CN107256318B - 基于bim技术的锅炉小管道施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法根据施工所需的管道及管道附件参数在BIM模型软件中建立管道库及管道附件库并建立三维仿真模型，进行碰撞检测并生成碰撞检测报告，根据报告结果优化三维仿真模型；进一步生成管道焊口图、施工材料统计清单、管道单线图；分类分批次预制加工管道组件后进行管道安装和管道焊接。本发明可以有效的减少返工整改的机率，节约施工材料，降低施工成本，最终使项目施工各个阶段都能够有效地实现建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、降低污染、提高效率。

Description

基于BIM技术的锅炉小管道施工方法

技术领域

本发明涉及管道施工技术领域，尤其涉及基于BIM技术的锅炉小管道施工方法。

背景技术

火电机组锅炉管道中的加药、取样、疏水、放汽等管道管径一般都小于DN76。目前设计院对火电机组DN76以下的小径管一般只出具系统图无设计图，需要根据现场情况进行自行设计和施工。实际施工中，热工和电气专业的电缆桥架也有部分是现场设计，如果各专业现场二次设计沟通不到位，极容易发生专业间的碰撞问题。已施工的管道的走向和位置的修改相当困难，耗费的人工和材料会大幅增加。如果二次设计方案不恰当，轻则影响施工质量和工艺美观，重则会影响运行的经济性和安全性。另外，现场设计的不确定性，对物资的计划采购、到货时间等都带来一定的困难，可能会造成物资浪费或工期延误。

目前，我国的管道二次设计和施工的模式大部分停留在二维平面上，对于标段多、工序复杂的建设工程，对管道施工的管理难以达到全面统筹和精细化管理。施工现场的二次设计方案主要为 CAD 软件绘制的二维平面图，设计方案无法实现精确定位，设计、施工经验不足的设计师在各平立面图、剖面图和大样图之间难免出现错、漏、缺、重等错误，生成的设计图纸无法精确的指导现场的管道施工，如在施工过程中发生设计变更，许多二维视图也都需要重调整、绘制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，传统锅炉小管道施工的设计方案无法实现全面统筹和精细化管理。

本发明的目的是提供基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，用BIM技术将施工现场的空间信息和时间信息集合在一个可视的3D或4D的建筑模型中，对施工现场进度进行形象、具体、直观的模拟，便于合理、科学地制定施工进度计划，直观、精确地掌握施工进度，对不同施工标段之间的沟通和协调实现统筹管理和控制，有利于缩短工期，降低施工成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于BIM技术的锅炉小管道施工方法包括：

根据施工所需的管道及管道附件参数在BIM模型软件中建立管道库及管道附件库；

根据锅炉管道系统和场地规划设计图纸在BIM模型软件中对管道系统建立三维仿真模型；

根据三维仿真模型对管道系统进行碰撞检测，生成碰撞检测报告，并根据碰撞检测报告优化三维仿真模型；

利用BIM模型软件生成管道焊口图；

利用BIM模型软件导出施工所需的材料统计清单，材料统计清单中包括不同材料类型的管道对应的尺寸、公称压力、数量和长度；

利用BIM模型软件导出管道单线图，显示系统管道的基本走向，以及在管道上需要预留管道附件的位置；

利用BIM技术进行模块化施工，批次预制膨胀弯管，并将相同类型的管道通过三维仿真模型筛选出来进行集中预制；

根据管道单线图和管道焊口图进行管道安装和管道焊接。

所述管道库包括：不同管径管道的名称、材质、外径、内径、壁厚、重量和压力；

所述管道附件库包括：弯头的材质、弯曲角度、外径、内径、重量和长度；阀门的型号、材质、长度、外径、内径、重量、压力和生产厂家。

所述管道焊口图中包括管线号、压力等级、管道材质、焊缝规格及数量、焊接形式，所述方法还包括根据管道焊口图统计各种焊材的用量、热处理量，确定预制口及固定焊口的量。

所述碰撞检测报告包含碰撞冲突的名称、状态、类型、碰撞元素以及碰撞发生的位置；

对管道系统进行碰撞检测之前还包括在BIM模型软件中设置碰撞检测规则。

所述材料统计清单中管道的尺寸除去了管道附件的长度。

管道的预制在非管道安装施工现场采用流水化作业进行标准化生产，包括：利用BIM模型软件将管道系统划分为多个预制加工段，再对每个预制加工段进行配件定位、分段切割，对管道及管道配件进行尺寸标注；根据现场组合安装顺序，利用BIM模型软件对所有管道和管道配件进行自动编号，并生成带有编号的三维轴测图与带有管道长度及配件信息的下料尺表的管道预制加工图；根据管道管道预制加工图对管道进行加工、组对、焊接、探伤及热处理。

