論BIM技術在機場供油工程設計階段的應用

岳瑩瀟

北京中航油工程建設有限公司 北京 100012

引言

傳統的設計，主要是利用2D技術進行建模，設計師們不能直接看到立體的模型，不能及時發現設計中存在的問題，導致工作效率降低、工程質量下降以及技術滯后等諸多問題，如果BIM技術在設計中得到廣泛的應用，便可以使設計成果更具有可行性和科學性。

1 什么是BIM技術

建筑信息模型（英文名：Building Information Modeling），簡稱“BIM”，是在項目的全部生命周期內，整合所有的幾何特性、構件性能信息及功能要求到單一模型中，該模型信息由施工進度及建造過程的控制信息構成。總而言之，BIM是一種過程，它通過創建、利用數字化模型來進行項目的設計、施工和運營維護。要想實現BIM，前提是在項目生命周期的各個階段各參與方在建模過程中提取、接入、修改以及更新信息，并且相互協同作業的一種共享數字化模型。BIM是一種模型的結果，也是模型的過程。BIM與傳統3D建筑模型的本質區別是它有著物理特性及功能特性的特點[1]。

2 BIM技術在供油工程設計階段的應用現狀

圖1 湛江機場遷建供油工程BIM應用-ZWPD

1998年，BIM技術引入我國，2016年，BIM技術逐漸在供油工程領域中得到應用。目前，BIM技術正處于快速發展階段，尤其是在設計階段得到了廣泛應用。從起初對青島新機場供油工程項目的初識，到對柬埔寨暹粒吳哥國際機場供油工程的嘗試，之后我們又將這項技術應用在南寧機場供油擴建工程、湛江機場遷建供油工程等多個項目中加以思考并重整，希望通過探索BIM技術在供油工程領域的新應用，打造數字化智慧型的供油工程。目前BIM的應用現狀，還存在很大的局限性，現在運用的最廣的還是基于模型的碰撞檢查與效果展示，所以在前期及初步設計階段主要以常規二維設計模式為主，三維建模軟件輔助設計。

3 供油工程在BIM技術應用中的優缺點

對于全專業BIM應用平臺來說，BIM建模軟件的優點是功能齊全、應用面廣、上手快、通用性最強，全專業無縫對接；缺點是構建族庫費時工作量大，成本高、族庫構建復雜、周期長。從設計角度來說：階段不同，深度不同，各階段均滿足業主不同需求。初設階段注重于效果展示，以便于確定設計方案，為施工圖階段BIM設計打下良好基礎。施工圖階段以三維設計為主。基于模型的碰撞檢查、優化設計更能發揮BIM的最大作用。提交給業主BIM模型及數據庫，為后續智慧油庫、管道的開發提供數據支持。以上各階段設計深度不同，有針對性地選擇BIM技術應用，以滿足業主需求為最終目的[2]。

4 BIM技術在各個設計階段中的應用研究

就設計階段而言，運用BIM技術能夠全面發揮其技術方面和軟件方面的優勢，通過在設計中構建3D模型能夠找到設計中存在的問題，還可以實現不同專業之間的信息共享，使不同專業之間能夠及時溝通，避免或減少設計變更。往往通過3D模型進行設計的項目，都可以有效防止出現專業配合不協調的情況，進而保證項目設計的合理性。

4.1 BIM技術在建筑結構設計中的應用

BIM技術中的三維技術不僅能夠為建筑結構構造出立體效果，還能從建筑物模型中清楚地看到建筑物的所有內部參數，方便用戶觀察建筑構建的大小、方位以及材料，真正做到為用戶提供便利。BIM技術的可視化特點，可以幫助設計師仔細查看建筑結構整體布局與細節之處，更精準地找到設計漏洞，避免因設計方案引發更多問題。BIM技術在建筑結構可視化設計中有著不可忽視的作用，不僅保證建筑設計過程中的工作效率，還能提高項目的整體質量，在一定程度上提高了建筑結構設計的精度，降低了錯誤。如今，BIM技術已經成為一種創新技術，可加速建筑行業的發展，并廣泛應用于裝配式建筑中，它不僅可以提高裝配式建筑設計的效率、實現裝配式預制構件的標準化設計，還能精細化設計、降低裝配式建筑的設計誤差。

4.2 BIM技術在機場供油管道設計中的應用

機場加油管道工程為機場建設的配套工程，有著建設規模與機場目標年業務量相匹配、與機場建設同步施工、同步投用的特點。在設計過程中與機場排水、通信、強電、消防等專業存在頻繁的交叉，同時由于規范的要求，機場供油管道需要保持一定的坡度及深度敷設，既坡度不小于1∶400，道面下機坪供油管道頂部埋深應不小于1.2m。對于機場供油管道設計，可以通過將二維圖紙中的高程點輸入BIM軟件自動生成三維曲面，這樣可以實現一鍵建立曲面，準確還原了機場道面的實際坡度。下一步直接將管道投影到道面曲面，即可獲取對應道面標高。經過實際操作，可以將3至4個工作日的時間縮減到半個工作日，并且做到了完全準確。在獲取了機場的道面標高之后，接下來進行管道標高的設計，與機場其他管道交叉時應滿足相關的凈距要求：供油管道與市政管道、溝（渠）交叉時的垂直凈距應不小于0.5m。針對以上特點，BIM軟件給出了很好的解決方案：軟件能夠自動生成管道的縱斷面圖，管道頂部道面地面線同樣自動獲取。設計人員只需要將管道路由沿線與其他管線的交叉點標高投影到縱斷面上，然后直接在縱斷面上描繪管道的縱斷面即可。即制圖法替代計算表格法，免去了煩瑣的數據處理，設計過程直觀簡潔[3]。

