样本，建立1：1毫米级族库模型；l 参考BIM工作原则进行BIM管线综合排布；l 设备布置、综合支吊架布置详图；l 管道分节编码图、构件加工详图；l 预制模块加工详图；l 装配式安装流程图；2/14/202226 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+

17、深化设计深化设计BIM导出预制加工施工详图图纸目录设备基础布置图设备定位布置图综合管线布置图2/14/202227 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深化深化设计设计BIM导出预制加工施工详图预制构件加工图预制模块加工图预制支吊架布置图预制支吊架加工图2/14/202228 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深化设计深化设计BIM导出预制加工施工详图B-a005构件详图B-a006构件详图B-a007构件详图构件加工图2/14/202229 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深化设计深化设计红色红色构件为预构件为预设纠偏段设纠偏段 纠偏段设

18、置纠偏段设置：精度逻辑控制的运用，解决了四类可预见误差，但无法完全避免构件应力形变、二次镀锌等因素造成的误差累积；此时，需要设置纠偏段补偿，实现装配施工的“零误差零误差” 。2/14/202230 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深化设计深化设计 纠偏段优化纠偏段优化：通过合理选择纠偏段的位置，减少、合并部分纠偏段，合理缩短纠偏段的尺寸，明确各装配模块之间、装配模块与各型设备之间的递推关系，科学规划纠偏方案，提升项目一次装配完成率一次装配完成率。红色为纠偏段、绿色为控制点红色为纠偏段、绿色为控制点2/14/202231 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+BIM+深

19、化设计深化设计第一层级控制点、纠偏段及吊装流程第一层级控制点、纠偏段及吊装流程2#2#机房吊装机房吊装流程模型示意流程模型示意 吊装流程图：基于BIM出具吊装模块图及递推式施工流程图，并运用BIM技术进行吊装预演，指导现场安装作业。2/14/202232 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+4DBIM+4D工序模拟工序模拟1#1#数据中心冷冻数据中心冷冻机房机房4D4D工序模拟展示工序模拟展示递推式装配流程： 通过建立测量控制控制轴网轴网，确定多个安装基基准控制点准控制点，点与点之间合理设置纠偏段纠偏段，再由点发散成线，形成安装层面，由上至下，层层层层递推递推，合理组织安排管道构件、阀

20、门、设备进场次序,完成整个机房的管道设备安装工作。2/14/202233 三三.BIM.BIM应用成果应用成果模块化设计与施工模块化设计与施工 吊装模块在工厂预制，预组装后，分组运输至吊装现场。设备接管模块分组设备接管模块分组水泵、主管道模块分组水泵、主管道模块分组2/14/202234 三三.BIM.BIM应用成果应用成果模型与实物对比模型与实物对比1#1#制冷机房局部模型与现场实施效果对比制冷机房局部模型与现场实施效果对比2/14/202235 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIMBIM可视化漫游可视化漫游1#1#数据中心冷冻机房动画漫游展示数据中心冷冻机房动画漫游展示2/14/20

21、2236 三三.BIM.BIM应用成果应用成果装配式施工总流程装配式施工总流程装配式施工总流程图制冷机房管线综合平面图制定管道分段分节标准综合物流及现场转运条件设备、阀门等部件实测实量全站仪结合三维测量扫描生产计划表加工车间模块加工图质量验收表工厂自检组装分解表装配施工方案三维扫描对比高精度制冷机房模型模块化加工图及装配化施工图生产通知自动化模块加工分段验收合格分段编码配送现场装配自检合格组织验收材料需求单NYYN2/14/202237 三三.BIM.BIM应用成果应用成果基于基于BIMBIM技术的构件配送技术的构件配送构件合理化物流配送示意图 利用BIM技术，进行预制构件的装车运输模拟分析模

22、拟分析，充分利用运输车的空间，最大限度提升运输效率运输效率。2/14/202238 三三.BIM.BIM应用成果应用成果BIM+3DBIM+3D打印打印1#冷冻机房3D打印模型 利用机房BIM模型，结合3D打印技术，将整个冷冻机房错综复杂的管网，呈现给各参建方，更好的宣传我司精益求精、追求高品质的工匠精神。2/14/202239 三三.BIM.BIM应用成果应用成果管道编码信息传递方法管道编码信息传递方法信息传递方式扫描二维码不锈钢铭牌焊丝编号钢印编号不适用双面镀锌造价高，一个铭牌造价100元左右人工投入大，不经济经济、实用解决双面镀锌管道施工过程中信息传递难题：2/14/202240 三三.BIM.BIM应用成果应用成果装配式施工质量展示装配式施工质量展示基于BIM技术应用，装配式施工提升安装质量标准，做到一次成型，一次成优一次成型，一次成优。机械焊缝饱满、圆润异形构件精度可控，2mm以内装配式安装美观、环保2/14/202241 五五.BIM.BIM效益剖析效益剖析传统施工工艺传统施工工艺BIM+BIM+装配式装配式施工工艺施工工艺序