胡保濤
(中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部,云南 昆明650032)
BIM是英文Building Information Modeling的縮寫,中文一般譯為建筑信息模型。BIM是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ),進(jìn)行建筑模型的建立,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點。
1.2.1 可視化
傳統(tǒng)圖紙中,通過線條表達(dá)構(gòu)件的信息,但其真正的外觀等狀況就需要識圖的人憑借自己的經(jīng)驗和技能去想象。BIM可視化就是將傳統(tǒng)的線條模型轉(zhuǎn)換成三維立體模型,讓人們很直觀的看到模型構(gòu)件其真實物理三維狀態(tài)。真正實現(xiàn)“所見即所得”的視覺感官設(shè)計。
1.2.2 協(xié)調(diào)性
傳統(tǒng)設(shè)計中,一個建筑項目通常按專業(yè)進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計,然而各個專業(yè)在根據(jù)自己專業(yè)的特點設(shè)計時往往出現(xiàn)溝通協(xié)調(diào)不到位的情況。這樣就容易導(dǎo)致在后續(xù)施工過程中出現(xiàn)很多弊病。這時無論是監(jiān)理、業(yè)主還是施工單位無不為此奔波協(xié)調(diào)。BIM協(xié)調(diào)性特點體現(xiàn)在其可在設(shè)計階段利用三維設(shè)計時的碰撞檢查功能,提前協(xié)調(diào)清楚各專業(yè)沖突。當(dāng)然各專業(yè)設(shè)計師還可通過其三維物理幾何狀態(tài)與周圍環(huán)境的相互影響關(guān)系中適當(dāng)調(diào)整其位置、大小及選材等問題,避免后期施工中需要二次設(shè)計等問題出現(xiàn)。
1.2.3 模擬性
隨著時代和科技的不斷發(fā)展,建筑領(lǐng)域也發(fā)生著翻天覆地的變化。設(shè)計不僅完成了從2D到3D的跨越,現(xiàn)在更是實現(xiàn)3D到4D甚至是5D的偉大跨越,在原本的三維模型的基礎(chǔ)上,附加時間維度和資金。這樣就能更加接近實際的完成各種模擬試驗,使得模擬效果更能讓人們所接受。
1.2.4 優(yōu)化性
在日常的施工過程中,我們通常希望通過優(yōu)化設(shè)計來提升工藝質(zhì)量和觀感質(zhì)量,而BIM的優(yōu)化性特點就能很輕松的解決這個難題。在BIM三維模型中,我們可以根據(jù)直觀的視覺體驗直接開始我們的優(yōu)化設(shè)計,從根源上減少返工可能性。我們可以通過修改構(gòu)件的空間位置、形態(tài)大小、材質(zhì)樣式等來促使排列整齊,布置美觀。
1.2.5 可出圖性
運用BIM技術(shù),還可以對建筑物的平面、立面、剖面、詳圖等進(jìn)行出圖。除此之外,對于一些訂制的構(gòu)件,BIM技術(shù)也可以輕松出圖。
兩河口水電站安裝有6臺單機容量為500 MW的水輪發(fā)電機組,總裝機容量3 000 MW,每臺水輪機蝸殼有25個管節(jié)需現(xiàn)場掛裝、焊接,其中16個管節(jié)需要現(xiàn)場組裝,3個湊合節(jié)需現(xiàn)場配割,總重量約為324.8 t。2臺機組蝸殼安裝間隔不到1個月,為確?,F(xiàn)場安裝質(zhì)量、安全文明施工可控,確保施工進(jìn)度按期或提前完成,各個環(huán)節(jié)都應(yīng)充分考慮。