利用BIM模型软件的隐藏显示功能，在开工时将三维仿真模型整体隐藏，根据施工进度逐步显示施工完成的模型部分。

本发明提供的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法利用BIM技术可以为工程项目提供施工中所需的各种基础数据，碰撞检测可将二次设计初设方案中存在的碰撞问题全部检测出来，优化并确定最终的二次设计方案，进而生成管道三维单线图、材料统计表、三维焊口图等成果来指导管道安装施工、有针对性的进行管道施工质量管控。在减少返工整改，节约施工材料，降低施工成本基础上，小管道布置合理、美观，管道整体施工工艺也有极大提升。

附图说明

图1为本发明的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法的流程图。

具体实施方式

本发明的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法适用于火电机组工程锅炉、汽机专业不出布置图的小管道的工艺亮点的实施，包括设计院不出布置图的DN≤80的管道，锅炉厂及其它设备厂家不出布置图的排气、排污、疏水管道；其它专业可以参考、借鉴。具有代表性的示范地点（不限于以下地点，全厂小管道均应执行）：锅炉炉顶排空气管道、锅炉下集箱定期排污管道、锅炉运转层燃油管道、汽机机头下方小管道等。

本发明采用如下技术方案：

根据施工所需的管道及管道附件参数在BIM模型软件中建立管道库及管道附件库；所述管道库包括：不同管径管道的名称、材质、外径、内径、壁厚、重量和压力；所述管道附件库包括：弯头的材质、弯曲角度、外径、内径、重量和长度；阀门的型号、材质、长度、外径、内径、重量、压力和生产厂家。

根据锅炉管道系统和场地规划设计图纸在BIM模型软件中对管道系统建立三维仿真模型；在BIM模型软件中设置碰撞检测规则，综合考虑施工场地各设备占用空间对各管道系统根据三维仿真模型对管道系统进行碰撞检测，生成碰撞检测报告，碰撞检测报告包含碰撞冲突的名称、状态、类型、碰撞元素以及碰撞发生的位置，并根据碰撞检测报告优化三维仿真模型；

利用BIM模型软件生成管道焊口图，管道焊口图中包括管线号、压力等级、管道材质、焊缝规格及数量、焊接形式，根据管道焊口图统计各种焊材的用量、热处理量，确定预制口及固定焊口的量，控制固定焊口拍片量。

利用BIM模型软件导出施工所需的材料统计清单，材料统计清单中包括不同材料类型的管道对应的尺寸、公称压力、数量和长度；材料统计清单中管道的尺寸除去了管道附件的长度。

利用BIM模型软件导出管道单线图，显示系统管道的基本走向，以及在管道上需要预留管道附件的位置；利用BIM技术进行模块化施工，批次预制膨胀弯管，并将相同类型的管道通过三维仿真模型筛选出来进行集中预制；根据管道单线图和管道焊口图进行管道安装和管道焊接。

管道的预制在非管道安装施工现场采用流水化作业进行标准化生产，包括：利用BIM模型软件将管道系统划分为多个预制加工段，再对每个预制加工段进行配件定位、分段切割，对管道及管道配件进行尺寸标注；根据现场组合安装顺序，利用BIM模型软件对所有管道和管道配件进行自动编号，并生成带有编号的三维轴测图与带有管道长度及配件信息的下料尺表的管道预制加工图；根据管道管道预制加工图对管道进行加工、组对、焊接、探伤及热处理。

利用BIM模型软件的隐藏显示功能，在开工时将三维仿真模型整体隐藏，根据施工进度逐步显示施工完成的模型部分，以便直观地进行施工进度管控。

本发明利用BIM技术对锅炉本体小径管进行三维数字模型设计、碰撞检测、施工模拟和材料统计，可以有效的减少返工整改的机率，节约施工材料，降低施工成本，进行合理的施工交叉，小径管布置的合理性美观性和施工工艺也会上一个台阶。同时BIM技术的锅炉施工中的应用，对在同一工作区域的其他专业的施工的合理化、标准化也会起到同样的促进作用。BIM技术的引入可以提供了工程项目施工中所需的各种基础数据，辅助施工项目管理层决策的反应速度和精度。其最终目的是使小径管二次设计项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。预计比传统施工方法可以提高15％左右的效益。

BIM( Building Information Model) 中文直译为建筑信息模型，它以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息；它作为一个共享的知识资源，可为整个工程项目从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM技术可以从设计，出图到施工，都以符合人脑思维习惯的三维模型为依托，减少三维到二维再到三维转换的时间成本和信息传递错漏，在施工开始之前实现“预建造”，从而保证“无差错的施工”。利用BIM技术，可以从增加中标成功率，减少漏算错算，把控变更索赔等方面提高收入，从提高沟通效率，提升策划精度，减少返工和材料浪费，提高进度和风险的管控能力等方面降低成本，从而提高项目利润。

BIM技术的全面应用能够为施工项目带来10%左右的工程进度节省和60%的返工减少。施工阶段BIM技术应用，可获得10倍甚至更多的投资回报，提升50%项目协同能力，减轻管理人员工作强度，使质量安全管理能力得到显著加强的同时，提升项目成本管理风险控制能力。工程竣工BIM模型，为后期维修服务、业主方运维提供更大价值。

下面将以濮阳龙丰2×660MW工程项目为例详细描述本发明的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法。如图1所示，本施工方法包括以下几个阶段：

