楊 歆

岳陽(yáng)長(zhǎng)嶺煉化方元建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司 湖南岳陽(yáng)414000

大型廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備如何安排進(jìn)場(chǎng)順序、就位路線及孔洞預(yù)留一直是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)， 它一方面影響設(shè)備及后續(xù)專業(yè)安裝的進(jìn)度， 另一方面也影響了土建外墻施工進(jìn)度。

隨著國(guó)家和整個(gè)建筑業(yè)對(duì)BIM 技術(shù)越來(lái)越重視，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)的數(shù)學(xué)建模、 受力分析和碰撞試驗(yàn)，能夠在施工前對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、施工組織安排進(jìn)行前瞻性的優(yōu)化。 利用BIM 技術(shù)的一系列優(yōu)勢(shì)功能，可提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，整合出經(jīng)濟(jì)、高效、安全、合理的解決方案［1-6］。

BIM 技術(shù)同樣可以應(yīng)用在廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝中，通過(guò)廠房構(gòu)筑物的建模，分析設(shè)備重量尺寸以及周邊吊車站位等施工環(huán)境，尋找出最經(jīng)濟(jì)、高效、安全、 合理的施工安排， 優(yōu)化外架及樓板吊裝孔洞的預(yù)留。 以下通過(guò)BIM 技術(shù)對(duì)某催化裂化催化劑廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝就位的施工組織優(yōu)化， 展示了其在廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝優(yōu)化中的優(yōu)勢(shì)， 以對(duì)其他廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝提供借鑒。

1 多層多類型設(shè)備安裝的案例分析

1.1 項(xiàng)目實(shí)施背景

某催化裂化催化劑廠房共計(jì)4 層， 結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架及部分鋼結(jié)構(gòu)，建筑面積為4771m2，廠房占地2138m2，建筑高度為30.7m。廠房?jī)?nèi)設(shè)備共有185臺(tái)套，包括機(jī)泵、風(fēng)機(jī)、塔、反應(yīng)釜、焙燒爐、提升機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等通用和成套設(shè)備， 有整體到貨設(shè)備也有現(xiàn)場(chǎng)組裝設(shè)備，有廠家制作設(shè)備也有現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制設(shè)備，具體平面布置見圖1。 其中最高的設(shè)備噴霧干燥塔直徑10.5m、高度32m；最長(zhǎng)的設(shè)備焙燒爐和帶式過(guò)濾機(jī)，長(zhǎng)度分別為29m 和24m。 廠房北側(cè)毗鄰罐區(qū)，東側(cè)緊挨尾氣吸收框架，西側(cè)靠近系統(tǒng)管廊，現(xiàn)場(chǎng)吊裝場(chǎng)地狹小。

1.2 廠房?jī)?nèi)設(shè)備安裝重難點(diǎn)分析

根據(jù)上述施工背景， 可以發(fā)現(xiàn)本廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝主要有以下特點(diǎn)：

（1） 吊裝場(chǎng)地狹小，吊裝作業(yè)面無(wú)法全面展開。 本廠房北側(cè)毗鄰罐區(qū)，東側(cè)緊挨尾氣吸收框架，西側(cè)靠近系統(tǒng)管廊，僅南側(cè)具備大型起重設(shè)備作業(yè)條件。

圖1 催化裂化催化劑廠房平面布置圖

（2） 本廠房核心設(shè)備噴霧干燥塔直徑10.5m、高度32m，為現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制設(shè)備分三段吊裝，充分利用每段吊裝的空閑時(shí)間吊裝其他設(shè)備，將大大節(jié)約吊裝成本，減少其余起重設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)臺(tái)班。

（3） 各樓層設(shè)備復(fù)雜且密集，需要統(tǒng)籌分析外墻預(yù)留孔洞的設(shè)置，盡可能用最少預(yù)留外架孔洞，保證各樓層設(shè)備的安裝及外架腳手架安全。