在蝸殼掛裝工作準(zhǔn)備階段,充分考慮蝸殼安裝各工序作業(yè)內(nèi)容及需使用到的工器具,利用BIM技術(shù)制定出一套較完善的蝸殼安裝技術(shù)方案,其中主要包括材料設(shè)備需求清單、技術(shù)要求、各工序流程動畫、文明施工布置等內(nèi)容。按照材料設(shè)備清單提前進(jìn)行采購,防止設(shè)備材料供應(yīng)不及時產(chǎn)生的工期延誤等問題。
為快速安裝蝸殼各管節(jié),確保蝸殼掛裝、焊接、支撐割除、水壓試驗等各工序的質(zhì)量和安全,可利用BIM技術(shù)做蝸殼安裝施工平臺等的三維仿真施工布置規(guī)劃。在座環(huán)下環(huán)板面搭設(shè)下施工平臺,在座環(huán)法蘭面安裝上施工平臺,上平臺上放置溫控儀設(shè)備和部分焊機,下平臺主要布置焊機、軸流風(fēng)機、空壓機等設(shè)備。蝸殼安裝外圍采用腳手架、安全網(wǎng)等做安裝安全通道及防護(hù)措施。各平臺、通道、安全防護(hù)示意如圖1所示。
為保證工程質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)完成,在蝸殼掛裝前通過BIM技術(shù)進(jìn)行三維技術(shù)交底,三維技術(shù)交底工作除了讓作業(yè)人員明確現(xiàn)場蝸殼安裝各尺寸要求及安裝焊接工藝要求外,還需通過蝸殼掛裝順序動畫重點強調(diào)對稱掛裝,讓作業(yè)人員嚴(yán)格按照方案執(zhí)行,以此保證已安裝好的座環(huán)方位尺寸不偏移。
在眾多水電站蝸殼安裝中都會出現(xiàn)各種施工問題,如蝸殼掛裝尺寸偏差,輔機管路與蝸殼接口對接錯位,安裝器械無法正常使用等,經(jīng)過大量的分析研究顯示,此類問題多是由于蝸殼支墩形狀或尺寸不合適,安裝過程缺乏整體考慮,設(shè)計缺乏多角度考慮等原因所致。其在常規(guī)的二維平面設(shè)計中很難遇見,但是通過BIM制作數(shù)字三維模型,在三維狀態(tài)下考慮各方面施工訴求就變得較為簡易了。另外,通過碰撞檢驗的方式,可檢查各項尺寸是否對其他設(shè)備產(chǎn)生影響,在施工前就可及時的發(fā)現(xiàn)或規(guī)避問題。利用BIM技術(shù)在工程實施前對作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行風(fēng)險分析,方案優(yōu)化,可大大降低返工率和減少安裝材料浪費,最大程度的降低安裝工期和安裝成本。
兩河口水電站蝸殼安裝工期較短,因此不可避免的出現(xiàn)了2臺機組蝸殼同時安裝的情況。這種情況下,通過BIM技術(shù)制定出一套符合合同工期,同時又能很好的協(xié)調(diào)好2臺水輪機蝸殼安裝的進(jìn)度計劃來指導(dǎo)現(xiàn)場施工進(jìn)度是十分有必要的。按照以往水電站機電施工經(jīng)驗,并結(jié)合本電站自身特點,利用BIM技術(shù)做出蝸殼模型和廠房安裝環(huán)境后,給模型賦予時間維度,令每一節(jié)蝸殼、每一條焊縫都有一個合理的施工時間,在完成時間進(jìn)度編制后,開始施工動態(tài)模擬,真實的再現(xiàn)蝸殼安裝場景,通過觀察研究暴露出各種可能出現(xiàn)的情況。模擬中,注重將安裝中的各項資源利用調(diào)配到最高效狀態(tài),如橋機的使用,調(diào)整好2臺蝸殼安裝的配合度,利用其中1臺蝸殼安裝的焊接、調(diào)整或者加溫時間,來進(jìn)行另外1臺蝸殼的掛裝吊運,待其具備掛裝新的蝸殼管節(jié)的時候又返回去繼續(xù)吊運新蝸殼,然后另外1臺蝸殼開展調(diào)整、加溫、焊接工作。極大的提高橋機利用率,減少機械浪費。同時,在機械的高效配合及帶動作用下,各項工器具和人力資源的生產(chǎn)效率也會得到極大的提升。生產(chǎn)效率得到提升,相應(yīng)的安裝工期也將大大縮減。利用施工動態(tài)模擬對進(jìn)度計劃進(jìn)行實際可行性研究分析,最后甄別出一份具有實際指導(dǎo)現(xiàn)場施工意義的進(jìn)度計劃。
