基于BIM技术的装配式管道施工研究

基于BIM技术的装配式管道施工研究
摘要：应用BIM技术和三维扫描技术对机电管线进行综合排布，通过管道的分
节和安装流程设计，实现管道的装配式施工。

从三维扫描现场比对、BIM技术管
线综合、管道分节加工图、预制加工运输、施工现场拼装等方面描述了基于BIM
技术的装配式管道施工工艺。

同时对整个流程中需注意的要点进行分析，为装配
式管道施工的技术管理、成本控制、质量管控等方面提供了经验。

关键词：BIM技术；装配式管道；三维扫描技术；施工工艺；注意事项
引言
随着BIM技术应用的不断发展，BIM技术在建筑机电安装工程中的应用越来
越收到重视，但由于技术水平的限制，BIM模型通常与现场情况脱离开来，其模
型建立往往缺少适用性和有效性。

通过高效率、高精度、高分辨率、点云密度高
的三维扫描技术，使BIM技术与现场实际紧密连接，大大提高了模型的精确度和
降低了装配式管道安装的误差，有效地降低了施工成本和提高施工效率，在指导
施工、成本控制和现场管理等方面的应用带来了显著的效果。

1 基于BIM的装配式管道施工方法
基于BIM的装配式管道施工方法是，利用三维扫描技术对施工现场建筑结构
进行扫描，后台比对处建筑结构BIM模型的偏差，进行修改后利用BIM技术继续进行机电管线综合，将需要装配安装的管道按照现场实际情况进行分段，标识其
管径、长度以出具加工图，为了便于现场安装，每段管道使用二维码标识同批次
管道安装位置。

工厂制作时按照加工图进行预制镀锌，在管道预制镀锌完成后运
输至施工现场进行拼装。

2 基于BIM的装配式管道施工工艺
装配式管道实施包含BIM深化设计、工厂构件加工运输及现场拼装三个阶段，其详细流程如下：
2.1 利用三维扫描技术进行现场扫描比对偏差
使用高效率、高精度、高分辨率、点云密度高等特点的手持三维扫描仪，根
据施工进度，分区块对施工现场进行全面扫描，收集现场信息。

通过扫描信息逆
向进行建筑结构BIM模型搭建，将现场实际偏差在BIM模型中进行修改，更贴近实际，消除误差。

2.2 利用BIM技术进行管线综合
在经过扫描比对后调整的建筑结构模型基础上，利用BIM技术进行机电管线
综合深化并碰撞，将管道定位，进一步消除碰撞，提高安装精度，如图一所示。

图一 BIM管线综合图示例
2.3 出具管线加工分节图
利用BIM软件单独列出需要装配的管道模型，定位出管道的位置，以便支架
定位及施工。

根据BIM模型，绘制出每根管道分节位置和支架的位置，将管道法
兰位置、管道管径长度及管道编号等信息标注在BIM模型中，并绘制每路管线安
装时所需的递推流程图。

定位及标注完成后，为了便于施工各层面查看及施工，
将BIM模型转换为CAD格式，出具管道分节图（见图二）和管道安装递推流程图（见图三）。

需要注意的是，为了进一步消除加工误差，在管道弯头或直线段处
设置自由端。

图二管道分节图示例
图三管道安装递推流程图示例
2.4 出具管线加工图
为便于工人进行加工，深化设计需出具管线加工图（见下图四）。

出具管线
加工图时，同部位同系统绘制，并标识处管线长度及编号，编号与递推流程图一致。

为了便于全程跟踪进度情况及现场分类，按照同批次制作每节管道二维码。

图四管道加工图示例
2.5 工厂预制加工、镀锌、运输
工厂根据管线加工图制作下料单，工人按照下料单进行配料；配料完成后进
行管道的预制和加工，所有的预制加工工序均采用自动化机械，包括等离子切割
机和自动焊接机等。

加工结束后分系统进行管道的热镀锌处理，再分批次装车运
输至施工现场。

2.6 施工现场拼装
施工现场根据递推流程图及BIM模型定位在支架安装好的前提下，管道采用
移动叉车或者液压车运输至施工作业面，利用机械吊装的方式进行管道就位拼装。

