BIM技術(shù)在市政排水系統(tǒng)工程建設(shè)施工階段的管理應(yīng)用

【摘要】市政排水系統(tǒng)工程構(gòu)筑物規(guī)模龐大、建筑物設(shè)計(jì)形式新穎、工藝設(shè)備種類繁多，在工程建設(shè)施工階段管理難度較大。通過積極與參建各方合作，在該工程質(zhì)量控制中利用了BIM技術(shù)進(jìn)行管理，深化設(shè)計(jì)、碰撞檢測、施工模擬、三維技術(shù)交底，保證工程建設(shè)有序進(jìn)行，促進(jìn)了項(xiàng)目精細(xì)化管理，提升了項(xiàng)目管理水平。

【關(guān)鍵詞】BIM；建模；碰撞檢測；模擬施工；施工管理

1、前言

BIM（Building Information Molding）建筑信息模型是一種全新的理念，它涉及從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到施工、運(yùn)營維護(hù)等項(xiàng)目建設(shè)各階段的一系列創(chuàng)新和變革，是建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。BIM的理論基礎(chǔ)主要源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）理念和基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM與STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，可包括施工工序、進(jìn)度、成本和質(zhì)量以及人力、機(jī)械、材料資源等施工、工程安全性能、材料耐久性能等信息，其發(fā)展應(yīng)用的前景廣闊。

目前，BIM的應(yīng)用在歐美發(fā)達(dá)國家正在迅速推進(jìn)。與歐美發(fā)達(dá)國家相比，我國BIM應(yīng)用起步較晚，現(xiàn)在已知的BIM案例基本應(yīng)用在房屋建筑領(lǐng)域，而BIM技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用，將會(huì)促進(jìn)整個(gè)市政工程的信息化和現(xiàn)代化。

2、 工程概況

本市政排水系統(tǒng)工程位于上海市，建成后將服務(wù)區(qū)內(nèi)共計(jì)306公頃區(qū)域，該系統(tǒng)主要功能為：旱季收集污水并提升排送至市政污水廠，發(fā)揮減排作用。雨季收集初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄減少環(huán)境污染。暴雨期間將雨水強(qiáng)排至黃浦江達(dá)到防汛作用。

排水系統(tǒng)工程主要包括：新建17.2立方米/秒合流泵站一座（截流污水配泵1.1立方米/秒），占地面積約4584平方米；泵房與調(diào)蓄池合建一體，平面尺寸32m×29.5m。

調(diào)蓄池一座，容積9000立方米。平面尺寸約55.05×34m，埋深約22米。基坑采用地下連續(xù)墻圍護(hù)方式，地下連續(xù)墻埋深約44m～46m。

泵站進(jìn)水合流總管Φ2700～3000約730米，沿市政道路上敷設(shè)，埋深約5.5～8.5m。采用頂管施工，其中1個(gè)頂管井工作，2個(gè)頂管接收井。

污水截流管Φ1350約780米，3.5m～4m，開槽埋管。

出水箱涵、排放口2孔3000×2500約220米，沿道路綠化帶敷設(shè)，采用支護(hù)開挖的施工方式。

3、 BIM模型建立

BIM模型指的是通過參數(shù)而不是數(shù)字建立的模型，是可以通過簡單地改變模型中的參數(shù)值就能建立新的模型并分析。BIM模型中圖元是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息。而這些信息可對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行完整的工程信息描述和拓?fù)潢P(guān)系的描述。

為本項(xiàng)目建立的BIM模型完全根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的圖紙建立，所以本項(xiàng)目的建模過程是由二維圖紙轉(zhuǎn)換成BIM 3D模型，再進(jìn)行可視化施工模擬等應(yīng)用BIM 技術(shù)于管理工作。根據(jù)圖紙將整個(gè)項(xiàng)目大體分為三個(gè)專業(yè)建模，分別為構(gòu)筑物模型，建筑物模型以及設(shè)備模型。

構(gòu)筑物模型主要為泵房下部構(gòu)筑物，包括：泵房下部結(jié)構(gòu)與調(diào)蓄池。

建筑物模型主要為泵房上部建筑物，包括：雨水格柵間、泵房上部建筑、高配間、管理用房和開關(guān)站等。

設(shè)備模型主要包括泵房內(nèi)干式混流泵（雨水泵），格柵除污機(jī)，高低壓柜等設(shè)備。

BIM模型作為一種數(shù)字信息應(yīng)用，可用于工程的建造和管理。這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使工程在整個(gè)施工進(jìn)程中顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)。

4、BIM技術(shù)在本工程建設(shè)施工階段管理中的實(shí)際應(yīng)用情況：

本工程構(gòu)筑物規(guī)模龐大、建筑物設(shè)計(jì)形式新穎、工藝設(shè)備種類繁多，給整個(gè)工程的質(zhì)量控制帶來很大的難度。通過積極與參建各方合作，在該工程質(zhì)量控制中利用了BIM技術(shù)進(jìn)行管理，深化設(shè)計(jì)、碰撞檢測、施工模擬、三維技術(shù)交底，保證工程建設(shè)有序進(jìn)行，促進(jìn)了項(xiàng)目精細(xì)化管理，提升了項(xiàng)目管理水平。

將BIM技術(shù)融入到施工管理過程中，將時(shí)間、進(jìn)度、工程量等結(jié)合在一起，方便對(duì)整個(gè)工程直觀地了解，方便把每個(gè)流水段運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行管理實(shí)現(xiàn)施工階段的精細(xì)化管理。

對(duì)施工過程模擬分析、前置任務(wù)分析及滯后分析。在可視化信息查詢和資源及場地管理等方面增進(jìn)了項(xiàng)目的創(chuàng)新廣度和深度，解決了進(jìn)度信息持續(xù)集成問題，促進(jìn)BIM技術(shù)在大型、復(fù)雜市政工程中的應(yīng)用。

