国电荥阳超低排放改造项目的BIM应用

豆志远 杜翟峰 田长有 陈英权

国电荥阳煤电一体化有限公司2X600MW机组烟气超低排放脱硫改造工程项目，项目工期紧，作业环境复杂。为保证施工质量，缩短工期，最大限度地避免返工和材料浪费，荥阳电厂脱硫改造项目与BIM建模小组合作，将该项目建造、运营过程中重要方案的沟通、讨论、决策都在可视化状态下进行。

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技术与脱硫吸收塔改造结合的意义

脱硫吸收塔改造是一项工期短、任务重且比较复杂的工程。近年来，随着环保压力越来越大，脱硫改造也逐渐进入高峰期。但是，由于脱硫吸收塔改造建设场地受限，施工难度倍增。因此，如何在较小空间内安全稳定、合理有序、保质保量保工期的施工已经成为研究的重点和难点。BIM技术的引入能够为现场施工提供一个三维仿真场景，综合考虑现场相关数据，模拟施工过程，预判存在的问题，优化施工方案，并将施工中的重难点提前向施工人员进行重点交底，在保证施工质量、缩短工期的同时，节省了人力、物力。本文以660MW机组脱硫吸收塔为例，针对如何在较短的停机时间内，安全可靠地完成脱硫系统的脱硫吸收塔改造，优化管道施工、大件吊装施工方案，期望能够为脱硫系统脱硫吸收塔改造技术革新工作提供一定的参考与指导。

BIM技术在脱硫吸收塔改造中的应用情况

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。

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。在国电荥阳2X660MW脱硫吸收塔改造中改造中，BIM技术有以下应用：

施工组织设计 荥阳脱硫超低排放二号机组改造施工前期，BIM建模小组已严格按照设备建筑图纸及场地规划设计图纸，将二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。为二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，可以根据施工模拟和进度模拟，从而确定合理的施工方案和工期以指导施工，實现成本控制。

三维技术交底 在现场施工中，大型复杂的工程向工人技术交底时，往往难以让工人准确理解技术要求，利用BIM技术可以实现可视化的施工技术交底。技术人员通过模型实现向施工人员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。

管道施工中的应用

碰撞检测 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。

施工过程中相关各方有时需要付出巨大的代价来弥补由设备管线碰撞等引起的拆装、返工和浪费。建模小组首先通过Bentley公司BIM 模型软件将全场的各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，通过三维模拟可以直观地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，优化施工方案，带来明显的效益提升。

管道单线图和材料统计 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。 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，为工艺管线及附件的工程量统计、预算、造价分析和管理带来极大的便利。软件导出的管道ISO图及生成的材料清单，详细列明各材料对应的尺寸、公称压力、数量或长度等信息，大大提高了工作效率，节省了大量的人力物力。

吊装模拟 在2号机组净烟道吊装方案编制过程中，涉及老烟道的拆除和新烟道的吊装，作业空间环境复杂，场地狭小，给大型机械施工造成了很大的困难，吊装工作很难开展，首先通过BIM软件以1：1的比例布置吊车模型。

根据吊装仿真模拟平台和规划完成的吊装方案，根据吊车实际吊装工况，综合考虑现场相关数据，模拟吊装过程从而生成吊装过程模拟动画，使各个吊装方案生成的BIM动画演示可以真实地反映吊装施工情况。

在动画模拟过程中，某个时刻发生了物体之间的碰撞冲突时，记录相关空间和时间坐标信息，以便继续调整施工方案。当吊装施工方案全过程仿真模拟无误后，即可以确定吊装方案，保证吊装方案可行性、准确性和安全性。由此可见，引入BIM 技术的施工仿真模拟平台将更加科学合理、高效直观。

进度管控 BIM技术可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，可以用模型形象地反映出工程实体的实况，精确统计出各步工作的实际数据。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，施工方、监理方、业主方都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少施工质量问题、安全问题，减少返工和整改。

BIM技术涵盖了项目的整个生命周期，运用BIM技术能够在精确计划、精确施工、提升效益方面发挥巨大作用，这为绿色设计和环保施工提供了强大的数据支持，既提高了项目的建造品质，又为项目节约了大量的资源。

从短期来说，它能使工程更快、更省、更精确，使各工种配合得更好，减少了图纸的出错风险，大大提高设计乃至整个工程的质量和效率。

从长远来说，它不断提供质量高、可靠性强的信息来使建筑和设备的运作、维护和设施管理能更好地运行，持续地节约了成本。

BIM技术在施工现场的运用无疑将带来施工业界的一场大革命，这也是未来我们要持续不断的研究和努力方向。