1.1 施工准备阶段

1.1.1 技术准备：施工图纸供应齐全，图纸会审根据已建立三维立体模型进行碰撞检测，通过三维立体效果对已设计的图纸进行全方位校核，有问题及时向设计单位确认并进行变更。管道 BIM 三维技术指导书已编、审、批完毕。技术人员已进行施工前三维技术的安全、技术、质量和环境保护交底，施工人员并签字完毕。BIM 三维立体模型的 ISO 图纸已打印，包括材料表统计并交到施工人员手中。BIM 三维立体模型根据现场进度计划制作的进度模拟动画已完毕，并组织所有参与施工人员进行观看讲解。

1.1.2 人员准备：参加施工的人员熟悉图纸并经过 BIM 三维技术交底，掌握管道特点，掌握相应的安装技术要求，了解掌握 BIM 三维模型基本技术原理及施工流程，并参加完施工前三级安全教育和安全、技术、质量及环境保护交底工作。施工班（组）长应参加工作三年以上，必须从事过管道的安装工作，具有丰富的施工经验。施工人员应熟悉图纸及BIM 三维技术流程，具有安装同类机组的经验，理解和掌握锅炉小管道的安装检修工艺方法和相关的工艺质量要求等，并参加施工前的安全、技术、质量和环境保护交底工作，按照安装作业指导书和交底书的要求进行施工。施工人员在施工中应明确自己的职责和权限，做到安全文明环保施工；有疑问或不清楚的地方应及时询问主管技术人员，不得盲目施工，不得擅自更改施工内容。

1.1.3 机具准备：施工中所需的机械、工器具配备齐全，且安全性能可靠，计量器具经过校验合格并在有效期内，BIM所用计算机运行正常，三维软件运行正常，各种功能使用正常。

1.1.4 现场条件准备：施工现场的场地要平整好，能满足施工需要。施工现场电源布置合理，氧气、乙炔、电焊机等布置到位。若夜间施工，现场应准备充足照明；夏季施工要有防暑降温措施。施工现场合理配备水源和一定数量的消防器材，以防火灾。

1.1.5 管道施工材料准备：管道到货计划和到货顺序要能满足施工进度的要求，并经过清点检查无误，具备安装条件。

1.1.6 安全设施的准备：钢丝绳必须完好，无断丝、断股现象，在吊装每一件管道前，应确认管道重量，按照要求选择钢丝绳，遇有棱角部位应加好包角，以防割断钢丝绳。手拉葫芦在使用前必须经过安全性能拉力试验，试验拉力为额定负荷的 1.25 倍，确认合格后方可使用，且在使用中不得超负荷。3、经专业架子工搭设的脚手架必须由安监部门和专业工地验收合格后方可挂牌使用，施工前和施工中应进行认真的检查，发现问题及时整改，保证脚手架的实用性和可靠性。

1.2 施工程序及方法

在濮阳 2×660MW工程项目锅炉小管道施工前期，BIM建模小组要严格按照设备、建筑及场地规划设计图纸，将一号机组所有施工相关模型建立完毕，为现场施工提供了一个三维仿真场景。为一号机组安全文明施工、场地综合布置及重要施工方案的决策提供了一个有效载体。在施工组织设计阶段，利用BIM 技术可以进行模拟实验，从而来确定合理的施工方案和工期来指导施工，实现成本控制。

1.2.1 管件库的添加

管件库的添加要按照工程实际需要，严格管道材质，压力，内径，外径，弯曲半径等参数，便于在实际建模中进行准确统计和计算。BIM模型软件中建立相应的库，对应填入施工过程需要用到的管道、弯头、法兰、垫片、大小头、手柄、三通、四通等的参数并保存。

基于BIM技术的Bentley三维设计软件设定了开放的软件接口，方便我们进行后期深化应用开发。我们能够根据现场实际需要自定义添加管道库、阀门库、截面库等，以满足三维建模需求。经过不断的实践和积累，已经形成的自定义构件库还能够被下个设计项目继续使用，为下步工作的快速建模奠定坚实的基础。

1.2.3.建立BIM相关模型

利用BIM模型软件根据项目建筑、钢架结构、场地规划等相关图纸将现场的锅炉钢架、汽机主厂房等相关模型建立完毕，为现场施工提供了一个三维仿真场景。为施工现场施工组织设计、安全文明施工、场地综合布置及重要施工方案的决策提供了一个有效载体，为管道二次设计奠定基础。

三维协同设计平台的搭建，保证每个设计参与者在协同工作模式下，利用三维信息模型的模式来表达设计信息，即在一个统一的平台上、采用统一的设计标准进行设计，从而减少现行各专业之间(以及专业内部)由于沟通不畅或沟通不及时导致的话、漏、碰、缺，真正实现所有图纸信息元的单一性，实现一处修改其他自动修改，提升设计效率和设计质量。所以，为了要做好三维协同设计，最重要的就是对工作内容集中进行存储，对工作环境Workspace集中进行管理，对工作流程Workflow集中进行控制，这也是提高工作效率和工作质量的重要步骤。

