BIM技術在太平排澇泵站施工中的應用

范浩威，盧 杰，馬定球

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710)

1 項目概況

太平排澇泵站工程位于佛山市南海區西樵鎮樵桑聯圍南片的桑園圍吉水片內，工程按照30年一遇 24 h 設計暴雨1 d排干并控制圍內水位低于1.10 m的排澇標準,新建排澇泵站設計排澇流量為30.0 m3/s，安裝4臺1 600ZLQ-6型立式軸流泵，配套4臺TL1 000-20/2 150型同步電動機，設計揚程工況下單泵裝機流量為8.38 m3/s，總裝機流量為33.52 m3/s，單泵裝機容量為1 000 kW，總裝機容量為4 000 kW。工程采用堤后式設置泵房的布置方案，泵站和太平船閘之間設置人工隔離島分離。主要建筑物按進出水口方向順序為:內引涌護底段、內引涌橋涵段、內涌反濾段、內涌清污閘段、內涌進水前池段、內涌進水池段、泵房段、出水涵洞段、外江防洪閘段、外江斜坡段、外江消力池段、外江護坦段等。泵站中心線垂直于堤圍，泵站內涌清污閘段至外江消力池段中心線與太平船閘軸線平行，兩者距離約29 m，泵站內引涌段至內涌護坦段中心線與太平船閘軸線大致成28°夾角，泵站外江消力池段至外江護坦段中心線與太平船閘軸線大致成32°夾角。

本工程等別為Ⅲ等，泵站規模為中型，出水涵洞及外江防洪閘建筑物級別為2級，其余永久性主要建筑物為3級，永久性次要建筑物為4級，臨時性水工建筑物級別為4級。太平排澇泵站平面布置圖示意如圖1所示。

圖1 太平排澇泵站平面布置示意

2 項目施工難點

該工程項目施工難點主要表現在以下幾個方面：

1)項目工期緊，任務重;

2)現場狹長，機械設備多，交叉作業影響大;

3)臨近船閘不平衡深基坑施工難度大，安全管控風險高;

4)主廠房支撐體系設計難度大。

采用傳統方法，大多數水工施工圖紙較少考慮其他專業，一些復雜節點只能通過現場施工經驗進行施工，這不僅影響施工進度，施工成本也會大大增加。利用BIM技術，工程各參與方可以通過BIM建模進行工程信息交換和共享；能夠預先進行碰撞檢查，節省大量的時間、人力以及財力，大大提高了工作效率，也便于工程的管理與控制。因此，經多方比較和分析研究，決定采用BIM技術來實施。

3 BIM技術的應用

3.1 BIM模型建立

在項目施工前期，根據項目施工圖紙，利用Revit軟件完成本項目BIM模型的建立，實現了二維圖紙向三維模型的轉變，有效的避免了傳統二維設計的思維盲區，能清晰地表達出設計意圖，反映項目設計情況。太平排澇泵站三維模型示意如圖2所示。

圖2 太平排澇泵站三維模型示意

3.2 流道模型建立

由于流道模板制作施工難度大、外觀質量要求高，若采用傳統的施工工藝靠經驗一邊拼裝一邊下料法，不但施工進度慢，材料浪費多，施工成本高，而且龍骨受力不均，質量難以控制。通過利用BIM技術解決流道制造進度、精度、質量的同時，又可以節約成本。流道三維模型示意如圖3所示。

3.3 深化設計

通過BIM技術三維深化設計，可以直觀的發現設計圖紙中的問題，如孔位接口位置不符等。通過對圖紙進行二次優化，及時調整設計圖紙，減少返工情況，加快施工進度。孔位接口位置不符示意如圖4所示。

圖3 流道三維模型示意

圖4 孔位接口位置不符示意

3.4 二維碼技術應用

在工程項目施工過程中，傳統的技術交底是通過面對面講解紙質交底文件，存在著“一次管一年”、“聽完就完事”的現象，使交底流于形式。

二維碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性高、抗損性強、成本便宜等特點，將相關技術交底、設備管理等資料文檔鏈接制作成二維碼，二維碼的唯一性確保文件與模型的一一對應，將二維碼進行打印并粘貼到作業區域，施工班組人員僅通過掃一掃二維碼的方式，即可查閱二維碼所鏈接的內容，不用再去尋找相關的紙質文檔。不僅為施工班組人員提供了便利，也方便后臺進行統計監測，對工人進行督查，避免技術質量等事故的發生。二維碼信息管理系統示意如圖5所示，后臺統計示意如圖6所示。

