巴 特，馬玉柱

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

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BIM技術在EPC石化碼頭的應用研究

巴 特，馬玉柱

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

本文從EPC石化碼頭總承包管理難點出發(fā)，將BIM技術引入對其的管理和控制。通過分析一個石化碼頭實例的特點，識別BIM技術在EPC石化碼頭項目中的潛在應用價值，并在實際項目應用中取得了較好的效果。

BIM；EPC；石化碼頭

引 言

隨著EPC（Engineering，Procurement and Construction）總承包模式在水運建設行業(yè)得到越來越廣泛的應用，設計采購施工一體化已逐步被建設單位所接受。在此模式下，建設單位可以節(jié)約分階段分別進行設計、采購、施工招投標的時間，同時也大幅減少了建設單位項目管理人員協調各分包商的工作量，更重要的是可以積極將相當一部分投資風險轉移到EPC總承包商。尤其針對具有工期緊、專業(yè)多等特點的大型石化碼頭EPC項目，總承包商既要承擔水工和配套石化裝卸設備的設計、采購、施工和試運行等任務，又要對項目的質量、安全、工期和造價承擔全部責任。因此在這種情況下，如何提高總承包商的綜合解決能力成為當務之急。

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術近年來在建筑領域受到廣泛關注，它以其全壽命周期的綜合信息化集成特點正好迎合了水運行業(yè)EPC總承包商的急于提高綜合結局能力的需求。本文結合BIM技術在某EPC石化碼頭項目中的應用，通過針對EPC石化碼頭工程特點解決工程建設中實際困難，對BIM技術在碼頭領域的潛在應用價值進行分析總結，以期為類似項目的建設和管理提供參考。

1 碼頭項目工程概況及難點

1.1 工程概況

本文示例碼頭項目包含1#、2#、3#、4#四個泊位，其中1#、2#為1萬t級，3#、4#為2萬t級。四個泊位的碼頭總長度為870 m，分別在西側順岸部分390 m岸線布置兩個泊位，在北側突堤240 m布置2個泊位（雙側靠船）。碼頭年設計吞吐量為310萬t，其中油品年吞吐量為160萬t，液體化工產品年吞吐量為150萬t，碼頭平面布置見圖1。

圖1　碼頭平面布置

碼頭主體設有3個靠船平臺，1#、2#泊位靠船平臺尺寸為64 m×22 m，3#、4#泊位靠船平臺64 m×39 m結構型式均為高樁梁板結構，排架間距為7.5 m，每個排架上均布置6根樁，基樁采用650 mm×650 mm預應力混凝土空心方樁，上部結構為預制預應力橫梁、連系梁、面板和鋼筋混凝土靠船構件。碼頭裝卸輸送管線共66條，設備安裝分為裝卸系統、吹掃系統、給排水消防、供電照明、控制監(jiān)控及通信、環(huán)保、管廊鋼結構等。

1.2 工程難點

1）工期短

本工程合同工期為24個月，包含設計、采購、施工、設備安裝聯調和試運行，刨除設計實際及冬季施工，實際可用施工工期僅為18個月。

2）專業(yè)多

水工、油工藝、鋼結構、消防給排水、供電照明、控制通訊和環(huán)保等多專業(yè)需協同設計，應盡可能避免專業(yè)沖突、控制造價以及減少后期設計變更。

3）采購任務重

包含：1 500 t鋼結構，大量管道（碳鋼管、不銹鋼管、內襯不銹鋼管道等）和各型號閥門，72條荷蘭進口復合軟管、8座消防炮塔、2臺輸油臂等。

4）施工難度大

墩臺樁位復雜，沉樁施工難度大，墩臺混凝土方量大，墩臺吊底、綁扎鋼筋、支立模板、鋼梁拆底困難，施工效率低。墩臺為大體積混凝土結構，需有專門措施控制大體積混凝土防裂。同時該碼頭用高樁梁板式結構形式，預制構配件工作量較大且在遠離施工現場的固定預制廠加工，預制構件的質量控制和水上沉樁是質量管理的重中之重。

