BIM 技術在泵站設計中的應用

吳圓 上海市政工程設計研究總院集團第六設計院有限公司

1 前言

BIM全稱Building Information Modeling，意為“建筑信息模型”，是通過對計算機技術的應用，創建的一種方便傳遞和共享建筑信息的模型。BIM技術被廣泛應用于市政施工和建筑施工等領域，發揮了成本控制、協同管理等方面的巨大優勢，極大提升了管理水平、施工效率，并有效減少了因返工造成的資源浪費[1]。本文就BIM技術在泵站設計中的應用進行了分析討論，以期為BIM廣泛應用于泵站設計提供參考。

2 BIM技術在泵站設計中的管理應用

BIM技術在泵站設計中的管理應用，體現在泵站設計的整個項目在設計、施工、運營、維護等各個階段，在泵站設計的全流程中，通過BIM技術的應用可以實現工程信息的無損傳遞，項目各方之間可以通過信息共享實現更為便捷的協同工作。BIM應用在泵站設計全生命周期的信息管理過程中，其構建架構包括了數據層、模型層、功能層。

BIM的數據層包含了泵站設計和建設各個階段的信息，是存儲信息的數據庫，并且能夠實現模型內的信息交換。即BIM的數據層包括了數據存儲、交換和應用等功能。

BIM的模型層是數據層之上的信息承載體，模型層的設計是為了解決不同工程應用中對數據的需求，是將數據層中的信息進行整理和集成，在確保信息有序性的基礎上搭建覆蓋全周期的信息模型。BIM的模型層是BIM技術能夠在項目中發揮協同作用的核心。

BIM的功能層是實際應用中涉及的各個功能模塊，需要滿足不同應用場景的不同需要。BIM的功能層是通過對從不同專業收集到的不同信息數據進行加工和分析，將已完成的分析結果再反饋給各個專業人員。不同專業人員的系統中可以應用的模塊有所不同，如泵站運營管理人員所能接觸到的功能模塊通常會包括設備管理模塊、空間管理模塊、用戶管理模塊等。

將BIM技術應用在泵站的設計管理中，能夠有效解決當前管理中存在的大多數問題，進而推動泵站的設計和運行效率明顯提升，實現緩解我國水資源壓力的目的，并切實提高水資源利用率。

3 BIM技術在項目投標階段的應用

3.1 建立BIM模型

根據招標文件中提供的相關設計圖紙，由BIM技術人員集合施工管理技術的應用建立泵站的三維設計模型。該階段設計的三維建設模型需要結合施工工藝，并采用參數化的組構件，構件中包含的信息主要有詳細的工程量和材質等。

3.2 應用BIM模型

在BIM模型建立后，要依據模型做3D漫游展示，向全體制作標書的人員進行整體和部分效果的展示，讓大家在制作標書前能對項目有較為清晰的認識，避免了因不同人對設計圖紙理解的不同造成的分歧，大大提高了工作效率，并且通過對各種信息的實時查看，降低了標書制作過程中出現差錯的可能性[2]。在泵站設計過程中，對主要工程量的校對核查，能夠幫助規劃施工工作，BIM技術的應用還能夠設計滿足招標需求的總體施工圖，并輔助施工方案的編制，合理安排資金和人力計劃。

4 BIM技術在施工準備階段的應用

4.1 模擬施工現場總體布置

虛擬施工管理是BIM技術在施工準備階段的主要應用方式，可以根據具體的現場施工信息進行場地布置、專項施工方案的設計，并能夠展示關鍵工藝，模擬裝修效果。泵站的施工準備階段要對其總體布置進行模擬，包括生產臨時建筑和生活臨時建筑，在優化方案并最終確定后再開始實際布置[3]。

