BIM技術在地埋式污水處理廠全生命周期的應用

李永龍

（合肥胡大郢國禎污水處理有限公司，安徽 合肥 230000）

水資源是生命源泉，如果水資源被污染，在影響人類生命健康的同時甚至會發生嚴重的公共衛生事件，隨著經濟水平的提升，群眾更重視生活質量，對水資源的保護項目投資在不斷增加，所以污水處理的標準也是隨之增高。將BIM技術應用于地埋式污水處理廠全生命周期，可以從更多角度展開設計，具備著可視性、模擬性、整合性等，可以明顯提升工程質量縮減工程建設周期。

1 BIM技術

BIM技術也是建筑信息模型，將三維數字技術作為基礎，將建筑工程項目中不同階段的數據整合在一起，把工程項目全生命周期用數字化的方式描述出來，可以應用于工程設計階段、施工階段、運營階段、管理階段等。該技術具備可視化以及較強的可協調性、較強的模擬性，還包含著傳統的二維設計以及三維虛擬技術。在工程中充分應用BIM技術就可以實現，獲取三維視圖、協同設計、提升工程速度、保證工程的精度、避免浪費材料、通過建模實現虛擬施工、精細化管理投入資金。BIM技術在發達國家已經廣泛應用，我國也有很多建筑設計院應用該技術。防止污染生態環境。在醫院、風景區、工廠、生活小區更適合建設地埋式污水處理廠，因為其占地面積小，在后期維修保養中也更便捷。地埋式污水處理廠顧名思義就是埋在地表以下，這樣可以有效節省物理空間，地表以上的區域可以用于其他。還有生化池應用的生物接觸氧化法填料體積負荷相對較低，在運行的時候會產生一定污泥，每隔三個月就需要進行一次排泥作業。污水處理設備系統安裝有電氣控制系統以及設備故障報警系統，這些系統都是全自動化，工作期間不需要安排人工專門管理，只要定期維修保養即可。然而這種全地埋式污水處理廠需要投入較高的資金，其施工周期較長。產生污泥的周期也比較長，還需要從地下向地面上運輸，需要設置專門的運輸途徑。在設計的時候要充分考慮操作層消防分區問題，從整體上講，地埋式污水處理廠具備節約資源、污染環境少等特征。

2 地埋式污水處理廠特征

地埋式污水處理廠就是為了提升人們的生活質量，深度保護環境，建設地埋式污水處理廠的目標就是有效處理生活中制造的污水以及工業排放的廢水，保證在處理污水以后，排放可以達到國家要求的規范，

3 當前BIM技術在地埋式污水處理廠設計中存在的問題

3.1 缺乏專業性人才

當前建筑企業從事設計行業的工作人員界限比較明顯，BIM人員基本上都是從多個專業的二維設計人員中抽調工作的，但是需要明確的是CAD轉向BIM還需要一定的技術支持以及發展時間，還有復雜模型的創建對設計師掌握的基本功以及工作能力有嚴格的要求，另外計算機專業人員還要明確污水廠的設計，否則難以實現BIM全周期設計。因此當地城市可以考慮與高校合作，將BIM添加在日常課程中，不斷增加BIM教學力度，力求培養擁有理論知識、實踐知識負荷型人才。

3.2 缺乏構件庫

其實BIM技術最開始是在建筑領域中應用，建筑結構專業的構件庫比較完善，然而將其應用于污水廠工藝設備構建中還是相對缺乏，依然需要設計人員花費大量時間優化、升級、完善設備構件庫。不同企業創建的構件庫存在很大的差異，其建模水平也是良莠不齊，沒有統一的標準，因此說還需要構建一套完善的污水廠設備構建庫建模規范，切實實現行業之間的數據互通以及共享數據資料。

3.3 技術停滯于表層

目前階段，BIM技術在污水廠還局限于管線碰撞的檢查以及統計工程量等基礎工作中，缺乏深入挖掘信息資料。可以考慮應用Ecotect、CandnaA軟件分析污水處理廠的采光、通風除臭、噪聲模擬作業等，同時還可以采用Biowin軟件仿真模擬不同工藝條件。將BIM技術與CFD模擬軟件相結合，深入分析污水處理廠構筑物中污水的流態以及水質的變化情況，不斷優化設計參數，提升污水處理質量。