（4） 成套現(xiàn)場(chǎng)組裝設(shè)備需要占用大量的場(chǎng)地進(jìn)行組裝。 例如帶濾機(jī)由于到貨多為散件，現(xiàn)在組裝施工占用空間較大，嚴(yán)重影響周邊設(shè)備的就位順序。

（5） 跨樓層設(shè)備受結(jié)構(gòu)梁影響無(wú)法從側(cè)面吊裝就位。 如塔T8004 高度14m，為整體到貨設(shè)備，設(shè)備跨越了二、三層。 受結(jié)構(gòu)梁的制約，設(shè)備無(wú)法從側(cè)面吊裝就位。

（6） 跨距較大的長(zhǎng)條形設(shè)備需要預(yù)留足夠的回轉(zhuǎn)空間。 如焙燒爐由于其筒體、上下爐膛均為長(zhǎng)條形，需要在外部預(yù)留足夠的回轉(zhuǎn)空間以便將其拉入廠房。

1.3 根據(jù)重難點(diǎn)及BIM 建模分析， 確定設(shè)備安裝順序及預(yù)留孔洞設(shè)置

針對(duì)上述的重點(diǎn)、 難點(diǎn)， 將廠房逐層分解， 進(jìn)行BIM 建模，分析設(shè)備尺寸、梁板柱和鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)位置，最終確定了設(shè)備安裝的順序及預(yù)留外架孔洞位置。

（1） 針對(duì)吊裝場(chǎng)地狹小，吊裝作業(yè)面無(wú)法全面展開的問(wèn)題，通過(guò)BIM 建模發(fā)現(xiàn)，裂化劑廠房西段設(shè)備多集中南側(cè)且北側(cè)多為操作室， 無(wú)法設(shè)置預(yù)留外架吊裝孔洞；再通過(guò)碰撞線路優(yōu)化分析，最終確定了9 個(gè)預(yù)留外架孔洞（每層3 個(gè)，具體位置如圖2 所示）。 同時(shí)，考慮到外架恢復(fù)施工的組織將預(yù)留孔洞設(shè)置在同一立面上。

（2） 針對(duì)廠房中部核心設(shè)備噴霧干燥塔吊裝的大型起重設(shè)備（280t 履帶吊），為了充分利用每段吊裝的空閑時(shí)間， 一方面將南側(cè)外架預(yù)留吊裝孔洞設(shè)置在中部?jī)蓚?cè)（見圖2），以縮短吊車的移位轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間；另一方面將廠房東側(cè)已模塊拼裝的尾氣吸收單元鋼框架就位，利用模塊安裝縮短尾氣吸收單元鋼結(jié)構(gòu)施工周期。

（3） 針對(duì)各樓層設(shè)備復(fù)雜密集問(wèn)題，將廠房逐層分區(qū)域進(jìn)行分解并BIM 建模，分析設(shè)備尺寸、梁板柱和鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)位置，按照先里后外、先大后小的原則，進(jìn)行安排。 例如三層西側(cè)12 臺(tái)反應(yīng)釜的安裝就是先內(nèi)側(cè)的設(shè)備就位，再完成預(yù)留孔邊鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備的安裝（圖3）。

（4） 針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)組裝的大型成套設(shè)備，通過(guò)與廠家及時(shí)溝通，將其第一批運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，并優(yōu)先將支座、輸送帶等機(jī)械部分完成組裝。 其余電控、氣動(dòng)部分由于施工內(nèi)容少、占用場(chǎng)地小，需現(xiàn)場(chǎng)用電、工業(yè)風(fēng)具備條件后方可施工等原因， 可以待后續(xù)開展且不影響其余設(shè)備和專業(yè)的施工。 本廠房?jī)?nèi)兩臺(tái)帶濾機(jī)就在第一批設(shè)備到貨，當(dāng)時(shí)立即組織進(jìn)行機(jī)械部分安裝，從而減少了對(duì)周邊設(shè)備安裝的影響（圖4）。