1.2.4.设计方案碰撞检测

建模小组通过 Bentley 公司 BIM 模型软件将全场的各管道管道系统严格按照图纸进行仿真布置，在综合考虑施工场地各设备占用空间的情况下，对各管道系统进行碰撞检测，生成碰撞检测报告，通过三维模拟可以直观的把设计图纸上的问题全部暴露出来，预判现场管线碰撞问题，当即给出解决方案，导出变更图纸，优化并确定最终的二次设计方案，并用更改的施工方案来指导现场施工，从根本上解决二次设计方案中可能存在的碰撞问题，减少施工过程中的返工和材料浪费。利用 BIM 技术将各专业的设计展现在模型之上，供其他设计师进行参考，从根本上解决专业间协调问题。

利用碰撞检查软件（AECOsim Building Designer V8i (SELECTseries 6)建立空白 .dgn文件，将初设方案的dgn文件进行参考，利用BIM软件的碰撞检测功能，综合考虑现场相关数据，生成碰撞检测报告。根据生成的碰撞检测报告，通过三维模型直观的将二次设计方案中存在的与其他建筑、设备、管道的碰撞问题全部暴露出来，当即给出解决方案，优化并确定最终的施工方案，从根本上解决二次设计中可能存在的碰撞问题，减少施工过程中的返工和材料浪费。

碰撞检测规则是利用软件自带的检测规则，操作时可以按需求勾选所需要的规则。软件执行完碰撞检测后，会在碰撞检测对话框“结果”选项卡中显示碰撞检测的结果。这些结果包含了冲突的名称、状态、类型、碰撞元素以及碰撞发生的位置。可以把碰撞检测结果导出保存，方便进行各专业间的协同。根据生成的碰撞检测报告和解决方案，优化并确定最终的二次设计方案。

1.2.5 利用BIM模型进行管道支吊架材料统计

传统管道设计方法预算量与实际用量相差较大。完成管道和支吊架仿真布置万之后还能够实现快速准确的材料统计工作，大大减少技术人员的计算量，提高材料统计的准确性，有效促进了施工顺利进行。

设计院图纸标注的尺寸大部分都是中心到中心的距离，再加上管线优化变更、施工下料时未考虑要除去管件、阀门长度等因素，很容易出现图纸量与实际量相差较大的情况。且按照传统方法进行材料统计需先对图纸进行审查，再利用 Auto-CAD 绘制成单线图，然后手工标识焊缝，然后逐条输入管材、管件、法兰、螺栓、垫片、阀门、支架、 油漆、保温材料等再汇总，统计总焊口数，建立焊接数据；其他仪表及特殊管件统计同样如此，数据庞大，费时费力，还很容易出现统计错误。BIM 通过对施工项目进行可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以输出经修改的综合管线图，综合结构留洞图，改进方案和材料统计清单等。

利用软件生成的管道焊口图，管线号、压力等级、管道材质、焊缝规格及数量、焊接形式等各种信息一目了然，继而可以统计各种焊材的用量、 热处理量；预制口及固定焊口的量确定下来后，就可以控制固定焊口拍片量。软件导出的材料清单，详细列明了各材料对应的尺寸、公称压力、数量或长度等信息，综合考虑了设计院图纸标注的尺寸大部分都是中心到中心的距离的影响，以及管线优化变更、施工下料时要除去管件、阀门长度等因素，并将材料统计结果体现在施工预算当中，提高了工作效率，节省了大量的人力物力。

上述统计工作是管道施工过程中必不可少的环节，按照传统方法需要结合蓝图、管段图、管道支吊架图集等各种资料，花费大量的时间和精力才能完成这些统计工作。在本项目中，通过运用 BIM 三维模型,轻松导出这些数据库，直接可以应用到实际生产中，大大减少技术人员的计算量，提高材料统计的准确性，为前期的工程预算及后期的经营和造价分析提供极大便利，可以达到事半功倍的效果。

1.2.6 三维技术交底

BIM软件导出管道单线图（ISO图），指导管道施工下料。管道ISO图中应示出管道参数及材料、支吊架明细表、阀门及管道附件（如流量测量装置、大小头、堵头、补偿器、焊点等）；输出的管道单线图以直观清晰的方式显示管道的基本走向，以及在管道上需要预留阀门、仪表等管道附件的位置，同时管道ISO图实现了管道设计方案的精确定位，施工技术人员能够管道单线图的各拐点的坐标，参考进行现场股管道定位。

技术人员通过模型实现向施工方进行虚拟现实场景的可视化交底，让施工方清楚了解设计意图，了解设计中的每一个细节。交底过程中施工方也可以从施工的角度提出意见和建议，并实时更改、优化设计方案，直观而形象。

1.2.7 管道组件预制安装

现场施工过程中，管道弯头、支架类型基本相同，针对这一特点，利用BIM技术可实现模块化施工。预制膨胀弯可以批次预制，将相同类型的管道通过模型筛选出来，标注好下料尺寸和定位尺寸。