3.5 施工方案模擬與優化

項目工程范圍廣，涉及危大工程，為保證危大工程的安全性及其施工方案的可行性，利用BIM技術進行施工方案模擬與優化顯得十分重要。以主廠房梁板高支模為例，支撐體系在標高8.2 m電機層結構梁板

圖5 二維碼信息管理系統示意

圖6 后臺統計示意

上搭設高度 15.16 m，架體縱向長度為34.6 m，橫向寬度為13 m，其中框梁主要截面尺寸為350 mm×1 200 mm、350 mm×700 mm、300 mm×700 mm、240 mm×700 mm、240 mm×500 mm、260 mm×600 mm、240 mm×600 mm，板厚為140 mm，混凝土強度等級為C30。支撐體系采用普通鋼管扣件式滿堂支撐體系，搭設在混凝土板上。根據事故分析，高支模支撐坍塌事故主要發生原因為架體立桿失穩破壞造成。因此，針對高支模支撐承受荷載和結構特點，增大荷載分項系數，采用設置水平拉桿、豎向及水平剪刀撐等加固措施，以提高高支模支撐的整體穩定強度和剛度。

主廠房梁板高支模通過利用BIM技術輔助施工，進行總體工籌策劃、可視化交底，利用BIM技術反饋施工方案中存在的潛在問題，通過各項數據的對比，優化施工方案，提高施工方案質量，加快施工效率，減少10%的現場施工返工，縮短腳手架搭設工期2 d。高支模架體周轉材料計劃見表1所示，主廠房高支模施工模擬示意如圖7所示。

表1 高支模架體周轉材料計劃

圖7 主廠房高支模施工模擬示意

3.6 無人機進度實施把控

由于本工程建設內容多樣、專業交叉復雜、建設標準高，施工階段，全面應用BIM技術對建設全過程進行輔助與管控顯得十分必要。

通過全景航拍，實現基于無人機技術的信息化應用，通過第三方平臺與移動端實時展示施工場景、施工進度與施工安全管理的現狀，使項目相關人員能夠及時掌握項目動態，輔助對工程建設的全過程監督。太平排澇泵站無人機航拍進度追蹤示意如圖8所示。

3.7 無人機傾斜攝影技術

無人機傾斜攝影技術是將無人機技術和傾斜攝影技術有效結合，通過無人機獲取同一位置多個角度的影像資料，對影像進行預處理，利用區域聯合平差方法，獲取影像的形態與空間位置；利用多視角影像密集匹配技術，獲取影像坐標，從而得到對應地物的三維點云；利用TIN網格構建技術，獲得具有地表真實形態和紋理特征的三維模型。與傳統的人工建模技術相比，無人機傾斜攝影技術具有高精度、高效率、高真實感和低成本的優點。

圖8 太平排澇泵站無人機航拍進度追蹤示意

通過利用BIM技術，將平面布置CAD圖與原型地形表面模型形成對應關系，原始地形表面模型投影到設計平面上，利用平整場地的功能，將各高程點調整至設計平面上的高程值，從而得到土方工程量，進行土方調配，實現工程的土方平衡。太平排澇泵站GIS模型示意如圖9所示，太平排澇泵站土方平衡示意如圖10所示。

圖9 太平排澇泵站GIS模型示意

3.8土方結算三維算量復核

創新性地把civil 3D軟件應用到了水利項目的施工中，基于獨立開發的二次開發插件集，模擬各已完成土方結算的地形曲面，進行土方結算三維算量復核。

圖10 太平排澇泵站土方平衡示意

通過利用BIM技術，避免出現土方重復結算的情況，減少項目損失。太平排澇泵站土方結算三維算量復核圖示意如圖11所示。

圖11 土方結算三維算量復核示意

4 結語

通過BIM規劃和管理，將全專業的BIM模型整合校對，并在施工過程中實時根據項目的實際施工結果，更新原始的設計模型，使模型包含項目整個施工過程的真實信息，包括工程建筑、結構、機電等各專業相關模型大量、準確的工程和構件信息。

BIM模型與相關計算軟件的結合在實踐中展現了其高效的建模、計算能力，采用BIM技術進行施工模擬與優化及深化設計，確保施工的準確性和可行性，提高了項目質量和效率。基于信息化管理平臺，實現施工過程中進度、質量、安全、協調等全過程動態管理，改變傳統項目管理模式，縮短項目工期，控制項目成本、提升項目質量。通過項目的實施，結合水利項目的自身特點，形成水利項目BIM應用體系。