孫申基

(金川集團工程建設(shè)有限公司 ,金昌 737100)

某集團濕法冶煉廠房,重腐蝕溶液管道共計23 000 m,其中鋼襯膠管道達(dá)17 000 m,包括除鐵、除銅、除鋅、碳酸鎳等七個系統(tǒng),是建廠以來工藝管道最多,工藝最為復(fù)雜的濕法冶煉工藝系統(tǒng)。為便于工藝系統(tǒng)管理,按照規(guī)定的管道標(biāo)識色,對不同性質(zhì)的介質(zhì)管道涂刷相應(yīng)的管道標(biāo)識色進行標(biāo)識,如圖1所示。傳統(tǒng)施工工藝是先利用CAD計算工程量,確定非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的具體長度后進行制作,最后進行管道現(xiàn)場安裝。然而,該濕法冶煉廠房的施工工期緊迫,若采用傳統(tǒng)工藝,存在工期長,質(zhì)量控制難度大,施工成本高等諸多問題,對工程的安全施工、成本控制、質(zhì)量控制等可能造成嚴(yán)重的影響。為解決上述問題,針對大型濕法冶煉廠房襯膠管道的施工,筆者介紹了應(yīng)用BIM技術(shù)和工廠預(yù)制方式相結(jié)合的方式,減少管道預(yù)裝配施工環(huán)節(jié),并實現(xiàn)工廠化預(yù)制管道防腐蝕襯膠。以期為今后同類項目實現(xiàn)可視化,可預(yù)先精確測量、模擬施工等提供技術(shù)參考,以保障類似工程安全、高效、優(yōu)質(zhì)地完成。

圖1 濕法冶煉廠房的防腐蝕襯膠管道系統(tǒng)Fig.1 Wet smelting plant anti-corrosion rubber lined pipeline system

1 傳統(tǒng)襯膠管道的施工工藝

傳統(tǒng)襯膠管道施工工藝一般包括管道預(yù)裝配、拆除、襯膠、二次安裝。

由于襯膠管道工藝條件所限,必須將鋼管加工成約2 m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié),在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)兩端、彎頭、三通、變徑兩端焊接法蘭,進行預(yù)裝配,不足部分進行測量后加工制作非標(biāo)準(zhǔn)節(jié),用焊有法蘭的非標(biāo)準(zhǔn)短節(jié)進行連接,此過程即為管道預(yù)裝配。

將預(yù)裝配的管道拆除后,進行編號,集中送至工廠進行襯膠工藝作業(yè)。

管道襯膠前,須進行表面處理,應(yīng)用噴砂法除去管道表面鐵銹污物等雜質(zhì),噴砂處理后的表面用溶劑清洗,并在8 h內(nèi)涂刷一遍膠液;控制環(huán)境溫度不低于15℃,濕度不大于80%。襯膠黏合時操作環(huán)境溫度應(yīng)控制在20～30 ℃。經(jīng)檢查合格的襯膠管道停放24 h后進行硫化[1-2]。

二次安裝是將襯好膠的管道進行二次裝配安裝。

2 BIM技術(shù)的作用

建筑信息化模型(Building Information Modeling,BIM)技術(shù)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),建立的建筑模型,通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息,它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點。BIM技術(shù)在民用建筑施工中應(yīng)用較為廣泛。由于工業(yè)項目工藝系統(tǒng)復(fù)雜,涉及專業(yè)多,BIM技術(shù)在工業(yè)項目中應(yīng)用的成功案例較少。但其突出的優(yōu)勢,對工業(yè)項目建設(shè)的進度、成本控制、質(zhì)量和施工組織等具有很大的幫助,例如利用三維建模渲染,將二維平面轉(zhuǎn)化成三維立體模型,輔助渲染效果,可直觀看到項目整體的三維效果,提高施工效率。此外,通過模擬項目施工全過程,可合理組織人力、材料、機械等資源投入,有利于提高資源利用效率和施工進度。

3 BIM技術(shù)在濕法冶煉廠管道安裝中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在防腐蝕襯膠管道施工中的應(yīng)用

在大型濕法冶煉系統(tǒng)中,大量工藝管道輸送的介質(zhì)均具有腐蝕性,因此,管道防腐蝕襯里施工是工藝管道系統(tǒng)施工的關(guān)鍵工序,大型濕法冶煉廠防腐蝕襯膠管道的工程量大,采用傳統(tǒng)施工工藝,會造成大量的人力成本支出,同時影響工期。采用BIM技術(shù)模擬管道預(yù)拼裝全過程,可自動計算管道標(biāo)準(zhǔn)節(jié)及非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的工程量,在工廠進行管道管道防腐蝕襯膠施工,避免了傳統(tǒng)施工模式中現(xiàn)場預(yù)拼裝施工工序和高空作業(yè)頻次,節(jié)約作業(yè)時間。

3.2 BIM技術(shù)在工業(yè)管線系統(tǒng)安裝中的優(yōu)勢

將基于BIM技術(shù)的三維管線綜合應(yīng)用于工業(yè)項目可以解決傳統(tǒng)管線綜合施工方法遺留的諸多問題。BIM技術(shù)的三維可視化特性使機電安裝工程在施工的全程都更易于溝通和操作,同時融入施工進度的時間軸和施工全過程造價管理,不僅提高了施工質(zhì)量和效率,同時對項目成本實現(xiàn)了全過程控制。

