基于BIM技術的市政污水處理工程措施

文｜中國城市建設研究院有限公司 曲振軍 鄺愛玲

引言

BIM 技術最核心的特征在于直觀化信息模型的構建，可直接將設計圖紙內容轉化為多維模型，同時將各類信息數據進行統籌管理，從不同角度完善信息模型，為工程施工管理提供依據。因此，BIM 技術在市政污水處理工程設計階段、施工階段中發揮著重要作用，其可借助BIM 技術進行質量管理、進度管理、安全管理等工作，在BIM 技術的幫助下確保市政污水處理工程能夠有序推進。

1 BIM 技術在市政污水處理工程中的優勢

現代化城市發展期間不可避免地會產生工業污水與生活污水，且隨著生活水平的提高，污水規模日漸擴大，污水成分愈發復雜，城市污水處理工程面臨較大挑戰，在此形勢下，市政污水處理工程需積極引入先進技術，并進行更新換代，而在市政污水處理工程更新換代期間，可借助BIM技術等先進手段確保工程項目穩定推進[1]。

市政污水處理工程綜合性較強，不僅涉及基礎性建筑建設工作，還需按照市政污水處理規劃情況做好管線設計與鋪設，為避免管線碰撞等傳統問題的出現，可于市政污水處理工程管理期間引入BIM 技術。對BIM 技術在市政污水處理工程中的優勢進行總結，具體如下：一是借助BIM 技術將市政污水處理工程設計圖紙轉化為直觀化模型，實現工程設計可視化，并以BIM信息模型為依據檢查設計可行性，以此規避部分設計失誤，提高工程設計質量，避免因設計失誤問題而引發工程變更或返工問題。二是BIM 技術的應用有助于控制工程成本，根據BIM 信息模型進行預算控制，減少非必要性工程支出，繼而實現節約成本的效果。此外，BIM 技術能夠極大提高市政污水處理工程建設質量，可促進市政污水處理工程降本增效目標的實現。三是在正式施工前，能夠通過BIM 技術獲得可視化信息模型，使工程項目相關管理人員及施工作業人員從可視化信息模型中了解技術要點，并依托于BIM 信息系統展示模擬施工情況，幫助項目人員更好地把握施工進度。除此之外，還可將BIM 信息模型作為施工監控依據，對工程現場施工情況進行精準化監督管理，及時發現施工問題，避免問題擴大[2]。四是BIM 技術可有效細化市政污水處理工程項目中的各個細節，能夠對工程項目進行精細化質量控制及安全控制，可提升工程管理有效性，降低管理難度，為市政污水處理工程的高效穩定開展奠定良好基礎。

2 市政污水處理工程中BIM 技術的具體應用

為增強BIM 技術應用分析實效，本次以某市政污水處理工程為例展開討論，案例市政污水處理工程為某污水處理廠工程項目，為提高工程施工質量，案例工程引入了BIM 技術。

2.1 構建信息模型

市政污水處理工程建筑類型繁多，結構復雜，傳統化二維圖紙可能無法良好展現工程設計思路，容易產生理解誤差，不易發現管線沖突等問題，且可對設計糾錯、計算工程量、作業協調等工作產生較大局限。為規避上述問題，案例市政污水處理工程積極引進BIM 技術，運用Revit軟件搭建BIM 信息模型，以可視化信息模型為載體傳遞工程數據，以此良好處理管線、單體結構、機電安裝等專業設計細節，避免協調錯誤等問題的出現[3]。BIM 技術最顯著的特點在于信息模型的構建，引入BIM 技術后，可將二維圖紙上傳至BIM 系統，直接生成可視化信息模型，并可同時做好二維圖紙與信息模型之間的數據對應，使相關人員可直觀化了解建筑虛擬參數，了解市政污水處理工程建成效果，形成良好的視覺認知效果，案例項目BIM 建模效果如圖1所示，工程項目人員無需對照二維圖紙進行識圖，便于施工人員理解設計思路。

圖1 案例污水處理廠局部區域BIM 建模效果圖

在市政污水處理工程中，二維圖紙無法直觀化展現預埋件、預留孔洞的位置及規格參數，此時可運用BIM 技術，將預埋件、預留孔洞信息直接顯示在BIM 信息模型上，按照模型比例進行還原，并運用軟件的剖面框功能將預埋件、預留孔洞的模擬結構直觀化展現出來，圖2為案例污水處理廠配水井多剖面模型效果，可直觀了解將預埋件、預留孔洞的位置及尺寸，給市政污水處理工程高效施工提供了便利，此外，還可將多剖面模型作為工程復核檢查的依據[4]，有效控制工程施工質量。結合上述分析不難看出，BIM 技術的應用及信息模型的構建降低了二維圖紙識圖難度，管理人員及施工人員可直接通過信息模型了解工程要點，并在信息模型的幫助下形成整體意識，明確工程施工關鍵參數，以此確保市政污水處理工程施工順利，規避返工及設計變更問題。

圖2 案例污水處理廠配水井多剖面模型效果

2.2 計算工程量

若市政污水處理工程尚未引入BIM 技術，仍使用傳統圖紙，這就需要消耗較多時間精力進行識圖并計算工程量，步驟繁復且容易失誤，此時可借助BIM 技術進行優化，構建BIM 信息模型，并于模型建立期間，將材料、型號、尺寸規格等參數直接賦予給構件模型，同時憑借可視化便捷條件進行構件模型參數的細致檢驗及調整，以此確保BIM 信息模型所導出的設備及材料參數的精準性。在案例市政污水處理廠項目中，將BIM 信息模型直接導出的數據參數直接應用到了物資籌備計劃及工程預算控制工作中，在一定程度上避免了傳統方法所產生的復雜測算步驟，防止超算、錯算、漏算等失誤問題影響工程量計算準確性，極大提高了市政污水處理工作物資籌備計劃速度及工程預算控制效果。