5）交叉作業(yè)多

為壓縮工期，在碼頭面層未施工前管廊鋼結構以及預埋管線任務需要同時開展，鋼結構安裝同時工藝管線焊接安裝也必須同時進行，在狹小的引橋區(qū)域會集合多專業(yè)共同作業(yè)。其中最高的軟管升降機平臺高度為18 m，每一榀鋼架均為焊接完成后于現場吊裝，需要在狹小空間使用50T履帶吊和25T汽車吊共同完成。

2 BIM技術碼頭建設應用價值分析

BIM是基于數字化和可視化技術進行集成與管理建設項目信息的方法與技術，相關信息不僅包括建筑、結構、設備等幾何信息，還包括資源、費用、工序、性能等非幾何信息［1］。將BIM技術相對傳統CAD相比，它通過參數化建模并通過矢量模型為載體，涵蓋各部位相關信息數據，從而達到全過程管理和控制建設項目的目的。

2.1 設計階段的價值分析

1）提高溝通效率，實現人性化設計

利用BIM技術強大的建模和可視渲染性，在BIM三維模型中，可以通過模型的互動和反饋的全過程可視將設計人員的設計意圖很好的展示給建設單位，從而避免由于各方期望不同造成總承包商在設計階段的被動地位，從而減少因責任產生的分歧，提高溝通效率。利用BIM技術的模擬仿真性，讓施工人員和后期建設單位運行人員先行體現設計意圖，從而實現從施工角度和運營角度提出合理化建議，最終減少后期施工困難和設計變更。

2）源頭上控制工程造價

由于大多數EPC模式的碼頭工程都屬于固定總價合同，所以設計階段成為EPC承包商的主要盈利階段。在滿足建設單位各項要求的前提下，通過BIM技術的工程量統計和造價統計功能實現優(yōu)化設計和限額設計，從根本上做到控制工程總造價。

3）協同設計，減少沖突

在BIM三維模型中能直觀進行各專業(yè)協同設計，及時發(fā)現設計沖突，從而減少設計失誤提高設計效率。并且，在以BIM為載體的設計審查將更為清晰，能真正實現優(yōu)化設計。

2.2 采購階段的價值分析

由于石化碼頭的設備密集程度高，所以控制采購成本成為控制工程總造價的關鍵環(huán)節(jié)，采購環(huán)節(jié)能否順利進行至關重要。采購部門同制造商和施工方的溝通協調工作量大，同時采購本身又包含計劃、采買、催交和運輸等環(huán)節(jié)，因而極易造成疏漏從而影響施工的順利進行，同時采購數量的精確更是重要。利用BIM技術的信息管理功能，對各種設備的名稱、型號、數量、位置等信息能很好地把握，從而很好地實現控制采購成本和降低采購環(huán)節(jié)失誤。

2.3 施工環(huán)節(jié)的價值分析

1）精確施工交底

利用BIM的可視化漫游功能可以更直觀的展示和更便利的查詢，使專業(yè)分包和各級施工人員更深入了解工程情況，并擁有全局把握工程內容的能力。

2）優(yōu)化施工方案

通過BIM三維模型的碰撞檢查和360度巡視功能可以在虛擬環(huán)境下精確分析各專業(yè)之間的相互關系，在交叉作業(yè)過程中避免沖突，既有利于進度和安全，也有利于不必要的返工和設備材料損失，從而得到更加優(yōu)化和接地氣的施工方案。

3）施工難點展示

在對BIM模型的基礎上，加上時間維度（導入進度計劃），就可以生成4D施工模擬，從而正確反映整個工程及關鍵節(jié)點的施工流程和工況。

4）協助進度管理

將現場施工進度信息如實加入BIM模型中，就可以在三維場景中直觀顯示實際進度與計劃進度之間的實際差異，從而及時調整人機料的數量達到優(yōu)化進度的目的。

3 BIM技術在某碼頭建設中的應用

3.1 Autodesk Revit建模

BIM三維模型的建立是碼頭項目所有工作的基礎。本項目中利用Autodesk Revit的建筑、結構、電氣三個專業(yè)系列軟件進行基礎建模。Revit為BIM的建模提供了豐富的編輯命令，可以按照設計思路修改添加模型的各種信息。建模完畢后，將Revit設計模型導入Navisworks中，并通過Navisworks展示模型。碼頭三維模型如圖2所示。