根据最终确定的二次设计方案，我们也可在地面组合管道相关组件地面预制，然后整体安装。部分管道煨弯工作也能够在地面完成，直接整体安装，大大提升了现场的施工效率。

预制加工管道组件采用流水化作业、标准化生产，管道的加工、组对、焊接、探伤、热处理均在较为安全环境进行，施工条件比现场好，大幅度减少了施工现场高空作业和交叉作业的时间，保证了施工安全，减少了安全事故发生的几率，同时又最大限度地采用机械，这样可以极大地降低建造误差提高施工质量。对于工期紧、任务重的机电安装工程可节省较多的施工工作时间，能够大幅度提高构件制造的生产效率，也可大量减少管道配件在施工现场的损耗。

在预制场预制的管道及管件，应由相关技术人员根据管道二次设计方案出具详细的三维加工图，预制人员应按加工图加工管道和管件。管道预制有预制场预制和现场预制二部分，无论在何处预制，其加工场地的要求是一致的，总体要求如下：先在BIM软件自身的分割功能将管道系统划分为多个预制加工段，再对每个预制加工段进行配件定位、分段切割等，对管段、管道配件进行详细的尺寸标注。根据现场组合安装顺序，利用BIM软件对所有管道和配件进行自动编号，用BIM相关软件自动生成带有编号的三维轴测图与带有管道长度及配件信息的下料尺表的管道预制加工图，同时自动生成材料清单。安排施工班组集中预制，施工过程中进行整体吊装，减少高空固定焊口的数量。

1.2.8 管道安装

根据 BIM 软件到处的材料清单，统计锅炉小管道各组件的型号、数量和长度等信息。应用 BIM 三维软件建立的小管道三维立体模型，导出可用来指导施工的小管道整体三维立体图。主管路应有一定的倾斜度，以便管路中水集中排出。配管管径不要任意缩小，如必须缩小或放大管径必须使用大小头，否则，在接头处回形成紊流导致较大压力损失。所有管道安装前，必须将管道内部清理干净，彻底清除管道内部氧化皮及其它杂质，然后才允许安装阀门、虑网、油枪及热工设备。管道安装工作如有间断，应及时封闭管口。阀门安装应连接自然，不得强力对接或承受外加重力负荷。法兰或螺纹连接的阀门应在关闭的状态下安装。法兰安装前应对法兰密封面及密封垫片进行外观检查，不得存在影响密封性能的缺陷。法兰连接应保持法兰间的平行，其偏差不应大于法兰外径的 1.5/1000，且不大 2mm，不得用强紧螺栓的办法消除歪斜。安装阀门与法兰的连接螺栓时，螺栓应对称均匀、松紧适度，且螺母应露出2－3扣，螺母应位于法兰的同一侧。现场使用阀门、管件及管子的规格和材质应符合设计图纸规定。三维设计时应邀请相关专业参与（包括现场查看），以提高设计质量和可行性。管道支吊架应严格按照设计图纸进行安装，现场配置应采用机械加工，如用火焰切割应将氧化铁清除，并将切割部位打磨干净。

1.2.9 管道焊接

本系统采用全氩弧焊接，焊口无损检验比例按照规范要求。对口间隙应均匀，管子和管件坡口内外 10－15mm 范围内，应清除油垢和铁锈，直至露出金属光泽。管子对口时应平直，其折口的允许偏差应在允许范围之内，如下表所示：

管子对接焊缝位置应符合设计规定。否则，应符合下列要求：a：焊缝位置距离弯管的弯曲起点不得小于管子外径或不小于100mm。b：管子两个对接焊缝间的距离不易小于管子外径，且不小于150mm。c：支吊架管部位置不得与管子对接焊缝重合，焊缝距离支吊架边缘不得小于 50mm。d：管子接口应避开疏、放水及仪表管等的开孔位置，距开孔边缘不小于50mm，且不小于孔径。e:法兰平面应与管子轴线相垂直，平焊法兰内侧角焊缝不得漏焊，且焊后应清除氧化物等杂质。

1.2.10 进度管控

利用BIM技术的模型隐藏显示功能，在开工时将所有实体隐藏，随着施工进度的进行逐步取消隐藏。在每个进度报表日保存该段时间内最终显示的模型，使工程形象进度直观可视。且可对下个时段的进度控制进行直观分析，以便整合资源，做好进度控制。利用BIM软件把进度过程生产动画，更加形象具体地展现施工进度。

1.3 施工主要机具

施工机械配备如下表所示：

主要工具和计量器具配备如下表所示：

1.4 质量控制

严格贯彻执行公司程序文件，遵守项目部、工地制订的一系列质量方针政策和规章制度；严格履行业主方所制订的工程质量验收制度、措施，不走过场和流于形式；建立和完善班组质保体系，明确分工，各司其职，责任到位；建立质量追踪和反馈制度，做到过程控制，严防漏装和错装；所有材料应有生产厂家合格证明书，合金材料做好现场复查和标示工作，不使用不合格的材料，不用错材料；所有材料的材质和型号应符合图纸设计要求，如有变更应办理相关变更手续或材料代用审批手续。

