智用BIM技术，打造精品工程

山西省工业设备安装集团有限公司

      一、项目实施背景

习近平总书记在“十九大”报告中首次提出“社会主义生态文明观”，明确指出“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”，生态环境保护任重道远。山西省工业设备安装集团有限公司积极融入国家战略，抢抓机遇发展，开辟出市政公用、石油化工双特级资质的广阔平台，走在了节能环保施工的前沿。近年来，集团公司致力于垃圾焚烧发电工程领域的施工研究，足迹遍布山西、安徽、贵州、山东、江西、宁夏等地，成为垃圾发电建设队伍中的主力军，为城市生活垃圾处理做出了突出贡献。

山西安装承建合肥市生活垃圾焚烧发电项目

二、项目简介

合肥市生活垃圾焚烧发电项目分为两期建设，建设地址位于合肥市循环经济示范园，总规模为处理量2000t/d的炉排式垃圾焚烧炉、4*10MW汽轮发电机组及其配套设施。工程主要建筑物包括：主厂房、烟囱、循环水泵站、冷却水塔及水池、综合楼、办公楼、场区地下管网及其它辅助配套设施。

合肥垃电厂区效果图

生活垃圾焚烧发电工艺流程介绍：经卸料平台将垃圾卸至垃圾坑中，经过发酵，用抓斗将垃圾吊至进料口，给料口把垃圾送到焚烧炉排，在炉排上完成垃圾的燃烧。烟气的热能大部分被余热锅炉吸收后转换成蒸汽进行发电，然后经过半干式烟气处理装置和布袋除尘器除去有害气体和粉尘后经引风机抽出，由烟囱排往大气。除尘器收集下来的飞灰与石灰等混合物由排灰装置排出。

生活垃圾焚烧发电工艺流程图

三、应用BIM技术的原因分析

为了优化组织、降本增效，在施工前辨识出以下难点：1、垃圾仓池底开挖、卸料大厅下脚手架体搭设、烟气净化间钢结构施工危险性极大。2、各单位工程时空交错，导致垃圾贮坑大跨桁车梁吊装难度增大。3、锅炉汽包尺寸大，操作空间狭小，普通吊装方案无法实现。4、水冷壁多，高空作业频繁。项目部借助BIM技术模拟施工过程，提前解决施工中可能出现的各种不利因素，保证工程顺利施工。

主厂房现场施工照片

四、BIM技术在工程中的应用

1、危险性较大分部分项工程基于BIM技术的可视化交底

主厂房中垃圾仓池底整体埋深-7.2m，属于危险性较大的深基坑。拟采取分两步开挖，整体区域卸土至-3.1m后，再在垃圾池区域二次开挖至-7.2m，采用土钉墙锚固喷护。小组建立深基坑三维模型，对施工人员进行三维技术交底，保证了深基坑安全开挖。

主厂房基坑开挖三维模型

垃圾仓基坑支护效果图

卸料大厅平台高度高，脚手架体搭设属于危险性较大分部分项工程。经专家论证后BIM小组依据方案建立梁下和板下架体模型，对各具体部位的横杆、立杆、剪刀撑、扫地杆等施工信息进行三维交底，直观清晰，避免了大量返工。

架体模型局部详图

架体立杆间距交底

烟气净化间为钢结构,所有设计节点均为焊接节点，点多量大，全焊接方法施工进度极为缓慢。针对以上难点，我们利用Tekla对原设计节点进行深化，改为螺栓节点，创建三维模型。工厂预制构件到现场按照三维模型先用螺栓组装，最后再进行所有焊缝的焊接。该施工方法简化了安装程序，大量减少了吊车台班，节省费用高达10万元，更为提前进行内部设备安装创造了条件。

烟气净化间钢结构三维模型

钢结构节点深化设计图

钢结构现场照片

2、打破空间制约，大跨度桁车梁顺利吊装

垃圾坑纵向跨度大，全长122m，坑壁混凝土结构至40m高，垃圾仓内桁车梁吊装高度为34m，北侧东部C-T轴75m范围内因在锅炉间和集控楼区域，影响履带吊的吊装位置，小组通过模型建立，对北侧T轴以东履带吊能达到的最大吊装服务半径进行动画模拟，确定了履带吊吊装范围，由于东侧已完建筑影响履带吊吊装半径，⑩轴东侧吊车梁无法直接吊装到位。为此，先把该部分吊车梁吊装到西侧28.7m平台，采用悬挂在37m层混凝土梁上的5t导链在平台上平地式倒运至东侧吊装位置的正下方，再用导链吊装到相应的标高处。垃圾坑⑤轴南侧为垃圾卸料大厅，地面没有吊装位置，采用200t履带吊将小吊车吊至8m层卸料平台，根据需要的最小的吊臂服务半径，通过计算确定了小吊车吨位。再根据吊车参数，通过三维动画模拟吊装过程检查现场有无立体制约因素，验证了方案的可行性，顺利完成了吊装作业。

北侧桁车梁西部吊装范围模拟

北侧东部桁车梁吊装方案模拟

南侧桁车梁吊装方案模拟

3、汽包吊装在狭小空间的动态模拟及方案优化

本锅炉汽包内径为1600mm，汽包吊装总重量为32t，总长10.66m，安装标高为40.17m，吊装采用200t履带吊,履带吊布置在场地西侧，汽包尺寸较大，平行钢架吊装不具备条件，通过计算钢架平面对角线斜长能满足汽包水平吊装的要求,但间隙仅为150mm，需要通过汽包两侧的捆绑溜绳来控制汽包左右摆动，防止汽包过梁时与梁相碰。通过建立BIM模型，结合吊车性能参数表，选定吊车站位，通过吊装过程在最不利外因影响下汽包摆动幅度进行防碰撞动态模拟，确定了方案的可行性，顺利完成了吊装。

汽包模型

汽包对角线吊装方案

汽包吊装模拟

4、水冷壁基于BIM技术的模块化施工

为减少工程施工高空作业吊装次数，锅炉前侧墙、后侧墙、前墙、后墙水冷壁均在预制场地按照安装图纸组对焊接完成，进行整体吊装。水冷壁吊挂装置安装前先将销轴与塔板组合在吊杆上，然后吊杆与炉顶吊杆梁组合在一起进行吊装。水冷壁最长为18.95m，受热面用25t吊车组合，吊装时用200t履带吊。履带吊定位在预制场地和锅炉中间。应用BIM技术的模块化施工，现场施工工序得以优化，避免了顶板安装完成后履带吊吊钩起落时易碰撞的情况，加快了施工进度。

水冷壁地面模块化组装

水冷壁吊装模拟

五、BIM技术总结

该项目还应用BIM技术对综合楼管线排布进行深化设计；开发BIM云平台，对材料统计等方面进行了深度研究。经统计，累计缩短工期40天，节约材料价值35万，节省建造费用总额高达82万。该项目先后获得5项实用新型专利、3项BIM云平台软件著作权、4项省级工法。该项目被评为2015年度全国优质金奖工程、集团公司被授予“安徽省用户满意工程先进单位”、“安徽省质量安全信誉AAA级优秀施工企业”。BIM技术在合肥市生活垃圾焚烧发电项目的应用和尝试，对集团公司BIM技术的推广起到了引领辐射的作用。下一步山西安装集团将持续加强BIM技术的推广力度，为实现集团公司科技跨越式发展提供强有力的支持。

企业级BIM云平台

3项BIM云平台软件著作权