4.3 BIM技術在機坪管網中的應用

機坪項目屬于典型的線路工程，通過探索了使用Civil3D替代了傳統機坪項目的標高計算環節的可行性。傳統計算方法需要大量的數字操作，需要投入很大精力來避免低級錯誤，比如：道面標高取錯、標注坐標錯誤、excel中復制粘貼錯行等等。Civil3D的優勢體現在以下幾個階段：①輸入條件處理階段：Civil3D可以還原機場道面三維模型，對應管道頂部的道面標高可以直接點取，不再需要逐個手算。②標高計算階段：Civil3D可以自動生成管道縱斷面，管道標高設計直接在縱斷面中拉取，不再需要煩瑣計算，簡單說就是用圖解法代替了計算法。③標注階段：傳統標注方法分三步①標注坐標②輸入地面標高③輸入管底標高，重復上百遍。Civil3D標注，通過點標簽工具，一鍵標注所有標注點的坐標及管底標高，同樣操作一鍵標注所有點對應的道面標高，然后根據圖面調整一下標注位置即可。

4.4 三維總圖設計的應用

如今總圖專業也在大量運用BIM技術，在二維設計的基礎上，加上三維實體模型，并借助計算機三維軟件進行總圖專業范圍內的各項設計，圍繞工程項目的各類實體模型，在三維設計平臺上，與各專業相互配合，組合模型中相關信息形成最終的設計方案。而能對施工場地進行詳細化建模的軟件就是Civil3D從施工地形到設計場地，從地上道路到地下管線，都可以利用Civil3D軟件來實現。豎向設計需要用等高線法表示才能準確地表現出來，通過不同高度的等高線，準確地表現出復雜的設計標高，利用Civil3D就可以精確地建造模型，可以表示不同標高的點、線、面，模型建造好之后會自動生成等高線，不僅省時還準確。而在對工程項目進行選址時，會受工程地勢的坡度及水文地質等自然條件的限制，用Civil3D軟件對原始地形所得到的數據信息建立模型，通過對坡度、流域以及高層的分析，對軟件下達命令，可以更好地改變地面上的任何高度、坡向及坡度等信息，為工程項目的選址提供更多便捷。借助于三維實體模型于BIM軟件各項目功能，使平面布置、豎向布置、交通組織設計更加快速便捷，土方動態平衡計算、道路三維建模、管網三維建模、場景動態模擬等新元素的加入，使設計與成果展示成為一個有機的整體，以大幅度提高設計效率，提升設計成果質量，讓總圖設計更好地服務于工程項目管理[4]。

5 BIM技術在項目中的價值體現

根據施工圖紙建立建筑、結構、機電BIM模型，利用BIM技術檢測建筑、結構、機電之間的碰撞問題，設計不合理問題，有效控制建筑和結構圖紙的一致性，避免了在施工過程因建筑和結構設計沖突，造成的返工、拆改。

三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型作為二次渲染開發的模型基礎，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業主更為直觀的宣傳介紹，交付高質量設計成果。

利用軟件明細表功能進行材料統計，統計土建、管道設備工程量，為預算造價提供較為可靠的參考數據。

利用BIM模型輸出的三維模型，管線綜合圖、剖面圖、節點大樣、動畫等施工交底，使施工單位明確掌握圖紙設計意圖和管線安裝順序，避免了圖紙的誤讀延誤工期。

BIM模型相關的基礎信息可以為工程項目提供數據協同和共享，為后期運維階段的數字化智慧型油庫建設提供支撐。

6 BIM技術在項目中遇到的問題與建議

軟件分為建筑，結構和機電3個板塊，靠一個人完成難度大，效率低，對各專業的設計理解也不一定準確，難以應用到實際項目中。只有大批量培養會運用BIM技術的專業人員，才能真正有效提高設計效率和設計質量。

在使用軟件自帶的項目樣板文件進行建模過程中，每次都需要花費時間進行重復的、煩瑣的設置工作。建模完成后，所出的模型樣式、圖紙不符合公司的制圖標準，不同的人建的模型質量、精細度也千差萬別，應盡快組織BIM專業團隊根據供油工程的特點制定專有的項目樣板，建立健全的企業BIM體系。明確BIM技術路線，設計深度，規范模型標準化，族庫建設等。

BIM應用是一個全生命周期系統工程，離不開所有參建單位的參與和支持，因此各參建單位均應在BIM應用方面配置相應人才，發揮BIM技術最大優勢。建設單位配備BIM管理人才，設計單位具備BIM設計能力，施工單位配備BIM建筑施工管理人才。

7 結束語

總之，通過應用BIM實施建立模型，才能更準確地做好工程的設計工作，并建立好工程施工的基礎。我們通過BIM的應用實現了科學的管理方式，并且對比傳統的施工方設計方式，在很大程度上提高了工程效率、節約了工程成本、保證了工程工期并且提高了工程施工的管理水平，既能節約施工的成本，又能做到精細化的保證，可以實現效益與管理的雙贏。