2.3 構件有序施工

在市政污水處理工程中存在不同類型的構件結構，如鋼結構、門窗結構、彎頭結構、機電管道等，此時可運用BIM 軟件繪制工程結構加工圖，采用表格窗口的形式羅列各結構的加工尺寸及預制數量，以此避免盲目施工，防止材料浪費。在案例污水處理廠工程項目中，運用BIM 系統整理了各構件的長度、尺寸、高程等參數，為構件的加工預制奠定了良好基礎，此外，在統籌整理管段、構件時設置相應的編號，管段與構件完成加工后可按照編號進行有序運輸，并按照施工應用順序進行分類堆放，以此避免管段、材料誤用。在案例污水處理廠工程中，依托于BIM 系統進行構件管理，有效規避了材料浪費問題。此外，案例工程項目中，運用BIM 技術模擬了管道布置情況，以模擬結果為基礎展開針對性優化，盡可能將管線布置得科學合理，防止浪費。圖3為案例污水處理廠管線模型，在實際施工期間，以管線BIM 模型為依據進行現場施工指導，以此確保了管線安裝質量，并實現了對工程人力資源的合理配置。

圖3 案例污水處理廠管線模型

2.4 管線復核檢查

如圖3所示，市政污水處理工程管線復雜，且交叉密集，工程施工后可能出現管線碰撞等現象，給工程施工造成較大阻礙，需消耗額外時間精力進行改線，并增設彎頭，費工費力。在案例污水處理工程項目中，為防止出現上述現象，借助BIM技術于施工前組織了周密的碰撞檢查工作，并以碰撞檢查結果為依據逐步優化管線布置情況，最大限度避免管線碰撞問題，杜絕返工，以最根本的方法降本增效。

2.5 工程模擬施工

對于市政污水處理工程而言，工程進度可決定污水處理廠綜合效益，為有效控制施工進度，案例工程項目以BIM 系統為載體進行了嚴格的進度管理，將傳統化進度控制文字及表格數據轉換為可視化進度模型，根據工程實際情況添加時間參數，為施工模擬奠定基礎。除此之外，BIM 系統平臺可提供進度模擬情況及實際施工進度，便于管理人員進行對比分析，立足于實際進行工程進度控制。工程施工模擬以BIM 技術的可視化功能為基礎，添加時間維度，并綜合考慮各類情況，盡可能模擬出符合實際的施工過程。模擬施工可將實際施工進度對比，客觀分析出現進度差異的原因，并針對模擬施工中出現的問題進行有效規避，防止意外事故的發生。在案例市政污水處理廠工作項目中，運用BIM技術進行了模擬施工，并對施工現場進行了全面監測，遏制了施工問題的發生，在整個工程項目期間尚未發生返工問題。

2.6 具象化質量控制

市政污水處理工程施工體量大，構件復雜且類型多樣，稍有疏忽則會出現的質量問題，案例工程在質量管理期間應用了BIM 技術，總結以往工程經驗，對工程項目常見的質量問題進行細化處理，制定預防應對方案，效果顯著。信息模型作為BIM技術最顯著的特點，在案例工程中搭建了各類構件的BIM 可視化模型，用于質量檢查及缺陷管理，以此清晰直觀地了解構件質量情況。在傳統的工程管理模式下，質量問題往往采用書面報告的方式進行上報，導致構件質量問題僅可采用文字及圖片的形式進行展現，在一定程度上限制了質量缺陷的表達，不利于解決處理質量問題。經過案例工程項目的應用，確定了BIM 技術在質量管理方面的優勢，當質量缺陷輸入至BIM 系統平臺后，可將構件質量缺陷具象為可視化模型，為施工現場質量問題的發現與解決提供便利。為避免造成額外工作量，BIM 系統完成質量缺陷直觀化轉換后，應由監理單位及質量管理人員進行審核，檢查質量問題的判定依據，以此避免出現質量問題錯判的情況。BIM 技術在市政污水處理工程的質量控制工作中表現出良好效果，尤其在混凝土工程、模板工程、隱蔽工程的質量檢查中表現優異，借助BIM 技術完成質量檢查驗收后，將自動生成驗收記錄，該驗收記錄將作為工程質量控制資料存儲在BIM 系統平臺內。

2.7 項目安全管理

BIM 系統在信息數據方面具有顯著優勢，在市政污水處理工程中，可憑借該優勢進行安全管理，從危險源預控、風險點管理兩個方面營造安全化工程建設環境，同時將施工進度、施工現場進行數據關聯，設置標記點，以此為基礎確保各類安全措施能夠有效落實，對市政污水處理工程的安全問題進行預防。在案例工程中，BIM安全管理內容主要有：一是危險源預控。污水處理工程中的危險源較為復雜，尤其是在地下污水項目，且具有一定管控難度，地下空間等場所極易引發安全問題，繼而引發安全事故。案例工程在施工前全面采集了施工現場所有數據，構建了施工現場模型，用于整體化了解工程項目，并依托于該模型進行危險源辨識與預控。二是風險點管理。對管道出入口位置進行BIM 模型轉化，采用模擬的方式演示管線運行后的情況，以此便于發現安全隱患，并有效管理安全風險點。

結束語

綜上所述，BIM 技術在市政污水處理工程項目中具有顯著優勢，有助于工程預算控制，減少設計失誤，監控施工過程，提高工程質量，故在市政污水處理工程項目開展過程中，應結合實際情況應用BIM技術，并將BIM 技術融入到工程管理及施工的方方面面中，借助BIM 技術的優勢保障工程效益，使市政污水處理工程能夠在既定工期內高質量完工。