BIM技术在变曲率弧形管道预制拼装中应用

【摘要】本文对变曲率弧形管道预制拼装中应用BIM技术的相关原理与特点进行简要的分析研究，并对其技术应用的效益进行深入的分析。希望对于BIM技术在变曲率弧形管道预制拼装过程中的应用可以有所帮助，为国家经济社会的发展贡献一份力量。

【关键词】BIM技术、变曲率弧形管道;预制拼装

1、引言

变曲率弧形管道预制拼装是新型机电干线户型管道施工技术，主要包括机电工程化预制、物联网、物料追踪以及BIM技术等，和工程实际的特点相结合，和施工管理紧密联系。其在实际的工程项目中，有着定位准确、成型良好的特点，不但能够提升工程项目施工的有效性，对于工程施工的成本也有着较好的掌控，可以有效的保证施工质量。该技术可以适用于外观造型较为复杂、管道走向被建筑形状约束、小于200mm公称直径的变曲率弧形管道的预制与拼装，能够保证其施工一次成优，有效的提高弧形管道预制拼装的效率，做到不浪费施工材料，项目管理人员能够按照施工段的划分，做到提前将施工所需材料的种类以及数量准确将材料按施工计划准时准点送达，能够提高材料供应效率，减轻运输压力。

2、技术特点

（1）精确定位。BIM技术的建模，可以做到对变曲率弧形管道安装位置的精准定位，并且可以实现对管段长度、曲率半径以及标高等的有效确定。（2）成型效果好。变曲率弧形管道预制拼装的过程中应用BIM技术，能够有效地保证在相同的管道位置实现弯曲弧度的一致性，在保证结构外观不受破坏的情况下，整体造型更加美观和谐。（3）质量可靠、观感好。在施工过程中，可以按照管段上的二维码，实现现场的管道快速组装，在有效提升施工效率的同时，还对安装质量有着很大程度的提升，有着良好的经济效果。（4）降低施工成本。对比以往的现场制作管道，进行工厂集中化预制可以有效地将切管、压槽等程序统一起来，利用计算机的自动控制可以实现良好的成型效果，特别是进行镀锌管道的预制过程中，务必要进行二次镀锌，可以有效地降低成本的投入。

3、BIM技术在管道预制中应用的技术原理

按照工程的施工图纸进行BIM模型的三维建模，做好三维模型后进行现场放样，再按照BIM三维模型建立变曲率弧形管道加工料单，将加工料单送到工厂，进行批量预制，以BIM三维参数化模型节点参数为标准，进行加工。对于加工好的预制管段都要进行二维码编码，将其进行准确无误的定位，提高施工效率，以此实现在施工现场的快速组装，并最终确保工程的施工质量，得到良好的感观。

3.1BIM建模

借助BIM技术三维软件，根据曲率，以相同管长或接头角度相同的原则计算管道最佳弦长，以达到管段类型最少，接头转角类型最少的目的，美观而又经济;并将各分段管段的系统、管径、长度、曲率半径等参数记录在模型中，指导管道的加工。解决弧形管道绘制困难、管道预制弧度难确定，现场安装定位困难、分节长度难确定等问题。

3.2工厂化集中加工预制

应用计算机自动控制进行弯管的机械加工，将变曲率弧形管道的基本信息导入到计算机系统之中，如此一来，可以做到对管段弯曲弧度的有效控制。由于有些管段需要进行煨弯，可以先将压槽以及坡口等工序提前做好，在管段的兩端需预留约20厘米的直线段，这样做能够在保护管道口的同时，还可以保证在后期安装时能够和管道对口平齐。通过计算机的自动控制功能控制电动弯管机，利用传动装置，实现对弯管模具的煨弯。由于钢管会有一定的弹性形变，所以弯曲时需对其反复进行煨制，直到管道的弯曲弧度达到设计的要求之后，关闭电源。

进行管段煨弯的时候，管道弯头的里侧金属被压缩，该位置的管壁由此变厚，而其背面正相反，由于受到拉伸作用，管壁变薄，并且管道的弯曲半径越小，其弯头背面的管壁就会受到越严重，弯头背面的强度也会受到越大的影响。因此为了令管道弯曲之后不会影响到其原本的工作性能，通常对管道弯曲后的管壁进行规定，其管壁的减薄率不可大于15%。

