孫申基

(金川集團(tuán)工程建設(shè)有限公司 ,金昌 737100)

某集團(tuán)濕法冶煉廠房,重腐蝕溶液管道共計(jì)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(gè)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(jìn)行標(biāo)識,如圖1所示。傳統(tǒng)施工工藝是先利用CAD計(jì)算工程量,確定非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的具體長度后進(jìn)行制作,最后進(jìn)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(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制管道防腐蝕襯膠。以期為今后同類項(xiàng)目實(shí)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(jìn)行預(yù)裝配,不足部分進(jìn)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(jìn)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(jìn)行編號,集中送至工廠進(jìn)行襯膠工藝作業(yè)。

管道襯膠前,須進(jìn)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(shí)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(jìn)行硫化[1-2]。

二次安裝是將襯好膠的管道進(jìn)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(xiàng)目的各項(xiàng)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(shí)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(diǎn)。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(xiàng)目工藝系統(tǒng)復(fù)雜,涉及專業(yè)多,BIM技術(shù)在工業(yè)項(xiàng)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(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)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(xiàng)目整體的三維效果,提高施工效率。此外,通過模擬項(xiàng)目施工全過程,可合理組織人力、材料、機(jī)械等資源投入,有利于提高資源利用效率和施工進(jìn)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(huì)造成大量的人力成本支出,同時(shí)影響工期。采用BIM技術(shù)模擬管道預(yù)拼裝全過程,可自動(dòng)計(jì)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(jìn)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(shí)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(xiàng)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(jī)電安裝工程在施工的全程都更易于溝通和操作,同時(shí)融入施工進(jìn)度的時(shí)間軸和施工全過程造價(jià)管理,不僅提高了施工質(zhì)量和效率,同時(shí)對項(xiàng)目成本實(shí)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(qiáng)弱電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等,多個(gè)系統(tǒng)在廠房內(nèi)按照管線布置原則進(jìn)行布設(shè)。施工單位常用二維圖紙進(jìn)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(gè)專業(yè)。同時(shí)將工業(yè)管道系統(tǒng)劃分成多個(gè)子系統(tǒng),利用revit軟件進(jìn)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(jìn)行整合,并檢查調(diào)整,運(yùn)行軟件進(jìn)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(jìn)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(jì)院溝通后,對其結(jié)構(gòu)或管道標(biāo)高走向進(jìn)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(shí)間的同時(shí),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(cuò)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(fèi)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(jì)意圖理解透徹,對施工進(jìn)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(jì)劃,將導(dǎo)致材料短缺,影響工程正常進(jìn)行。利用BIM技術(shù)計(jì)算工程量和導(dǎo)出材料計(jì)劃,能夠精確完成材料提報(bào)。材料計(jì)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(jìn)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(jì)各類管件的數(shù)量。按子系統(tǒng)逐一統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)。

(2)結(jié)合三維模型進(jìn)行材料核對。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)一步細(xì)化并詳盡解讀后獲得的三維模型具有實(shí)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(jì)劃。

(3)在施工過程中,相關(guān)人員要深入施工現(xiàn)場,及時(shí)了解施工過程中的實(shí)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(shí)調(diào)整,做到早發(fā)現(xiàn),早糾正、早計(jì)劃、早采購,為工程的順利進(jìn)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(jìn)行焊接,管道安裝與防腐蝕施工交叉存在安全風(fēng)險(xiǎn),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(jì)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(xiàng)目做到準(zhǔn)備充分,科學(xué)組織,為項(xiàng)目的安全、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)完成提供了技術(shù)保障。