3.3 BIM技術(shù)的碰撞檢測優(yōu)勢

大型濕法冶煉廠管道系統(tǒng)龐大復(fù)雜,不僅包含除銅、除鐵、除鋅、碳酸鎳等工藝管道系統(tǒng),還有水系統(tǒng)、強弱電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等,多個系統(tǒng)在廠房內(nèi)按照管線布置原則進行布設(shè)。施工單位常用二維圖紙進行管線綜合協(xié)調(diào),不僅任務(wù)量大,隱藏問題與碰撞矛盾難以徹底暴露[3]。

某6萬噸/年鎳電解工程采取“單專業(yè)單系統(tǒng)”的方式建立模型,包括結(jié)構(gòu)、設(shè)備、工藝管道、暖通、電氣、給排水等多個專業(yè)。同時將工業(yè)管道系統(tǒng)劃分成多個子系統(tǒng),利用revit軟件進行建模。為保證模型的整體性,在碰撞分析前利用BIM技術(shù)對模型進行整合,并檢查調(diào)整,運行軟件進行碰撞檢測,從多方位、多角度、多接口觀察碰撞情況,給出合理的調(diào)整判斷[3]。

碰撞檢查分專業(yè)內(nèi)碰撞檢查和專業(yè)間碰撞檢查,對某6萬噸/年鎳電解工程結(jié)構(gòu)專業(yè)和工藝管道專業(yè)間碰撞的其中一處檢測結(jié)果進行建模,結(jié)構(gòu)梁與防腐蝕襯膠管道發(fā)生碰撞,根據(jù)信息提示,碰撞檢測信息134條,與設(shè)計院溝通后,對其結(jié)構(gòu)或管道標(biāo)高走向進行調(diào)整,優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式和管道布置,在節(jié)省大量時間的同時,節(jié)約了成本。

3.4 BIM技術(shù)在可視化技術(shù)交底中的應(yīng)用

大型工業(yè)廠房工程體量大且復(fù)雜,涉及的專業(yè)多,管線排布交錯復(fù)雜,很容易出現(xiàn)管線與管線或管線與結(jié)構(gòu)之間的碰撞,給施工帶來很多不利影響,造成返工和浪費的現(xiàn)象,甚至帶來安全和質(zhì)量隱患[4]。利用BIM技術(shù)應(yīng)用軟件中創(chuàng)建的模型做好可視化技術(shù)交底,可以清晰直觀展示管道安裝的位置、標(biāo)高以及管道橋架上管道系統(tǒng)的類型和數(shù)量,使現(xiàn)場施工人員對二次設(shè)計意圖理解透徹,對施工進度和工程質(zhì)量都產(chǎn)生了有利影響。

3.5 BIM技術(shù)在物資準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用

大型濕法冶煉工程襯膠管道施工的組織難度大,各類閥門、法蘭、螺栓等用量大且采購周期長,若沒有精準(zhǔn)的材料計劃,將導(dǎo)致材料短缺,影響工程正常進行。利用BIM技術(shù)計算工程量和導(dǎo)出材料計劃,能夠精確完成材料提報。材料計劃的提出應(yīng)遵循以下原則。

(1)對彎頭、變徑、三通、非標(biāo)管段進行編碼,即相同型號管件為同一編碼,錄入到各子系統(tǒng)三維模型中,利用軟件統(tǒng)計各類管件的數(shù)量。按子系統(tǒng)逐一統(tǒng)計,實現(xiàn)快速精準(zhǔn)。

(2)結(jié)合三維模型進行材料核對。根據(jù)現(xiàn)場實際情況對設(shè)計藍(lán)圖進一步細(xì)化并詳盡解讀后獲得的三維模型具有實際指導(dǎo)意義,相關(guān)人員要認(rèn)真學(xué)習(xí)三維模型,以達(dá)到精準(zhǔn)計劃。

(3)在施工過程中,相關(guān)人員要深入施工現(xiàn)場,及時了解施工過程中的實際情況,一旦發(fā)現(xiàn)與藍(lán)圖或三維模型不相符的情況及時調(diào)整,做到早發(fā)現(xiàn),早糾正、早計劃、早采購,為工程的順利進行做好充足的物資準(zhǔn)備。

3.6 BIM技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用

腐蝕施工材料為易燃易爆的化工材料,管道制作安裝又必須進行焊接,管道安裝與防腐蝕施工交叉存在安全風(fēng)險,一旦存在不科學(xué)施工,易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。利用BIM技術(shù)模擬施工、科學(xué)安排工序,防腐蝕襯里工廠化制作與現(xiàn)場焊接作業(yè)避免了腐蝕施工與管道安裝的交叉作業(yè)。

4 結(jié)束語

大型濕法冶煉工藝襯膠管道的安裝施工工序復(fù)雜、安裝量大。應(yīng)用BIM建模,提高材料計劃的準(zhǔn)確性,管件的提前預(yù)制、襯膠將減少了現(xiàn)場預(yù)裝配、拆除、二次安裝的重復(fù)工序,節(jié)約了成本,縮短了施工工期。分區(qū)域作業(yè)減少了安全事故發(fā)生的概率,使施工過程的管理工作更加清晰明了。在大型濕法冶煉廠防腐蝕襯膠管道施工中應(yīng)用BIM技術(shù)可以使項目做到準(zhǔn)備充分,科學(xué)組織,為項目的安全、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟完成提供了技術(shù)保障。