BIM技术在管道工程中的应用现状

温洪伟 王 昊 石永刚

(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

BIM(Building Information Modeling)是一种建筑设计信息模型，它通过将一个项目的相关建筑设计数据整合到一起并组成建筑模型，使用数字信息仿真技术来模拟某建筑物的实际信息。通过采用参数模式，能够在整个项目规划、运维等全生命周期内对所有建设项目的有关信息实现整合、共享与传递，以便科学合理地规划、设计、建造和管理建筑及各种设施。近年来，BIM技术已经在各种管道工程中开展了广泛的运用，并获得了明显的应用成果。本文以BIM技术为基础，系统总结了近年来BIM技术在管道工程中的实践运用情况，并对其应用前景做出了分析与展望。

1 BIM技术的特点与优势

1.1 可视化

BIM技术有五大技术优势，即可视化、协同性、模拟性、优化性和可出图性。在传统意义上，可视化是设计师根据前期的数据和自己的理解绘制出三维图形，而BIM技术则是根据项目的实际情况建立的数据库，利用软件输入模型信息，自动生成三维模型，动态模拟项目实体，使项目从设计到运行过程中的各种决策都以可视化的状态进行，从而使管道工程项目中的复杂节点和隐蔽工程可以做到全方位的展示，便于各类人员更直接地观察了解整体实际方案，实现施工过程透明化。利用BIM技术还可以实现管道设计、施工、运营过程中沟通、讨论、决策的可视化。

1.2 协调性

协调是管道工程重要组成部分，各方只有通过协调与相互配合才能实现建设项目的完成。管道工程各阶段的实施，需要业主、设计方、施工方间的相互协调配合。在以往的实际工程施工过程中，设计人员会根据实际施工中遇到的问题或不同利益相关方的要求对项目方案进行一定程度的修改。但有时因配合不当，施工方对设计方的修改在理解上有一定的偏差，从而导致整个工程质量达不到预期标准。然而，BIM技术可很好地解决这个问题。通过BIM技术，可提前进行碰撞试验。碰撞试验能较好地解决管道的碰撞问题，如梁柱阻碍管道穿越等不协调布置。首先，BIM技术可以通过数据变化，以三维图像的方式，直接向施工人员和管理人员展示。其次，BIM数据库中有大量的信息资料，对设计和修改会有很大的帮助。

1.3 模拟性

在传统思维中，模拟是指展示建筑的三维图像和内部空间，但BIM技术的模拟不仅仅指“形”，BIM技术可以模拟真实模型的设计，还可以模拟现实世界中无法操作的事物。BIM技术还能模拟正常的实际施工，对前期规划设计和后期施工方案选择具有重要意义。BIM技术可以通过数字技术呈现理想模型。同时，技术人员可以进行模拟实验，直接演示三维可视化演示的结果。通过模拟实际施工的施工组织设计，可以对施工方案进行合理的指导。

1.4 优化性

一个项目在完成之前，需要不断的修正、协调、改进和优化。为了提高实际项目的施工效率，必须不断优化设计、施工和运营的全过程。BIM模型不仅可以为项目的实际情况提供准确的信息，还可以粗略预测施工过程中变化的信息数据，BIM可以大幅减轻施工人员的工作压力，有助于提高施工效率。BIM技术的优化性是其可视化、协同性和仿真性优势的必然结果。正是因为这些优势，使得业主、设计者和施工者才能更有效地优化项目。

1.5 可出图性

BIM 还具有参数化和可出图性，BIM模型中的各个构件都是根据输入的参数来实现的，这有利于成本数据共享。模型校核无误后，可直接输出平面图纸，快捷方便。BIM技术的绘图能力可以帮助业主发布综合管线图、碰撞检测调试报告、改进建议等。通过BIM技术，设计师可以对原有的设计方案进行优化，确保项目中的整体管线图更加合理。另外，BIM技术具有良好的集成度，可以为设计师提供有效的建议，减少了施工资源的浪费。BIM生成的图纸更具可操作性，降低了施工成本和工作周期。