4.2 優化施工方案

應用BIM技術，可以根據施工現場的實際工作情況，對施工方案中的重點部位進行優化，如泵站設計中的分層澆筑方案，經過不斷的模擬優化調整，最終確定的施工方案是相對最優的。如圖1的項目所示，張馬泵站工程是上海市外圍的骨干泵站，在設計時需要同時滿足排澇和引水調度的雙向功能，其泵站規模為大（2）型，應用BIM技術進行設計有效提高了效率并節約了項目成本。圖2為上海市在黃浦江上游水源地建設的金澤水庫工程項目，需要達到取水速度60m3/s的設計規模，應用BIM技術有效提高了項目的供水安全保障。

圖1 上海張馬泵站工程中的BIM技術應用

圖2 上海金澤水庫泵站工程中的BIM技術應用

5 BIM技術在施工建設階段的應用

5.1 指導施工

在施工準備階段完成了對最優方案的確定，在施工建設階段通過4D模擬向全體參與施工建設的工作人員展示方案，幫助其形成對項目方案的理解，按照模型完成實體項目的建造。BIM技術的應用能夠讓整個項目的施工全過程可控，通過技術交底指導施工。在泵站設計中，需要模擬搭建BIM鋼筋模型，以便工人理解和查看具體的鋼筋尺寸和位置，在保證施工質量的同時有效避免了返工情況的出現。

5.2 進度管理

BIM技術應用在泵站設計中，能夠輔助項目進度管理。可以根據制定的項目施工進度計劃，將資金準備、人員安排、材料采購等事項提前進行準備，在保證施工進度和施工效率的同時，減少了因預判差誤導致的資源浪費。BIM的應用改變了傳統的驗收方式，可以分階段進行數字化驗收，存儲相關資料和數據至服務器，進行統一的留存和管理。將實際的進度情況與BIM模型中模擬的進度進行比較，找到出現差距的原因并制定相應的措施加以控制。

5.3 成本管理

及時上傳BIM模型中時間和成本等建設信息，可以為成本分析提供真實的數據支持，成本的核算不是一成不變的，要根據工程實際的進展情況做出更新和調整，資料匯總的及時性十分重要。運用BIM技術建立5D模型可以進一步細化工程量，精細分析項目的成本，及時計算出施工成本與項目清單中單價的對應關系，對施工進度進行成本動態和精細化管理。

5.4 質量管理

BIM模型具有可視化特征，應用在施工開始前能夠及時發現問題并進行調整，能夠對施工過程中可能遇到的問題加以規避[4]。將BIM模型應用于質量管理，結合質檢標準可以使施工過程中工程質量控制的要點更加清晰，將BIM模型與現場施工情況做對比，可以更嚴格地把控工程質量。在施工過程中要如實在BIM模型中記錄外購構件相關信息，并及時上傳實體項目的相關信息保證項目可以追溯。

5.5 安全管理

將BIM技術應用在泵站設計中，能夠監控施工中的風險，以二維碼的形式進行公示，方便隨時查閱。管理人員可以通過移動端設備及時記錄施工現場的情況并加以取證反饋，讓整個施工過程處于受監管狀態，方便進行數字化管理。BIM技術還可以與VR技術相結合，更好地進行項目安全管理[5]。泵站設計項目屬于水利工程建筑，常存在體量大、面積小、周期短、任務重、分包多等情況，加大了管理難度，通過BIM技術的應用實現了項目的可視化管理，可以輔助項目高效、安全地開展施工工作，并能夠及時解決施工中遇到的問題。

6 結束語

按照國家水利部門對水利工程建設提出的要求，我國的水利項目在建設時面臨著短板明顯和監管不足的問題，尤其體現在信息化水平不高上，對水利工程進行信息化建設改造是我國水利工程面臨的一項重要任務。BIM是當前可應用的較好的信息技術手段，隨著BIM技術在水利工程中的應用，并通過與其他先進技術的集成，在水利建設領域發揮出了更大的價值，極大推動了整個水利行業的發展，并為智慧水利工程的開展創造了更多可能。針對當前我國水利工程行業整體存在數字化和信息化水平不足的問題，本文提出將BIM技術應用到泵站設計中，希望能以泵站的設計應用為整個行業的信息化和智慧化水平提升提供借鑒。