圖2 催化裂化催化劑廠房預(yù)留外架孔洞示意圖及現(xiàn)場(chǎng)圖

圖3 三層反應(yīng)釜區(qū)域設(shè)備安裝就位示意圖

圖4 帶濾機(jī)機(jī)械部分組裝

圖5 預(yù)留屋面確保T8004 就位

（5） 針對(duì)跨樓層設(shè)備受結(jié)構(gòu)梁影響無(wú)法從側(cè)面吊裝就位的問(wèn)題，由于與廠家溝通無(wú)法分段到貨，對(duì)此及時(shí)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通， 對(duì)上方屋面進(jìn)行預(yù)留以便塔T8004 可以從上部吊入。 最終通過(guò)280t 履帶吊完成了該設(shè)備的吊裝就位（圖5）。

（6） 針對(duì)跨距較大的長(zhǎng)條形設(shè)備，如焙燒爐等設(shè)備需要預(yù)留足夠的回轉(zhuǎn)空間。

通過(guò)充分考慮上述情況及BIM 分析結(jié)果，最終確定了設(shè)備安裝順序。

1.4 施工實(shí)施成效

根據(jù)上述施工安排，現(xiàn)場(chǎng)185 臺(tái)套設(shè)備最終在40d全部完成了安裝就位， 一方面降低了對(duì)后續(xù)工藝管道等專業(yè)施工的影響，另一方面減少了對(duì)外架的影響，將設(shè)備安裝對(duì)外墻施工的影響降到了最低。

2 研究討論

通過(guò)上述案例，可以看出BIM 技術(shù)能夠直觀地利用廠房構(gòu)筑物建模， 分析設(shè)備尺寸對(duì)建筑和周邊吊車站位的影響干涉， 但對(duì)于廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備的安裝還需要一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)籌分析過(guò)程。 統(tǒng)籌分析具體原則可以歸納如下：

（1） 結(jié)合周邊吊車站位環(huán)境影響，盡可能地降低外架預(yù)留孔洞的設(shè)置，且孔洞要在同一立面，這樣可以縮短外架拆除及恢復(fù)周期， 進(jìn)而將其對(duì)外墻施工的影響降到最低。

（2） 整合吊車資源，合理利用大型起重機(jī)械的空閑時(shí)間，減少各類起重設(shè)備的進(jìn)出場(chǎng)臺(tái)班，從而節(jié)約施工成本。

（3） 設(shè)備就位順序遵循“先里后外，先大后小”的原則。

（4） 現(xiàn)場(chǎng)組裝的大型成套設(shè)備由于安裝周期長(zhǎng)、安裝占地較大，要與周邊設(shè)備合理搭接施工周期，越早進(jìn)場(chǎng)越好。

（5） 跨樓層設(shè)備如無(wú)法分段到貨，就需要經(jīng)設(shè)計(jì)核算是否能夠預(yù)留上部空間或預(yù)留結(jié)構(gòu)梁。

（6） 針對(duì)跨距較大的長(zhǎng)條形設(shè)備需要預(yù)留足夠的回轉(zhuǎn)空間。

3 結(jié)論

BIM 技術(shù)通過(guò)廠房構(gòu)筑物的建模， 分析碰撞干涉的影響， 從而為廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝提供詳細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐；再通過(guò)對(duì)進(jìn)度、質(zhì)量、費(fèi)用、安全等角度綜合統(tǒng)籌分析的方法，最終確定經(jīng)濟(jì)、高效、安全、合理的施工方案。

隨著國(guó)家對(duì)BIM 技術(shù)的推廣， 它已經(jīng)成為一種重要而可行的施工組織數(shù)據(jù)支撐方法，通過(guò)與綜合統(tǒng)籌分析方法結(jié)合，能夠解決各類施工難題，這也為廠房?jī)?nèi)多層多類型設(shè)備安裝優(yōu)化提供了一種切實(shí)可行的方法。