4.1土建部分BIM技術(shù)應(yīng)用-碰撞檢查：

對(duì)于碰撞檢查，靜態(tài)的碰撞檢查可以由軟件直接導(dǎo)出碰撞報(bào)告，報(bào)告中包含具體的位置信息，附帶三維空間下碰撞點(diǎn)的截圖，可以很方便的在模型上找到碰撞點(diǎn)信息。

相對(duì)于靜態(tài)的碰撞，還存在部分隱藏的碰撞，需要運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬施工才能發(fā)現(xiàn)。

如對(duì)本工程頂管施工進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)頂管工作井內(nèi)吊裝頂管機(jī)頭時(shí)，出現(xiàn)頂管機(jī)頭與圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，造成機(jī)頭無法吊裝就位。

后經(jīng)參建各方開會(huì)研究討論，對(duì)頂管工作井原圍護(hù)進(jìn)行了修改。并運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)變更后方案進(jìn)行模擬，論證后才進(jìn)行施工，確保頂管機(jī)頭吊裝的順利進(jìn)行，避免了返工。

4.2土建部分BIM技術(shù)應(yīng)用-模擬施工：

在運(yùn)用BIM技術(shù)的實(shí)際施工管理中，我們逐漸意識(shí)到了BIM技術(shù)在項(xiàng)目管理中的優(yōu)勢。建模完成后對(duì)于重要的工序進(jìn)行了模擬施工，以期發(fā)現(xiàn)不合理或者待完善的地方。

我們把整個(gè)工程的土建部分按施工總進(jìn)度計(jì)劃運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬施工。在主體泵房基坑土方開挖階段，通過模擬施工我們發(fā)現(xiàn)每一道支撐都處于之后再被挖走的土方中，也就是為了制作支撐需要先挖走一部分土方等到支撐施工完畢后將土方回填再施工圍檁，等待圍檁達(dá)到強(qiáng)度后才能進(jìn)行基坑開挖，繁雜的工序大大浪費(fèi)了時(shí)間成本。本項(xiàng)目需要在汛期前發(fā)揮作用，工期十分緊。經(jīng)參建各方開會(huì)研究討論，將圍檁的支撐由原先的托撐改為吊撐，有效地縮短了工期。

通過碰撞檢查，還可以檢查土建專業(yè)和設(shè)備專業(yè)之間存在的碰撞，盡早發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。

4.3設(shè)備部分BIM技術(shù)應(yīng)用-加強(qiáng)施工交底

由于本工程設(shè)備眾多，工藝及專業(yè)較復(fù)雜，雖然大部分為成熟的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，但部分產(chǎn)品仍然需要根據(jù)本泵站工況進(jìn)行調(diào)整，工廠在設(shè)備制造階段，會(huì)遇到種種需要與現(xiàn)場協(xié)調(diào)的問題，將BIM模型存放在網(wǎng)絡(luò)上（如局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上），便于項(xiàng)目參建各方講解及溝通，或者與項(xiàng)目其他參與者進(jìn)行可視化交流，能較快對(duì)設(shè)備生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題達(dá)成解決方案。在加入了BIM模型，運(yùn)用BIM技術(shù)于設(shè)備生產(chǎn)階段后，大大的縮短了設(shè)備生產(chǎn)周期和減少了設(shè)備生產(chǎn)成本。

本工程雨水泵采用抽芯式混流泵，這類泵對(duì)于安裝精度要求高，尤其安裝底板的施工方式復(fù)雜，且對(duì)泵影響較大。將雨水泵的安裝過程進(jìn)行模擬并根據(jù)模擬進(jìn)行交底工作，將有利于雨水泵的安裝順利進(jìn)行。

4.4 BIM技術(shù)應(yīng)用-進(jìn)度控制

傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度控制方法常見及應(yīng)用較多的：是甘特圖和網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。雖然也可以對(duì)工程項(xiàng)目前期階段所制定的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，但是由于自身存在缺陷，所以項(xiàng)目管理者對(duì)進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化只能停留在一定程度上，即優(yōu)化不充分，這就使得進(jìn)度計(jì)劃中可能存在著某些沒有被發(fā)現(xiàn)的問題。當(dāng)這些問題在項(xiàng)目實(shí)施過程中發(fā)生時(shí)，項(xiàng)目施工就會(huì)相當(dāng)被動(dòng)，往往這個(gè)時(shí)候，就只能根據(jù)現(xiàn)場情況被動(dòng)的修改計(jì)劃，使之與現(xiàn)場情況相符，失去了計(jì)劃控制施工的意義。

而基于BIM技術(shù)的進(jìn)度管理，可以通過反復(fù)的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前查出，逐一修改，并提前制定應(yīng)對(duì)措施，使進(jìn)度計(jì)劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實(shí)際的項(xiàng)目施工，從而保證項(xiàng)目施工的順利完成。同時(shí)管理者還可以通過BIM模型很容易的對(duì)不同施工程序進(jìn)行比較，可以很快的確定項(xiàng)目是否跟上進(jìn)度或落后進(jìn)度，從而優(yōu)化和調(diào)整施工進(jìn)度。

結(jié)語：

將BIM技術(shù)運(yùn)用到市政排水系統(tǒng)工程的建設(shè)施工階段的管理工作中能高效解決施工階段出現(xiàn)的問題。隨著時(shí)代的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用早已超出了模型的范疇，延伸到了整個(gè)工程的全生命周期應(yīng)用。作為工程管理者，必須順應(yīng)發(fā)展趨勢，積極學(xué)習(xí)和掌握新技術(shù)，組織和參加多元的BIM業(yè)務(wù)培訓(xùn)，滿足工程管理的工作需求。

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