设备方面：从设备开箱到材料领用，都要认真检查设备及材料有无质量缺陷，确保不用不合格的设备；工序质量验收和交接控制。坚持“质量是尊严的起点”的理念，严把质量关，严格按照图纸要求施工。坚持“质量第一”的原则，要有高度的责任心和主人翁意识，做到“谁施工谁负责，质量不符合要求不交工”；需保温的管道应考虑保温的厚度和保温施工的方便性。如离墙或地面距离过小，可能保温包不上或厚度不够；成排的管子距离不要太远，以方便保温专业将其整体保温；特别要注意贴墙或钢架等建（构）物布置时，要考虑将阀门保温厚度所占空间留出来；贴地布置时考虑地面最终的标高，不要因贴地过近而被土建做地坪时部分埋没；贴墙布置时考虑最终抹面的厚度，不要因贴墙过近而被土建抹墙时部分埋没；贴近其它管道或设备布置时，考虑相邻管道或设备保温层的厚度，不要穿过它们保温层。

小管道的热膨胀：根据管内介质温度设计出有足够补偿能力的膨胀弯或其它结构，必要时可请教设计院热机专业；支吊架应设计出具体的结构型式，设计时应参考设计院出具的支吊架设计手册，从中选择合适的类型；支吊架生根的部位要设计（注意设计院热机专业说明书中的有关要求）；支吊架的间距不能过大，应按设计图纸或《电力建设施工及验收规范（管道篇）》中的要求设计；穿墙及过楼板的管道要设计套管：套管的尺寸及位置应作出规定，管道与套管的空隙填塞也要作要求；穿过锅炉栅格板的，应处理好栅格板上开的孔洞，用与平台踢脚板相同的围板弯成圆形踢脚板并与栅格点焊牢固；穿过钢平台的，也做同样处理。注意孔洞大小应满足小管道保温及膨胀的要求；与主设备及主管道相接的小管道，在设计上要充分考虑主设备及主管道的热膨胀，并采取补偿措施；

运行操作的方便性：如阀门不要设在运行人员难以操作的地方；不要横躺在通道上以防绊倒运行人员；同系统的阀门能集中的就集中布置，但不要刻意把不适宜集中的硬集中在一起（达标有要求）；

检修的方便性：对于螺纹连接的阀门或管件，要设计出可拆卸的结构，如活接头等。因为水煤气管等安装定额费用中已经包括了活接头等管件的费用，所以设计图纸中有可能没有开列相应的管件，请查定额或咨询经营管理部。如确系设计院漏开，可在白图进行图纸会检时提出。

成品保护的要求：如有可能，尽量不要把管子布置在人容易踩坏、撞伤的位置，并制定专项预防措施；

二次设计出图的要求：图面外观质量要好：按照项目部规定的画图模板出图，粗实线、细实线、点划线、双点划线等按制图要求使用；A4 纸面布置不下的，用 A3 纸出图，确保图纸清晰，以便于施工人使用。

1.5.安全措施

有害作业劳动保护措施：确保参加施工人员已通过“三级”安全教育，经考试合格后方可上岗工作,并严格遵守《电力建设安全工作规程》；所有参加施工人员在施工前应仔细进行《安全技术交底》、《技术交底》并签字,未交底者不得进行施工；进入现场施工人员要正确佩戴安全帽，穿工作服和防滑鞋，登高作业人员必须经过身体检查合格后方可进行高空作业,要正确扎、挂好安全带，在施工前要认真检查作业环境是否具备安全施工的条件。休息应选在安全可靠位置上，不得坐在平台孔洞边缘，不得骑坐在脚手架栏杆上。严禁向下抛掷物品；夜间施工要有充足照明，工作区域及通道无阴影。脚手架等区域有雨水时要及时进行清理或采取防坠落措施，保证施工安全；工作人员应有效使用个人防护用品，密闭空间内进行焊接工作时，应采取通风措施，降低粉尘浓度，并为焊工配备口罩；不宜从事高空作业人员不得进行高空作业，高空作业必须扎好安全带，挂在上方牢固可靠处；高空接钩人员必须使用自锁器；高空作业人员所用的工器具及施工废料应妥善保管和存放，必要时设置专用箱存放。

习惯性违章的预防和控制：正确使用磨光机，使用前检查外壳、砂轮片是否完好，戴好防护眼镜，双手握紧，砂轮片的切线方向不得有人；电焊机要有漏电保护装置，并接地可靠，电焊线不得有破损，破损必须用绝缘胶布包好，严禁将电焊线带电缠绕在身上进行焊接，焊工必须戴绝缘手套，穿绝缘鞋，手套及工作服必须保证干燥；现场施工过程中，严禁将电线直接勾挂在闸刀上或直接插入插座内使用。电源线不得接近热源或直接绑挂在金属构件上，不得架设在脚手架上；施工现场氧气、乙炔要分开运输；放置使用时瓶间距应不小于8m；使用时应经常检查皮线，保证不漏气；脚手架及平台搭设必须符合安全要求，经验收合格并标明平台允许负荷，严禁超载。

