BIM技术在裕华燃气锅炉厂房土建施工中的应用

张 伟 哲

(中国电建集团河北工程有限公司，河北 石家庄 050021)

0 工程概况

裕华燃气锅炉项目位于石家庄市市区南部，北侧为市区南三环.主厂房结构尺寸长79m，宽42.65m，包括锅炉房及辅助车间.建基面高程63.8m，上部框架结构，下部条形基础、箱型基础；内部功能分区布局较多，主要包括锅炉房、风机房、水泵房、高低压配电间、工程师站、主控室、蓄电池室、取样加药间等辅助功能用房；施工涉及土建、锅炉、管道、电气、热控、水工和建筑电气等.

1 施工应用BIM技术的必要性

1.1 燃气锅炉厂房内部系统、结构复杂

燃气锅炉厂房从系统划分一般有五大系统，即热力系统、燃料供应系统、供水系统、电气系统及辅助设备系统，从竖向结构划分可分为上部结构和下部结构，下部结构多为大体积设备基础.这五大系统以及下部结构施工均与前期土建施工密切相关，在土建施工过程中必须进行各系统对应的热力、燃料、供水、设备安装等施工才能与土建紧密结合.那么前期土建施工中如何进行准确定位来预留各个孔洞、埋件制安就是一个关键问题，仅仅从二维平米图纸上定位空间对应关系并不清晰，面对如此复杂的结构，施工管理人员和施工作业人员难以形成一个空间结构模型，因此创建一个三维模型用以指导施工是必要的.

1.2 BIM技术特性决定了工程施工应用的必要性

BIM作为一种对传统施工方式具有巨大冲击的先进技术，自身具有可见即可得、碰撞检查可协调性、模拟施工优化方案等特性，尤其可见即可得在传统的施工方式中难以实现的，通过BIM技术可以将二维平面图纸转换成三维模型，具有可视化、仿真性等特点，这样提升具有很大促进作用，BIM技术的特性决定了它在实际项目施工中的高效性.

1.3 积累应用BIM技术施工经验

就当前BIM技术发展情况来看，以后工程项目的建设建造、运营管控等将会依托BIM技术，换言之，BIM技术将会成为建筑行业革新的新生模式，标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用的建造方式将会成为行业潮流.因此，要积极进行BIM技术的应用、研究，为下一轮行业革新积累经验.

2 BIM技术在燃气锅炉厂房施工应用情况

燃气锅炉厂房结构复杂，施工涉及土建、机务、管道、设备安装以及房屋建筑水暖电等多个专业，前期土建工程施工中预留的孔洞、预埋件制作安装较多，为准确控制各个预留孔洞位置、相互对应关系、预埋件制作安装，根据设计图纸及施工通过BIM技术分层进行厂房三维模型创建.

2.1 零米层模型

零米层主厂房条形基础底面-4m，锅炉基础底面-1.5m，风道管沟底面-3m，鼓风机底面-2m，循环水泵底面-2.5m，循环管沟-4.35m，ZD1、2、3、4、5基础底面分别为-3.3m、-3m、-0.8m、-0.9m、-1m，ZJ1、2、4、5基础底面-3.5m，ZJ3基础底面-2m.

图1 零米层土建施工模型

2.2 6.97m层模型

6.97m层主要构件包括梁、板、柱以及预留的孔洞，本层有配电柜预留孔、楼梯口、管道孔、墙洞等多个预留孔洞，施工需与水处理管道、暖通管道、消防管道、设备图纸等多个专业图纸核对，查找相应尺寸、标高，进一步确认现场施工无误，同时涉及细部处理，施工耗时较长，通过建立模型，在模型中与其他专业图纸尺寸进行核对，其与二维平面图纸核对相比，效率有所提高.

2.3 12m层模型

12m层主要是辅助厂房屋顶、锅炉房屋架层，本层有屋架预埋高强螺栓、预埋件、柱侧管道支架预埋件等.无功能用房，施工相对容易.

2.4 15.8m层模型

该层主要是抗风柱、连梁，施工相对容易.