在蝸殼安裝中,將現(xiàn)場安裝進(jìn)度、人員投入、材料使用情況等信息及時反饋至計算機蝸殼安裝進(jìn)度模擬系統(tǒng)里,這樣也可及時對模擬的進(jìn)度計劃做出合理調(diào)整,使之更貼合實際。對不符合進(jìn)度要求的工序也可指導(dǎo)其完成進(jìn)度糾偏的工作。借助BIM技術(shù)反映的進(jìn)度信息、材料數(shù)量來不斷的調(diào)整和強化生產(chǎn)管理工作,為后續(xù)4臺水輪機蝸殼安裝提供借鑒,以提高資源使用效率,指導(dǎo)成本管控重點。這樣通過不斷的雙向反饋,不斷優(yōu)化蝸殼的各項安裝工序,最后指導(dǎo)現(xiàn)場順利實施6臺蝸殼的安裝工作,并形成一份成熟的蝸殼安裝標(biāo)準(zhǔn)工藝指導(dǎo)。
通過BIM技術(shù)的協(xié)同管理,可不斷優(yōu)化蝸殼安裝過程工序,加快蝸殼安裝進(jìn)度,從而大大的縮短了蝸殼安裝施工工期。另外,在蝸殼安裝準(zhǔn)備階段,利用BIM技術(shù)的三維可視性可對現(xiàn)場可能出現(xiàn)的問題實施規(guī)避或改進(jìn)。通過碰撞檢查,檢驗出安裝方案不合理的地方,找出問題根源,及時對問題進(jìn)行處理,避免在后期因現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題不及時導(dǎo)致的停工或其他糾紛。這樣蝸殼安裝一直保持高效率,“零”問題的狀態(tài),將為整個工程項目節(jié)約大量工期。BIM技術(shù)的運用也將幫助蝸殼安裝減少大量的資源浪費,從而減少成本投入,幫助企業(yè)形成較優(yōu)越的競爭力。
BIM技術(shù)在參與蝸殼安裝協(xié)同管理的同時,不僅會考慮安裝質(zhì)量、安裝技術(shù)措施,還會考慮安全環(huán)保、文明施工等方面。在蝸殼安裝前對施工布置進(jìn)行規(guī)劃,確定好腳手架位置、安全網(wǎng)的鋪設(shè),安全通道的設(shè)置,各種工器具的擺放等等。運用BIM技術(shù)在三維狀態(tài)中建立一個安全得到保障、設(shè)施布置完備、現(xiàn)場布置美觀的安裝作業(yè)面。不斷的在管理中進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),努力實現(xiàn)蝸殼安裝精品工程。
隨著時代的發(fā)展,BIM技術(shù)正以其強大的功能滲透到工程建設(shè)的方方面面,如結(jié)構(gòu)設(shè)計、機電設(shè)計、工程算量、施工管理、裝飾應(yīng)用等。但在水電站建設(shè)領(lǐng)域的BIM技術(shù)應(yīng)用仍有很大缺口,特別是水電站機電運用。電站機組輔機管路安裝、電氣安裝、設(shè)備布置等問題極大的影響著水電站發(fā)電效率,但其每一項工作都非常復(fù)雜,工作量都極其繁重。因此,我們應(yīng)當(dāng)加大新技術(shù)研究力度,積極推廣BIM技術(shù)研究成果,從而提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,提升工程質(zhì)量。