3.4 出圖效率弱化

污水處理廠的工作效率以及工作質量、技術都存在很大的差異性，構筑物的尺寸也是大小不一，建設的單體模型不能實現再次利用，因此在遇到新項目的時候，就需要重新建模，這樣就會影響工程建設的速度。我國應用BIM技術的程度還是相對較低，標注以及圖例這樣二維表達方式還沒有達到國家的要求，Revit雖然三維模型的表達成效比較理想，傳統CAD出圖效率相對弱化，因此需要將Revit模型生成的平面圖以及剖面導出二維圖紙，然后經過CAD不斷優化再出圖。可以深入研究Revit、BIM軟件的開發以及應用，滿足我國出圖的標準。然后應用Dynamo等參數化手段調整污水廠建筑物的尺寸，達到快速建模以及模型復用的目的。

4 BIM技術在地埋式污水處理廠全生命周期的應用

4.1 科學規劃場地

如果說項目的建筑地址位于鬧市區，且物理空間有限，周圍的環境、人文水文條件非常復雜，這個時候科學規劃場地就成為施工的基礎工作，應用BIM技術對施工現場以及項目部臨建設備進行信息化建模作業，這樣可以直觀且深入地進行三維布置模型作業，模擬施工平面組織以及材料的儲存、現場臨時建筑、運輸途徑等，優化安排施工機械，合理布置施工現場。

4.2 充分分析三維地質模型以及邊坡受力

如果工程基坑面積比較大，地下箱體基槽開挖的深度就在17 m左右，因此計量土方就是一個難題，應用BIM技術可以將現場采集到的數據導入在CIVIL3D中生成曲面，根據地質情況分層建立地質模型，然后應用三角網計算土方量，提升準確率，為進出基坑通道的安全提供保證，應用邁達斯軟件可以分析通道邊坡的受力情況，保證安全施工。

4.3 構建設計規則

BIM技術就是以建筑工程為基礎進行開發應用，但是給排水工程就是其中關鍵性的項目，從獲取的成果以及工程語言方面講，和其他類型的建筑工程相對比，這個工程具備獨特的特點。可以有效推廣BIM設計，但是需要建立給排水專業的設計規則，切實增加BIM設計的效果以及質量。構建期間，需要充分考慮相應的BIM設計規則，比如說污水處理廠設備圖庫、涂層命名等。

4.4 綜合管線排布

構建碰撞檢查以及優化調整是綜合管線排布的核心內容，在確定設計圖紙以后，及時檢查設計圖紙以及施工圖紙，然后將參與方都聚集在一起，分析系統構建在空間排布位置的可行性以及有效性，然后審核以及糾正管線、構建比較集中的空間以及出現碰撞概率較大的空間。參考碰撞的性質，可以將碰撞分成硬性碰撞以及軟性碰撞兩種。硬性碰撞就是兩個實體構建在空間位置上交叉，這是在建設工程中最常見的一種碰撞形式。出現這種碰撞的主要因素就是工程設計與不同專業設計部門是同時工作，因此在設計信息交互的時候就形成漏洞，在整合模型的時候會出現硬性碰撞。至于軟性碰撞出現的幾率小于硬性碰撞出現的幾率，其實兩個構建的實體并沒有交互，而因為距離比較小，沒有達到操作空間要求，在管線相對密集的管道中容易出現軟性碰撞的情況，受空間影響，增加后期安裝的難度。將BIM技術應用其中就是為了檢查硬性碰撞。

4.5 團隊協同設計

設計地埋式污水處理廠的時候，經過將不同專業的設計師集中在一起，協同設計以及審核設計圖紙。協同設計可以打破時間與空間的壁壘，將項目組成員通過BIM服務器相聯系，實現不同設計人之間共享資料圖紙，防止出現個人修改不能將真實問題反映出來的情況。BIM技術將信息融入模型中，跨專業讀取信息資料，通過多人的協同設計，還是要有完善的設計規則保證協同設計工作中防止有人修改工作內容。應用該軟件可以設置保存以及釋放，給不同層次的設計師設置對應的權限，保證協同設計工作中設計規則的完整性。