1.6.环保措施：

环境保护管理工作目标：严格遵守《中华人民共和国环境保护法》，并切实执行技术规范中有关环境保护方面的要求和规定。严格遵守《中华人民共和国环境噪声污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》并依据《工业企业噪声卫生标准》、《大气污染综合排放标准》、《污水综合排放标准》、《火电厂大气污染物排放标准》等，采取切实可行的防止噪声、固体废物、大气污染的措施。

固体废弃物控制措施：1、执行标准：执行国家《固体废物污染环境防治法》。2、控制程序：1)固体废弃物分类：危险固体废弃物：油漆类、危险化学品、油类废弃物及其用具和容器，医疗垃圾、废酸、废碱、废电容器、废电瓶等。非危险固体废弃物：一般的生活垃圾、建筑垃圾、办公垃圾等。

2)固体废弃物的收集：各产生废弃物单位均设置废弃物临时存放点，并在临时存放点配备有标识的废弃物容器。废弃物产生后，由产生单位的人员按固体废弃物分类放置，贮存场所应有防雨、防漏、防飞扬、防火等措施。

3)固体废弃物的处置：固体废弃物处理前首先应考虑能否作为二次资源加以利用，对相关化学药品、剧毒容器的处置，项目供应科在物资采购合同文件中要明确说明对上述空桶、罐的回收、处置及环保具体要求环节的责任和义务；避免由于对物资品性了解不详最终对环境造成破坏。各单位的废弃物存放点指定专人管理，由指定人员负责将废弃物运输到场内废弃物指定存放场，并分类放置。运输中应确保不散撒，不混放，不泄漏。一旦发现运输中泄漏或散撒的现象必须清理。生活垃圾要实行垃圾袋装化并放置到指定的场所，由项目工地主管单位统一运输，集中处理。施工过程中产生的固体废弃物，要分类存放；对废旧材料如废钢铁、废零件等一般废弃物，且有回收价值的废弃物，由供应科根据有关规定进行处置；危险废弃物除医疗垃圾焚烧处理、油桶等可循环利用外，其它由安保部进行委外处置。从事收集的相关方应具备法律、法规要求的资质证明，并在合同或协议中明确要求双方在环保方面的义务和责任等。

4)监督检查

工程科组织对各二级单位及分承包方进行环保工作的定期检查并记录，每季度至少检查 1 次，发现不符合项执行不合格控制程序和纠正与预防措施控制程序。各单位每月至少对本单位固废处置情况进行检查并记录，发现问题及时解决。

1.7.效益分析

1、经济效益：该成果在国电荥阳脱硫超低排放改造管道施工、濮阳龙丰 2×660MW工程锅炉本体管道施工中得到应用，两个项目应用后经济效益合计增加收入 35.5 万元，利用 BIM 技术进行小管道施工，最大程度上避免了设计方案中的碰撞问题带来明显的工期和效益改进。

2、质量、安全效益：BIM 技术能够带来 10%左右的工程进度节省和 60%的返工减少。施工阶段 BIM 技术应用，可获得 10 倍甚至更多的投资回报，提升 50%项目协同能力，减轻管理人员工作强度，使质量安全管理能力得到显著加强的同时，提升项目成本管理和风险控制能力。工程竣工 BIM 模型，为后期维修服务、业主方运维提供更大价值。

3、环保效益：工程建设项目工序多、步骤繁琐，BIM 技术的应用更大程度上将各个环节有序联系在一起，实现施工过程和管理运营上的节能减排，缔造绿色施工的愿景。通过制定科学合理的施工计划，做好成品保护，减少污染和噪声对环境的影响。同时，利用 BIM技术带来的工程进度节省，也在一定程度上节约了水电用量，极大减少了对能源消耗。

1.8.应用实例

应用实例一：濮阳龙丰“上大压小”新建项目

濮阳豫能发电有限责任公司 2×660MW 工程项目建设 2×660MW 超超临界燃煤供热机组。 本工程由河南省投资集团有限公司投资建设，濮阳豫能发电有限责任公司负责建设，河南工程公司负责安装施工，工程本期建设 2×660MW 超超临界燃煤供热机组。为保证锅炉小管道和施工的准确性和可靠性，规避传统设计和施工过程当中存在的系列问题，提高锅炉小管道施工质量，提高项目沟通协调效率，实现施工过程中的经济效益的显著提升，河南工程公司濮阳项目部和 BIM 组合作，以濮阳项目为试点引入 BIM 技术。在濮阳锅炉小管道施工过程中，我们利用 BIM 技术设计了取样管道 7 根、放空气管道 12 根、疏水管道 18 根，共计 37 根小管道总长约 2200 米。