图2 燃气锅炉厂房土建施工模型

3 BIM技术应用优势

3.1 创建三维模型、进行复杂部位展示

以本工程中主厂房为例，有些结构复杂或者洞口、管道较多部位二维平面图纸很难表示清楚，施工人员很难形成对应的空间关系，更难在大脑里面建立起空间模型.因此一个三维可视化的模型能从不同视角随意查看或者从细部局部三维查看，这样就可以帮助施工人员更好地理解图纸，进一步明确图纸中各个构件、部位的对应关系，同时如果设计图纸存在偏差或者有误，在三维图中也更容易发现，可以提前做好沟通，避免施工过程中返工.

3.2 分层分块、优化方案

燃气锅炉厂房一般都是由锅炉房及辅助车间组成，每一部分根据工程实际情况进行不同的细化设计，这样在层间机构上必然会存在不同标高，同时在与供水、设备安装等专业对接后还需要预留大量的孔洞以及细部异性构件等，这样给前期土建工程施工形成较多干扰；再者当前设计图纸遵循的是较为常规的图纸表示方法，只会注明那一标高为什么结构，如主厂房中平面图纸上只注明零米层、6.97m层、12m层、15.8m层等通常结构分层，再辅以各个剖面图进行表示，这都是受限于二维平面图纸.如果采用BIM技术在施工前创建整个主厂房三维模型，不同标高、坑、孔等部位将会一目了然，将主厂房细化分块，这样施工就能提前作好准备，针对不同部分采取不同措施，施工注意事项等更加清晰明了，对于施工方案优化有很大提升作用.

3.3 快速准确提取工程量，精细化施工，减少材料浪费

目前施工现场的技术管理人员受业务能力、专业知识水平、一人多岗、工作量较大等方面因素的制约，没有充足的时间计算工程量，加之后续还有施工，所以如钢筋、模板这种易存放的材料在材料计划中也预估量，一般来说只会放大预估量，而且有些“经验丰富”的施工管理人员还会在自己与预估量的基础乘以一个“系数”，钢筋下料时也是靠“经验”，其还往往不知道设计图纸、规范对不同工程、不同部位有不同要求，包括混凝土强度等级、抗震等级都会影响到钢筋下料长度，这种粗放管理在施工现场较为常见，导致后期材料浪费较为严重，工程施工材料在直接费中高达60%～70%,这样的管理无形中增加了项目的成本.

采用BIM技术创建建筑物三维模型后，在软件中可以直接提取相应工程部位的工程量.混凝土、钢筋、模板等主要材料工程量也会随之计算而出.根据进度计划安排，不同施工时段都有一个准确的工程量表，这样对材料消耗就能有一个很好的控制，减少材料浪费；同时对于项目资金更好地进行规划也有帮助.

3.4 三维可视化技术交底，促进工程质量提升

利用BIM技术创建建筑物三维模型后，可以进行可视化技术交底.因一线施工人员素质、知识水平、能力参差不齐，对于设计图纸、规范要求也有不同理解，施工过程中难免出现错误，有些可能会存在质量隐患.目前施工单位在工程开始施工前，都会有相应的技术交底，但是交底内容多是图纸、规范要求，工程未施工前只能停留在平米图纸讨论上，没有参照物，施工管理人员以及作业人员理解起来较为困难.当采用已经完成的三维模型来进行技术交底时，这样无论是施工管理人员还是作业人员都较为全面地掌握设计图纸和规范要求，在施工过程更好地做到心中有数，脑中有型.这样交底对于施工质量提升有很大的促进作用.

4 结 语

此次BIM技术在裕华热水锅炉项目施工中的应用，只是从土建工程施工角度的应用，受限于BIM技术人员知识水平以及BIM相关软件操作水平和工程经验，加之本次BIM技术是利用广联达BIM土建及钢筋算量软件进行的，应用面较为狭窄，后期供水、机务等方面没有应用，应用过程中也存在不足之处.因此还需加强BIM技术的学习，在实际施工过程中多应用、多研究，积累一定的经验.