圖2　碼頭在Navisworks中的效果

3.2 在碼頭設計階段的應用

1）利用多維和動態(tài)的BIM三維模型就設計方案與建設單位充分溝通。包括碼頭水工結構、設備平面布置、管道工藝流程及電控等專業(yè)的三維展示，充分吸收建設單位建議。

2）方案階段的模型轉到施工圖設計階段的過程，是總平面、水工、油工藝及其他輔助專業(yè)協同的過程，基于同一個模型進行設計，實時進行專業(yè)間的條件檢查，避免疏漏，提高設計質量。

3）由于BIM的設計成果包含大量信息，確保信息模型的唯一性（見圖3），為后續(xù)采購和施工打下堅持基礎。

圖3　信息模型舉例（壓縮空氣罐）

4）碰撞檢查。利用Navisworks進行硬碰撞和碰撞檢查（Clash Detective功能，圖4），從而減少后續(xù)施工中的設計變更，保證項目實施的流暢性。

圖4　管線與鋼結構的膨脹檢查

3.3 在設備采購階段的應用

因BIM技術的信息計量性，可以將大量與工程相關的信息數據化為工程設備采購提供精準支撐。借助這些信息進行時空維度、構配件設備類型等的匯總、拆分和對比分析，時刻把握對設備采購成本的控制。

3.4 在碼頭施工階段的應用

1）BIM技術在碼頭施工階段，可以將Project或者P6等項目管理軟件導入Navisworks，從而實現碼頭動態(tài)的四維的施工組織與施工進度模擬，同時分專業(yè)和分階段進行工程量統計，方便提出采購計劃和資金使用計劃。

2）在項目開工前，可以利用BIM三維模型進行關鍵工序的模擬，避免施工過程中出現錯誤造成工期延誤、質量安全風險等。圖5以水工結構施工中底模鋪設為例演示BIM的作用。

圖5　水工施工中底模鋪設BIM演示

3）BIM技術很好的解決了目前普遍存在的設計圖紙設計深度不足的問題，從微觀角度，BIM模型涵蓋了項目的重要信息，同時可以做出更直觀的石化工藝管線綜合排布和定位，較好的實現了水運工程精細化施工的目標。

3 結論與展望

本文通過一個EPC石化碼頭實例，闡述了利用BIM技術輔助管理EPC石化碼頭項目實施的可行性。在設計階段，實現了各專業(yè)之間的協同設計和碰撞檢查，實現了設計方案的優(yōu)化，同時實現了施工的可視化指導。在采購階段，BIM技術實現了A碼頭采購管理的精準，確保了采購成本控制和施工順利進行。在施工階段為施工單位提供了施工動態(tài)模擬，從而克服了碼頭的施工難點，確保了工期和質量目標。后續(xù)，BIM模型將為碼頭運行方提供更好的運營維護管理。

The Application Research on BIM Technology in An EPC Petrochemical Terminal Project

Ba Te， Ma Yuzhu
（CCCC First Harbor consultants Co.， Ltd.， Tianjin 300222， China）

This article from the EPC contract of petrochemical terminal management difficulties， the introduction of BIM technology into the management and control of the project. Based on the analysis of characteristics of a petrochemical terminal case， the potential application of BIM technology in the identification of EPC petrochemical wharf project， which has obtained a better effect in practical application.

BIM； EPC； petrochemical terminal project

U655.2

A

1004-9592（2016）03-0070-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160318

2016-04-28

巴特（1982-），男，工程師，主要從事水運工程EPC管理工作。

［1]劉文平， 郭紅領. BIM在EPC公路工程中的應用模式研究［J］. 建筑經濟， 2014， 9: 31.