BIM在变电站暗敷箱体孔洞预留的应用

BIM在变电站暗敷箱体孔洞预留的应用

林炜涛

广州汇隽电力工程设计有限公司511400

摘要：为了提高变电站工程的设计质量及施工稳定性的，本文针对传统变电站工程建设的特点，提出了BIM技术的概念，分析探讨了BIM技术在变电站工程建设中的应用，通过工程实践解决了暗敷箱体孔洞定位准确率偏低的问题，取得了初步成效，并对持续提升BIM技术应用高度进行了展望。

关键词：BIM；变电站工程；暗敷箱体孔洞预留；碰撞检查

1.概述

近年来，电网基建项目快速发展，基建管理对工程技术、质量等方面的要求越来越高，传统的建设方法已不能完全满足其要求。主要表现为：在传统设计技术中存在不可突破的局限，错漏和不合理普遍存在且难以消除；传统施工作业和施工管理不合理，施工质量和效率较低等。

BIM（BuildingInformationModeling）即建筑信息模型。BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数字化方法，可有效解决上述问题。BIM技术是目前世界上建筑业最先进的综合设计、施工、管理于一体的信息化管理系统，在欧美、日韩、新加坡等发达国家早已得到广泛重视和普及，然而在我国建筑市场起步较晚。基于大数据的分析，自2013年以来，国内建筑业对BIM的关注热度迅速飙升，建筑企业希望应用先进的数字信息技术提高企业素质和加强企业管理水平。BIM技术应用已成为国内建筑业未来发展的趋势。

本文以引进先进技术解决变电站工程存在问题为切入点，分析探讨了BIM技术在变电站工程建设中的探索和应用，并以220kV化龙变电站为试点工程进行应用实践，通过三维模型指导孔洞预留，从而解决了暗敷箱体孔洞定位准确率偏低的问题，证明了基于BIM技术的应用，可以解决设计和施工阶段一些常见问题，从而减少了施工返工，提高设计精细化程度，取得一定的经济效益。

2变电站工程暗敷箱体孔洞预留存在的问题

目前变电站工程实施期间经常出现因暗敷箱体定位偏差而导致暗敷箱体孔洞后期开凿的现象。主要原因分析如下：

2.1设计方法不够先进

目前变电站工程设计单位通过出版的平面综合管线施工图图指导孔洞预留。

1）综合管线设计者是各专业沟通协调的核心，遇到问题时，需与相关专业设计者反复沟通，或组织协调会议，沟通效率不高；

2）多专业平面图同时叠加到一张二维平面图，图面复杂繁乱，很多信息无法清晰表达；二维图纸无法表达三维世界，空间信息缺失，各专业的设备布置和协调全靠综合管线设计者的想像，不够直观。

2.2施工缺乏科学指导

1）先进场施工的专业先占位置，没有考虑其他专业箱体情况；后进场施工的专业，普遍存在合适位置没有足够空间安装箱体、有空间安装箱体的位置不利于相关管线安装等情况，无形中大大增加了施工难度和施工工作量。

2）施工管理缺乏科学的统筹，土建施工没有考虑暗装箱体的情况。墙体砌筑时，没有安排暗装箱体的孔洞预留。其他专业施工人员在土建交安后才进场安装，要进行箱体嵌墙暗装，只能开凿。

根据统计调查结果，由于平面综合管线图具有二维图纸空间信息表现力不足以及预留孔洞定位设计深度不足等缺陷，设计未能充分考虑三维空间情况，箱体定位存在误差；未能有效指导施工，导致部分孔洞定位偏差或者专业间出现碰撞等质量问题。

3BIM技术设计应用

BIM技术为设计者提供可视化设计环境和协同设计平台，相对于传统设计方法有着明显的优势和意义。

（1）3D仿真建模

BIM技术具有强大的信息表达能力和可视化功能，通过BIM技术对变电站土建和电气设备进行3D仿真建模，使其以三维立体图形的形式展示出来，空间信息表达更为清晰，能更充分体现其真实面貌。在BIM系统平台中，可以在动工前预测建筑的性能，获得更直观的三维协调效果图，一方面可以提高时间和空间的协调利用率，另一方面可在施工前确定设计中存在的问题与冲突。准确实现变电站设计的可规化对于预测变电站未来的效果非常重要，而BIM则能够改进设计的可规化流程。

（2）协同设计

BIM技术提供直观、开放的协同工作平台，可进行各种数据的共享和传递。各专业设计者在协同平台进行设计，对各种建筑信息作出正确的理解，并进行高效的协同设计，可有效解决专业间的碰撞问题和不合理的设计问题，从而优化设计和提高设计质量。

（3）碰撞检查，优化设计

BIM软件具有强大的碰撞检查功能。基于变电站3D仿真模型，对所有专业进行全面的碰撞检查，并生成碰撞检查报告，提醒各专业设计者进行调整，理论上可消除所有碰撞问题。

利用BIM技术，在设计阶段可优化变电站工程设计，优化管线排布方案，优化净空，减少设计变更和施工返工的可能性。

4.工程实践

220kV化龙变电站工程进行了BIM技术应用。首先利用BIM技术软件建立土建、电气专业三维模型，然后利用BIM软件对三维模型箱体与墙以外的所有元素（包括栏杆扶手、楼板、楼梯、窗、结构柱、结构框架、门等）进行碰撞检查，确保箱体与墙以外的所有元素无发生碰撞；对三维模型箱体与墙进行碰撞检查。由于变电站户内箱体需嵌墙暗装，碰撞报告中，箱体与墙体必然产生碰撞。利用这个原理，箱体与墙体作碰撞检查导出的碰撞报告则为箱体的定位报告，报告形成详细定位信息，每个箱体以及对应墙体均形成独有的ID。最后，利用暗装箱体的定位报告并结合三维模型，根据每个箱体以及对应墙体的ID，在化龙变电站施工现场逐一指导每一个预留孔洞定位以及箱体安装。通过三维模型和箱体定位报告进行设计交底，设计者意图和箱体定位直观清晰，更容易让施工管理人员理解和掌握箱体定位，在施工前就已经对箱体定位有准确的概念。施工管理人员通过三维模型和箱体定位报告，在墙体砌筑时，提前精确预留孔洞。化龙变电站工程目前已竣工，其中孔洞定位数量总126个，未出现孔洞定位不准确或者碰撞问题，从而实现孔洞定位准确度达到100%。

通过与其他变电站工程配电箱（暗装）安装变更对比，三维模型指导孔洞预留的方法节省了因孔洞后期开凿而造成的工程费用，达到良好的经济效益。

5.结论和展望

BIM技术是建筑产业革命性技术，在项目精细化设计、建筑全生命周期管理中能够发挥巨大作用，通过三维可视化建模，以三维模型表示各专业内容，使专业间的沟通更加直观，通过三维模型，可直观、精确的确定暗装箱体的位置，指导施工人员进行孔洞预留。

通过在220kV化龙变电站工程中的摸索与实践，在协同设计、可视化沟通、图纸审核、方案优化、技术交底等方面的应用，BIM技术极大地发挥了在工程设计中的价值，社会效益和经济效益明显。BIM技术不仅是一种信息化的技术，它的价值对企业的管理和生产起到变革性的作用，有必要继续推广应用，挖掘技术价值。

参考文献：

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[2]任琦鹏，郭红领.面向虚拟施工的BIM模型组织与优化[J].图学学报，2015，36（2）：149-157.

[3]祁爽，匡嘉智.工程项目管理实施现状分析与BIM解决方案[J].土木建筑工程信息技术，2013，（05）.