BIM技术在大型隧道工程弧形风管制作安装中的应用

王克箫

（中铁建工集团安装工程有限公司，北京，100070）

引言

北京通州运河核心区市政配套工程北环环隧工程二标段。主隧道全长为1.5公里，进出口通道长1.2公里，两条连接道长0.25。主隧道净宽10.75，布置三条车道，中间位行车道。风管路由圆弧半径在33~100m之间，圆弧长度在50-95m之间，风管尺寸最大宽度2500mm，风管面积8320m2。风管随着结构敷设安装，风管路由均为小曲率、大半径弧形，加工制作安装难度大。

1 主要思路

为了满足弧形建筑保证观感效果及净空要求，以及机电各管线间距尽量统一、避免管线冲突或占用过多空间，针对镀锌钢板风管制作与安装，本工法主要采用了BIM技术、梯形拼接、预装控制等技术，使得风管安装整体美观、满足弧形建筑造型要求。根据现场弧形结构特点，结合风管加工制作难度、施工成本等因素，弧形风管施工采用如下方案：

1.1 弧形风管制作

主要采用梯形拼接管段技术，再利用BIM技术完成管综排布后，在一定的规则下实施分段，保证有一定直线范围用于管件、阀部件安装，系统管线走向所形成的路径的具有一定的圆度，满足弧形建筑要求。

1.2 弧形风管安装

主要采用现场精确定位、地面预拼装、整体吊装技术，在地面上对风管安装精度进行纠偏和质量检查，减少装配误差及拼接质量风险。

2 关键技术点

在梯形拼接管段技术方面，为了确保加工精度，我们采用 AutoCAD及Revit软件，制作梯形段标准节模型及加工标准图，梯形段标准节详见图1

图1 梯形段标准节平面图各参数说明

梯形段标准节图各参数说明详见表1

表1 梯形段标准节平面图各参数说明表

3 工艺流程

图2 弧形风管制作安装工艺流程图后台管理

3.1 绘制管综图

利用BIM技术建立建筑、结构模型；初步绘制机电主要直管段模型，生成剖面图，确定剖面排布方案；完善机电模型，实施碰撞检测；消除碰撞后，形成最终模型及管线综合图。

3.2 管段分段

（1）收集相关参数

在风管系统上标记出除了直管段外的其余阀部件，以及风管两端。

图3 初步控制点

（2）设定风管连接控制点

在风管管件、风管阀门、风管部件、风口的两端，以及风管与其他设备连接点处，适当扩充外接直线段长度，设为初步梯形管段的长度。

设置连接控制点主要是为了保证上述阀部件能在风管直管段进行安装，梯形风管管段范围需包含上述阀部件，避免风口跨越两个梯形管段，从而造成连接困难以及美观度不够；也能避免阀部件安装时造成装配误差过大等问题。

图4 风管变径处两侧直管段处理

图5 风管阀部件控制点

（3）相邻控制点之间实施管段分段

当设定好风管连接控制点后，对于长度或弧度较长的梯形管段进行分段，一般按照2m一节，最小长度应大于0.5m，为了减少法兰连接数量，保证一定的标准节，可以通过计算确定某一长度为标准节长度，使标准节的数量最大化，提高加工效率。

图6 风管加工控制点

图7 风管预制模型图

3.3 绘制风管加工图

（1）绘制风管加工平面图

当完成管段分段后，即可利用分段数据调整BIM模型，在平面视图内快速标记各梯形风管段、管件等信息，标记定位尺寸，生成风管加工平面图。

（2）生成风管加工清单

利用BIM模型的明细表功能，快速导出风管加工清单，用于指导风管加工生产。

（3）生成CNC文件

首先将BIM模型转换成预制件模型，再通过Fabrication插件，可以快速转换成MAJ文件，在Fabrication CAMDuct软件内，生成风管加工的数控机床操作文件，即CNC文件。

3.4 弧形风管制作

将CNC文件导入到数控机床内，结合风管加工清单，即可快速进行镀锌钢板的切割，并对切割后的板材进行编号，便于指导后续装配和安装，然后进行咬口及套法兰。

3.5 定位放线、支吊架初装、弧形风管预拼接、整体吊装、支吊架调整

支吊架定位放线时，应按风管的安装位置，弹出支吊架的中心线，确定支吊架的安装位置。定位放线宜采用红外放线仪放线，有条件的可以采用三维放线机器人，放线后应在建筑或结构上标注支吊架安装控制点，如吊架吊点。根据定位点，打入膨胀螺栓，安装支吊架吊耳、吊杆、竖向型钢。根据风管施工图纸，在地面将风管、风管管件、风管部件、风阀等进行预拼接，确保风管安装位置满足建筑弧度要求。螺栓紧固采用对角线紧固，两侧螺栓同时紧固，严禁一端紧固到位后再紧固另一端螺栓。风管连接完毕后，根据风管安装标高调整横担高度。

3.6 安装效果

风管安装效果图如下：

图8 风管安装效果图

4 结束语

采用梯形拼接的弧形风管制作安装解决了工程中存在弧形风管施工难题：相对于全弧形风管制作安装，本技术从风管加工和风管吊装施工难度相对较小；相对于矩形直段加小弯头，本工法提升了风管系统的整体美观度。本技术降低了风管施工成本，提高了施工效率。通过采用BIM技术、梯形拼接技术，改进弧形风管制作安装方法，风管与建筑弧形墙体的距离偏差值均在50mm以内，圆度均在50mm以内，相对圆度在万分之五，降低单项成本约2%。

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