4.6 管理資料

現在工作對建筑工程資料的管理要求是越來越高，且工程文檔資料都非常繁瑣，甚至沒有進行分類整理，應用BIM技術可以優化資料管理的有效性，這樣檔案電子化管理可以規范項目工作的管理制度。有了BIM技術以及大數據技術做基礎，可以將各種類型的資料整合起來，完整保存信息內容。

4.7 提升設計質量降低工程造價

地埋式污水處理廠的設計專業性非常強，但是會因為設計人員理念的差異，在設計的時候存在矛盾，但是二維設計圖紙不能將建設以及應用中可能出現的設計問題表現出來，應用BIM技術的整合數據、構建三維立體模型仿真模擬污水處理廠建設規程。模型模擬運行的時候，會發現設計方案存在的問題，出現返工的情況。BIM技術具備自動提供工程量的功能，自動統計以及精準計算造價，不斷降低投入的人力成本。

4.8 采購設備

地埋式污水處理廠需要購買專業的設備，等建模以后，標注每臺設備以及生成二維碼，然后將有關的二維碼信息發送給設備的廠家，這樣設備廠商可以將二維碼標注在設備包裝箱以及設備本體最明顯的部位。等設備進場進行質量驗收以及安裝之后，可以經過類似質量驗收的程序在協同管理系統中有效完成。負責采購的工作人員應用協同管理系統中的BIM模型構建信息統計，控制施工過程中用料以及造價，快速獲取過程中實物的數量。與進度計劃模塊聯動起來，編制采購計劃、保證數據信息的準確性，防止管道輔助材料超供以及浪費資源的情況提供參考。

4.9 三維展示設計成果

三維視圖下的設計成果就是負責施工方以及業主提供工程項目的虛擬展示，更直觀且準確的展示設計的用意。通過總結工作經驗可以看出，直接展示三維模型會占用大量的內存，導致運行補流程，當然也具有一定的優勢就是信息的全覆蓋。因為三維動畫前期制作比較復雜，但是可以直觀表示設計理念，比較適合展示投標以及匯報中的總體成績。三維漫游信息未覆蓋，占用系統內存較少，不需要另外安裝專業的三維設計軟件，只要有計算機，就可以打開圖紙，但是內部模型不可隨意編輯，這樣可以保護知識產權，分析成果細節，把設計結果傳輸給對方。部分人將BIM三維模型和效果圖混淆，但是兩者是獨立存在的個體，BIM模式就是工程設計師構建，重點就是將建筑的功能以及結構表述清楚；至于效果圖則是注重建筑物的外表，應用BIM技術可以更細化展示設計細節。

4.10 優化支吊架

可以用BIM技術直接剖切支吊架端面，參考管線綜合優化之后的排布方式，確定支吊架樣式同時進行三維設置。考慮安全性以及符合型，審核支吊架以及管線相結合之后進行科學布置。在施工交底之后，明確管線以及支吊架施工的安全性，經過優化設計支吊架，明確綜合管線布置與支吊架布置的協同性，對項目的實際推進與工程質量的提升有一定的貢獻。

4.11 確認預留預埋孔洞

在地埋式污水處理廠項目中，因為其規模比較大、需要預留預埋孔洞比較多、受水力學影響結構比較復雜，因此對精度有很高的要求。應用BIM技術可以實現平面與三維的聯動，將墻體、樓板預留孔洞位置、大小有更詳細的現實，可以直觀指導施工人員進行孔洞預留以及預埋作業，在有效提升效率的同時避免出現錯誤、遺漏、碰撞等問題，可以節約施工投入資金以及減少施工周期。

5 結語

綜上所述，在工程建設中應用BIM技術已經成為建筑行業跟上時代潮流發展的一個趨勢，將BIM技術應用于污水處理廠，可以構建建筑工程信息數據的三維模型，基于此應用全生命周期的BIM技術應用，通過應用該技術可以提升項目的質量、提升施工效率、縮減施工周期等，可以為建筑工程項目的參與方提供共享信息平臺，不斷增強質量安全的監管力度。