BIM技术在1 100 MVA电力变压器突发短路及温升实验系统项目中的应用

苏州第一建筑集团有限公司 苏州 215123

1 工程概况

1 100 MVA电力变压器突发短路及温升试验系统项目测试车间工程（简称国电3#电机测试车间，见图1），建筑面积8 333 m2，南北长139.44 m，东西宽65.8 m，混凝土框架金属网架屋面结构。工程特点和难点主要体现在高、大、难、深4个方面。

图1 测试车间剖面示意

高：建筑地上单层，最大建筑高度72.58 m。独立巨型空心混凝土柱顶标高63.55 m。

大：巨型空心混凝土框架柱，截面尺寸为3 700 mm×1 800 mm、3 000 mm×3 000 mm等；5台1 100 MVA发电机基础底标高为-2.50 m，基础顶面标高为5.50 m；每个基础长22.23 m，宽9.08 m，基础混凝土最大厚度8.05 m，最小厚度2.50 m，单个基础混凝土量1 200 m3。

难：巨型空心柱柱与柱之间由9道连系梁和板带连接，网架支座为巨型空心混凝土箱梁，混凝土结构施工难度大；网架的安装难度高。

深：钻孔灌注桩桩径为1 500 mm和1 200 mm，有效桩长为72 m、75 m，承载力大，单桩竖向抗压极限承载力为9 000 kN。

为保证国电3#电机测试车间施工的顺利进行，我们在该工程土建施工中运用了BIM技术，通过建立施工模型，对工程相关构件的形状信息以及构件材料、用量、价格进行分析，从而在指导施工、工程算量、材料管控、进度协调管理等几方面实现3D施工的可视化模拟，支持深化设计，使各参与方在同一个平台上实现数据共享，提高了协同效率[1,2]。

车间土建三维模型如图2所示，钢结构网架模型如图3所示。

图2 土建结构三维模型

图3 钢结构网架三维模型

2 BIM技术的应用

2.1 指导施工

2.1.1 建模为图纸审核提供依据

工程伊始，我们进行了施工模型的建立，并发现不少设计问题，为审图提供了第一手可视化的技术数据。

通过三维模型与平面图来列举有关独立柱桩基标高错误的检查过程：根据CAD设计图纸，我们可以看到在基础图中承台CT-3A设计特意注明顶标高为-10.10 m，而CT-3为-2.00 m，两承台厚度均为2.0 m，而且该部位是电梯井基坑位置；通过建立三维模型，我们发现该轴线位置上承台下落，查询属性顶标高为-10.10 m，与图纸吻合；根据建模的桩体情况看，桩体穿过了承台，存在问题。在图纸会审时及时修改了CT-3A的标高，调整为-2.00 m（图4）。

图4 基础承台CAD图纸、按此建模的基础三维模型及承台构件属性

2.1.2 建模有利于更直观地划分施工段

为解决大型发电机基础施工中存在的诸如工业预埋件数量多、工艺对基础顶面的不同标高要求多、预留洞及管道构造复杂等问题，我们通过运用BIM技术对混凝土基础进行了建模，然后将模型提交设计与工艺进行复核，并根据三维模型最终确定了合理的施工区域划分[3,4]。

根据建模过程发现，整个设备基础主要由三大部分组成：厚3.3 m的大体积筏板底座；涉及大量的预留洞、预埋件的厚2.2 m竖向大构件；面标高各异，涉及大体积混凝土和超限荷载的模板支撑的厚2.5 m顶部上盖平台。

考虑到本工程基础混凝土最大厚度为8.00 m，最小厚度为2.50 m，鉴于整个基础的上述结构形式，为防止混凝土开裂，便于设备基础预埋件安装，分2层共2次进行设备基础混凝土的浇筑施工，即3.3 m筏板底座为一施工段、2.2 m竖向构件和2.5 m上盖平台为一施工段。

2.2 工程算量

BIM技术的另一亮点是不管模型有多复杂，只要建得出，就能够利用算量软件对模型进行快速、高效、准确的工程量计算。发电机设备基础共有5台，结构比较复杂，借助BIM技术里的鲁班算量能够高效计算出设备基础的工程量，通过云功能里的自动套以及工程量计算功能，可以很快地计算出5台大型设备基础的工程量，大大缩短了算量时间，在提高准确率的同时，节省了人力。

2.3 材料管控

本工程车间虽为单层结构，但其在标高为23.15 m、54.4 m的水平向构件较为复杂，在实施过程中必须分段施工，这就需要对任一施工段的工作量有一个快速统计能力，比如空心柱、空腹梁等的计算相当复杂，通过建模可将复杂计算简单化。我们采用了以算量功能突出的鲁班软件进行建模，可以查询满足工程各个阶段的材料消耗量汇总表、构配件汇总表等6个报表，从而把握材料用量，做到分区域统计、一次运输到位，避免了塔吊重复起吊。混凝土浇筑的申请量与实耗量也得到了控制，避免了浪费。

2.4 进度协调管理

通过BIM技术的应用，我们在模型里通过虚拟布置施工段和节点，可以很形象地对各专业进行施工前的模拟生产安排，与各班组在会议室通过投影仪进行各工序穿插节点的确定，从而很好地把握施工过程的配合和各工种之间的衔接。整个基础施工涉及钢筋、木工、架子工、瓦工、水电工、电焊工、专业厂家预埋工7个工种，在200 m2的面积、1 600 m3的空间中如何配合好是工程中要重点解决的问题，正是借助于这个虚拟模型，项目部才能够很好地指导施工，进行三维的技术交底，使各方可以轻松地交流。

3 结语

BIM技术是一种数字信息的应用，通过使用BIM技术进行三维建模，可以模拟施工、指导施工。和二维视图相比，BIM为我们展现了二维所不能展现的视觉效果和认知效果。利用信息模型提前发现设计、施工方案的不足，有利于优化施工组织设计和施工工艺；BIM 技术同时提供了一个信息共享与交流的平台，提高了各个工种之间的沟通与协调效率[5,6]。但是要想将设计、施工以至于运营维保一体化，还需要全社会各界的共同努力，我们作为建筑施工企业将坚持不懈地推动BIM技术在本行业的发展。