施工现场无需焊接，只需安装管道并使用螺栓进行连接。

3 基于BIM的装配式管道施工注意事项
3.1 装配式管道法兰位置
装配式管道法兰位置要避开支架、结构梁，如果法兰位置靠近支架和结构梁，会造成螺栓无法紧固和管道无法保温等问题。

为解决此类问题，在BIM综合管线
深化设计时必须对管道法兰、管道支架等全部进行定位，将其相互避开，一般考
虑200-500mm的间距。

通常设计的竖向管井空间狭小，法兰螺栓安装及检修空间受限。

如采用装配
式管道施工首先需要在设计阶段须出具管道排布大样图，充分考虑法兰和保温的
操作空间；同时在施工阶段，法兰设置位置要考虑螺栓安装紧固及检修方便，一
般设置在每层相对标高1.2-1.5m处，并且相互错开。

3.2 管道构件的分类
当多个管路的管道镀锌完成运至施工现场后，不同管路相同管径的管道较多，不易区分每个构件安装位置。

为了区分，在出具管道分节图时，按照管路安装方向，将每根管道进行编号。

管道制作完成后，使用钢印将编号打在法兰侧面，现
场安装时，按照管道分节图上面的编号找到相同编号的管道进行拼装。

在管道编
号时注意，尽量按照不同位置的管道使管道编号尽量简单明了，并在打钢印时，
编号不能过于浅，以免镀锌过程中被遮盖掉。

3.3 法兰螺栓孔对正
法兰面与管道不垂直，导致法兰连接平面不平行。

这就要求在管道法兰焊接
制作时，为保证加工基础面平整，沿管道横向铺设槽钢基础平台进行找平，焊接
法兰时使用水平尺保证法兰平面与管道中心线垂直，避免法兰与法兰连接时出现
角度差。

法兰螺栓孔未对齐，导致管道无法连接。

因此在焊接管道系统的法兰时，可
在地面沿管道放置方向设置一条与管道中心线平行的线，使管道最底部的法兰螺
栓孔中心线与此线平行对正，以保证所有管道法兰的螺栓孔对应一致。

成平弯头
角度不正确也会导致直线段管道位置出现偏差。

所以在成品弯头进场验收时，严
格控制材料质量，重点关注成品弯头角度，并在管道制作时按照上条方法使每一
根管道的中心线重合，以避免法兰与法兰连接时出线角度差。

3.4 管道长度控制
管道长度直接影响到能否镀锌成功。

首先在出管道分节图前，和镀锌厂沟通
镀锌池的尺寸，以确定管道的长度及90︒弯头两侧的长度。

例如镀锌池为12m （长）*2m（宽）*3m（深），在不考虑运输条件的情况下，加工的带弯头管道
最长可为10m+2m。

此外，在条件允许的条件下应尽量减少法兰使用量，不仅减
少成本，也会减少可能存在的漏水点。

管道长度不合适增加运输困难及受限空间安装难度。

受限空间内安装的管道，在出管道分节图时要充分考虑运输路线及安装方式，依此来决定管道的具体长度。

如果项目安装部位为不规则的通道或者通道宽度过窄，就需要充分考虑管道运输
的转弯半径。

若管道过长，必将导致结构墙柱阻挡导致无法运输。

3.5 精度控制
整个系统管道一次性加工完成后，由于测量及加工累计误差，导致管道过长
或过短无法安装。

因此在出具管道分节图时，在系统的直线段部分预留自由端
（纠偏段），在系统安装完成后，现场测量自由端的长度再行加工安装。

需要注
意的是，自由端的设置尽量选择在直线段，仅测量其长度即可，若选择在转弯处
或三通处，需要测量两至三个方向的长度，反而会增加了测量误差。

管道截取长度误差和焊接加工误差，导致每根管道无法达到分节图所示长度。

可在每段管道加工完成后对其进行长度的测量记录，对比分节图的长度，在加工
下一段管道时将偏差值附加上去，起到补偿纠偏的作用，这种方法更有利于减小
累计误差。

4 结束语
装配式管道安装是机电安装工程中的新技术，基于BIM的装配式管道技术＋
三维扫描技术是更是综合了各项新技术的优势，改变了BIM技术应用率低的现状。

尤其是3D可视化的技术，把工程中每一个碰撞都清晰的反映在机电管线模型上，碰撞后消除误差，为后续施工带来方便和快捷，为项目的质量、成本、进度提供
了有效保障。

参考文献：
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