应用实例二：荥阳脱硫脱硝超低排放改造工程国电荥阳煤电一体化有限公司 2台燃煤机组配套烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法、一炉一塔工艺。由于燃煤市场变化以及排放标准提高，2013 年电厂对现有1号机组脱硫装置进行增容提效改造，2号机组未实施改造。本次改造属脱硫超低排放改造，#1 机新增加一台 AFT 塔，吸收塔增高 14.9 米，采用单塔双循环；#2 机新增加一台吸收塔及一座循环泵房，采用双塔双循环脱硫工艺。在荥阳脱硫塔小管道二次设计中，我们利用 BIM 技术设计了共计 21 根小管道总长约 1800余米。

应用效果：我们通过对以上两个工程小管道的施工实践应用，不但保证了施工质量和管道施工工艺，也提高了施工进度，赢得了业主、监理和同行的一致好评，就锅炉小管道施工而言，应用 BIM 技术总体上降低了施工工期，给公司和业主节省了大量的人工、材料、机械、设备费用。经济效益、社会效益明显。

综上所述，本发明基于BIM技术的锅炉小管道施工方法利用BIM技术可以从设计出图到施工都以符合人脑思维习惯的三维模型为依托，减少二维到三维转换的时间成本和信息传递错漏，在施工开始之前实现“预建造”，从而保证“无差错的施工”。利用 BIM 技术，可以从增加中标成功率，减少漏算错算，把控变更索赔等方面提高收入，从提高沟通效率，提升策划精度，减少返工和材料浪费，提高进度和风险的管控能力等方面降低成本，从而提高项目利润。方法特点具体有以下几点：

（1）可视化：BIM 提供了可视化的思路，将以往的线条式的构件，形成一种三维的实物图形。在 BIM 建筑信息模型中，整个过程的可视化，不仅可以带来效果图的展示，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都可在可视化状态下进行。

（2）碰撞检测功能

BIM 建筑信息模型可在项目建造前期，对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，从而预判各专业间的碰撞问题，及时变更，节省人力物力。 BIM 可以将各专业的设计展现在模型之上，供其他设计师进行参考，从根本上解决专业间协调问题。

基于 BIM 的优化可做到以下工作：

（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，实时展现设计变化对投资回报的影响。

（2）特殊项目的设计优化：施工难度大的地方，可对这些设计施工方案进行优化，带来显著的工期和造价改进。

（3）模拟性：在设计阶段，BIM 可以进行模拟实验，在招投标和施工阶段，可以根据施工组织设计进行施工模拟和进度模拟，从而来确定合理的施工方案和工期来指导施工，实现成本控制。

（4）可出图性：BIM 通过对施工方案进行可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以输出经修改的管道单线图、管道焊口图、材料统计表、综合结构留洞图，侦错报告和改进方案等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，其特征在于，包括：

根据施工所需的管道及管道附件参数在BIM模型软件中建立管道库及管道附件库；

根据锅炉管道系统和场地规划设计图纸在BIM模型软件中对管道系统建立三维仿真模型；

根据三维仿真模型对管道系统进行碰撞检测，生成碰撞检测报告，并根据碰撞检测报告优化三维仿真模型；

利用BIM模型软件生成管道焊口图；

利用BIM模型软件导出施工所需的材料统计清单，材料统计清单中包括不同材料类型的管道对应的尺寸、公称压力、数量和长度；

利用BIM模型软件导出管道单线图，显示系统管道的基本走向，以及在管道上需要预留管道附件的位置；

利用BIM技术进行模块化施工，批次预制膨胀弯管，并将相同类型的管道通过三维仿真模型筛选出来进行集中预制；

根据管道单线图和管道焊口图进行管道安装和管道焊接，

所述管道焊口图中包括管线号、压力等级、管道材质、焊缝规格及数量、焊接形式，所述方法还包括根据管道焊口图统计各种焊材的用量、热处理量，确定预制口及固定焊口的量，

管道的预制在非管道安装施工现场采用流水化作业进行标准化生产，包括：利用BIM模型软件将管道系统划分为多个预制加工段，再对每个预制加工段进行配件定位、分段切割，对管道及管道配件进行尺寸标注；根据现场组合安装顺序，利用BIM模型软件对所有管道和管道配件进行自动编号，并生成带有编号的三维轴测图与带有管道长度及配件信息的下料尺表的管道预制加工图；根据管道预制加工图对管道进行加工、组对、焊接、探伤及热处理。

2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，其特征在于，所述管道库包括：不同管径管道的名称、材质、外径、内径、壁厚、重量和压力；

所述管道附件库包括：弯头的材质、弯曲角度、外径、内径、重量和长度；阀门的型号、材质、长度、外径、内径、重量、压力和生产厂家。

3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，其特征在于，所述碰撞检测报告包含碰撞冲突的名称、状态、类型、碰撞元素以及碰撞发生的位置；

对管道系统进行碰撞检测之前还包括在BIM模型软件中设置碰撞检测规则。

4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，其特征在于，所述材料统计清单中管道的尺寸除去了管道附件的长度。

5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的锅炉小管道施工方法，其特征在于，利用BIM模型软件的隐藏显示功能，在开工时将三维仿真模型整体隐藏，根据施工进度逐步显示施工完成的模型部分。

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