2 BIM技术在管道工程中的实际应用

近年来，BIM技术在油气管道、大型选矿厂管道、水利管道、城市燃气管道、市政管道、建筑给排水管道、建筑设备管道工程等领域有着广泛实际应用。张鹏等[1]提出了将BIM技术应用于油气管道建设领域当中，并将BIM技术数据共享、信息协同工作、全生命周期管理等新概念融入了石油管道工程建设领域当中，并建立了基于BIM技术的管线工程全生命周期管理(PLIM)综合管理与信息体系建设的协同管理平台。这大幅缩短了石油管道的建设周期，提高了施工精细化管理水平和保证了石油管道施工的安全、质量与效益，其影响有着重要的积极意义。陈荣香等[2]报道了BIM 技术在大型选矿厂设计领域中的应用。BIM技术的应用，提高了选矿厂管道的设计精度，减少了管线与各专业之间的碰撞。同时，直观的BIM模型大大简化了施工人员的图纸识别难度，单管图纸为管道的组装施工提供了条件。该项目BIM技术的实施，从设备库的积累、管线数据库的建设到设计流程的梳理，开辟了选矿专业领域管线的BIM设计流程，为后期选矿项目各专业BIM设计的实施奠定了坚实的基础。孙中晋[3]针对传统水利管道工程成本核算仅通过WBS一维静态核算，无法根据工程进度实时调整的缺点，设计了一种基于BIM技术的水利管道工程成本核算方法。通过Revit平台模拟施工进度，发现错误后及时对图纸进行优化，利用数据库和人工神经网络预测未来的人、机、料成本，实现了项目的动态核算。该方法增加了时间和成本维度，建立了BIM模型，结合BP神经网络，可以有效地预测工程建设中各种成本的材料趋势变化。张风桃等[4]将BIM技术应用于城市燃气管道工程中，并对其在城市燃气管道工程中的应用进行了分析和探讨。城市燃气管道设计的合理性和建设水平至关重要，可利用BIM技术，借助相应的BIM三维可视化模型，完成燃气管道的碰撞检测、虚拟建造和运维，做好不同专业和运营环节的协调配合，保证燃气管道建设运营的效果。

张彩[5]阐述了采用BIM技术，在市政管道工程施工中的管理设计。在市政管道工程的整体施工流程当中，通过引入基于BIM技术的创新施工管控方式实现了整体施工管控。采用BIM技术构建的三维模型，能将市政管道工程中涉及到的所有管线工程项目的管理与施工整合，也可为管线建设项目的施工过程进行全方位的技术指导，并协助施工单位实现更全面、深入的管理工作，克服了传统施工管理手段信息化建设不足等问题。林铮[6]报道了BIM 技术在建筑设备管道施工中的应用。利用BIM技术解决建筑设备、管道施工中的方案规划，可进行管道碰撞检查和调整、管道净高分析、管道准确定位、管道综合设计、系统施工模拟、工程量统计等，提高了设计效率与出图质量，精准快速生成材料计划等难题，降低了施工的费用，保证了建筑设备管道施工的顺利进行，减少了建设的返工率和工期。同时也提高了整体施工的精细化管理水平，提高了工程决策的及时性和准确率，既减轻了人员压力，也给后期工程设计和施工提供了宝贵经验。殷铭等[7]报道了BIM技术在建筑给排水管道工程中的应用研究。BIM技术能更好地促进建筑给排水管道工程的合理布局，展现较强的应用价值，更好地实现整体施工过程的优化管理，在设计安装中起到突出的作用。能够更好地优化建筑给排水管道工程的设计和施工，同时也可实现管理的创新。彭敏[8]阐述了BIM 技术在我国建筑给排水管道工程中的应用。BIM技术可在处理大型复杂建筑的给排水管道设计问题中发挥其独特的优势。可对管道的碰撞问题进行精细检查，同时可对管道实际消耗情况进行准确的统计认证，有利于提高建筑给排水管道的整体施工水平，并且可避免耗费设计人员和施工人员太多的时间和精力，有利于降低施工成本。王竞千等[9]研究了BIM技术在大型管线预制、运输、设备安装等各方面的应用。依托BIM技术，利用滑道技术布置大型管线,该技术应用于工业厂房内大型管线的输送上，可达到管线在狭小空间内的高效率优质运输和快速定位。有效地探讨了BIM技术在大型管线预制安装中的实现途径，为今后各类工程项目的大型管线预制施工提供了相应的应用经验。石高俊等[10]报道了利用BIM技术对新能源厂房机电管道进行全面深入的设计，通过对比可视化方案，将最终方案生成优化后的平面图、剖面图、三维效果图，并用于指导现场施工，确保施工作业有序进行，保证了施工进度，最终应用效果显著。

3 结语

BIM技术在各类管道工程项目中的应用展现出显著的优点，随着BIM技术的发展和我国国家政策的支持，未来BIM技术将有广阔的应用前景。为了促进BIM技术在管道工程项目中的应用，需要建立完善的BIM人才培养和考核机制。其次，建立一个标准化交流平台，利于每个参与单位之间的交流。同时，还要进一步加大硬件的投入。随着近年来我国管道工程行业的蓬勃发展、BIM技术的进一步完善以及企业主体对于项目建设要求的不断提高，BIM技术势必将在管道工程领域获得越来越广的应用，这对于我国管道工程行业的快速健康发展起到至关重要的推动作用。