进行弯管时，因为在管道弯曲位置的内外侧的管壁厚度发生变化，会导致原来的圆形管道截面变成椭圆形。而断面形状发生变化，会导致管道的过流断面面积缩小，流体阻力增大，并且对于管道的承受内压力的能力也会有不利的影响。所以通常规定弯管的椭圆率在管径150mm时，椭圆率不可超过10%;管径≤200mm，椭圆率不可超过8%。

除此之外，在进行管道弯管的过程中，需要不间断等对弧度进行检查，并且不断对各个煨弯点进行校核，查看是否满足尺寸的要求，若是不符合要求，则继续进行煨弯。在进行弯管加工的时候，对接焊口到顶弯点的距离应大于等于管径。焊接管的焊缝需将受控区避开。预制弯管时要将每个连接管口预留出一定的距离，避免由于槽口、卡位以及焊口等造成的偏离太大，而不能符合工程要求，确保每一根弯管的两端会预留出能够符合连接管件安装的距离。

4、效益分析

4.1经济效益

4.1.1有效节约人力，降低成本

以往的现场顶弯法全部依靠人力施工，弯管所需越多，则需要耗费的人力也就越大，人力消耗增大必然使得施工成本增加，但若是采用工厂化集中加工预制，从BIM模型中进行优化管节划分以及角度优化，能够很大程度（下转124页）（上接122页）得减少材料的消耗并保证成品效果，可直接导出最终管道曲率半径及长度等参数进行工厂化集中预制能够统一切管、压槽等工序，很大程度上节约了人工、材料成本。

4.1.2提升效率，缩短工期

传统的人工顶弯法，其施工质量则由工人技术和管材质量决定，而公认的技术存在较大的波动，并受到多方面影响，采用BIM技术对变曲率弧形管道进行分节长度、非常规管节连接件预制加工参数化，指导预制加工，提高了施工效率，缩短工期。

4.2社会效益

4.2.1管道的弯曲弧度美观均匀

传统的人工顶弯法，因为工人的技术、身体素质以及对机械设备的使用等都有着较大的差别，因此即便是同一批的管道也会在弧度、整体美观等方面存在很大的差异，将人工顶弯法制备的弯管用于实际工程中，不仅在美观上不足，在安装的安全稳定性上也无法确保。采用BIM技术对管道进行预制加工为机械弯管。机械弯管对管道施加的外力均匀，在管材质量优良的基础上，弯曲的管道弧度基本上相同，能够更好的保障其结构弧度造型的美观。

4.2.2提升公司声誉

预制工厂按照BIM技术生成的加工料单完成集中化大批量预制，做到以BIM三维模型指导施工。不仅充分体现企业管理水平以及施工能力的先进性，赢得了业主一致好评，同时也是企业BIM技术运用的巨大进步，有效地推动了企业BIM技术运用的快速发展，令企业在社会上有效的提升自身声誉。

结语：

基于BIM技术的变曲率弧形管道预制拼装在实际的工程应用之中，有着极为优秀的效果，其产生的效益远远高于人工顶弯法。其操作简单方便，减少工期，降低成本，提升工程安装的美观性，并且有着成型效果好，施工质量高、定位准确，提升施工效率的优势，不仅有着良好的社会效益，也有着极好的经济效益，是推动我国建筑行业发展的重要技术之一。

参考文献：

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[3]柏正群，蒋正前，张汉荣.利用BIM技术提高弧形管道安装施工质量[C].中国医学装备协会%中国医学装备杂志社.中国医学装备大会暨第27届学术与技术交流年会论文集.2018：311-314.

[4]方速昌，张世宏，叶强，周红燕. 基于BIM技术的超大弧度大管径管道制作与安装施工技术[J].施工技术，2016，45（S2）：566-570.

作者简介：

胡贝（1993-），女，湖北武汉人，研究生，主要从事建筑与土木工程。