BIM技術在水廠工程建設管理中的應用

張太浪

廣州市花都自來水有限公司 廣東 廣州 510800

建筑信息模型(BIM，Building Information Model-ing)技術是以電腦輔助設計（CAD）等技術為依據，將多維的建筑模式信息進行整合而構成的一種綜合管理技術，通過數字化技術，可以構建出完整的、與實際情況相符合的虛擬的建筑工程三維模型。在項目策劃、運營和維護的全生命周期中，實現數據的共享和傳輸，使得工程技術人員能夠準確地了解并有效地處理各類建筑的信息，為設計團隊和施工、運營單位在內的各個建設主體的協同工作給予有力的支持，能夠有效提升生產效率、節約成本以及加快工程建設進度。將BIM技術融入到項目全生命周期中，可以很好地克服項目建設中存在的技術復雜、設計專業多、施工各階段銜接不暢、協調管理難度大等問題。

1 BIM技術概述

BIM是基于CIMS、PDM和STEP等制造系統的綜合應用而成的一種較為綜合的三維設計軟件。BIM技術是一種將建筑工程項目的整個過程建模為虛擬的數字化建模技術，將二維建筑圖紙轉化為三維建筑模型，使建筑圖紙更為清晰更加直觀。在建筑工程設計中運用BIM技術可以有效地避免施工現場工作人員在施工期間出現的問題和風險，同時還能提高施工的效率和質量，保證施工工人的生命安全，并可延長施工項目本身的使用年限，保證住戶的生命和財產的安全。在應用BIM技術設計三維建筑模型之外，BIM技術還是一種集管理、設計、建造于一身的數字設計技術，它能夠有效地提高工程建設的工作效率、改善工程建設的質量、節約人工和物料費用，同時，在工程建設中應用BIM技術還可以降低工程建設過程中出現的各種問題，對降低對環境造成的影響具有十分顯著的意義[1]。

2 BIM技術特點

2.1 可視化

在傳統的建設項目中，通常采用的是二維平面的方法，導致所展示的項目沒有立體效果，或者是效果微弱，難以體現出項目設計的不足之處。但是，在BIM技術的使用環境下，因為已經設計出了3D模型，所以可以以BIM數據庫為依據，迅速地找到與之有關的建筑工程的信息，進而可以形成一個整體的造價計劃，為接下來的實際施工打下堅實的基礎。

2.2 協調性

協調性是BIM技術運用中一個較為突出的特點，其技術運用的優點在于業主方、設計方和建設方三方的協同工作。在最初的設計過程中，如果各個設計單位之間沒有進行有效的交流，或者是工作數據的共享比較少，那么在后期合作的過程中，就有可能會產生合作問題，這就需要花費很多的時間與經濟成本來對方案進行修訂。但是，如果將BIM技術運用到實際當中，就可以將它的協調作用的優點充分利用起來，從而來處理這樣的問題。在每個環節都可以利用軟件的自動檢測功能出具協調結果，經過專業的分析，可以迅速地找出問題所在，從而為確保問題的及時控制奠定良好的基礎。另外，BIM技術在后續施工中的協調優勢也可以發揮出任務分配、資金科學調配等功能，從而在提高項目建設效率的前提下，確保項目的施工質量[2]。

2.3 仿真性

利用BIM技術進行建筑物的建模，實現對水廠工程項目建成后各環節的模擬仿真。不管是設計過程、建設過程，或者是之后的維護過程，都可以從實踐、成本等方面對過程進行全方位的仿真，由此得到的有關的仿真數據可以為建設管理人員的建設過程提供基本的依據，為實現對時間成本和資金成本的整體控制打下堅實的依據。

3 在水廠工程建設管理中應用BIM技術的重要作用

3.1 在項目規劃階段的重要作用

將BIM技術運用到水廠工程項目的設計與施工中，對水廠工程項目的規劃設計與水處理過程的設計起著非常積極的影響作用。比如，在BIM技術的支撐和保證下，規劃設計人員可以對水廠的位置和周圍環境，項目的平面尺寸，以及管路分布情況等展開一系列的科學、高效的仿真模擬，從而保證水廠建設工程的工藝原理和運營管理都得到科學、準確的規劃。

3.2 在項目設計階段的重要作用

運用BIM技術進行水廠工程的設計，可以通過BIM技術的瀏覽和漫游功能來準確、直接地展現出工程的設計方案。此外，還可以與工程項目的具體參數相聯系，建立三維立體建模，從而保證在水廠工程的各個步驟中，所涉及的各個專業之間的矛盾或沖突，和在建設過程中出現的碰撞問題，都可以被科學、高效地解決。從而使工程量計算的準確性得到有效提升，減少發生變更施工的概率，保證能夠達到施工預期目標。

3.3 在施工階段的重要作用

通過BIM技術建立的3D立體建模，可以綜合對工程項目的施工計劃、安全管理、質量管理和成本管理等各個環節進行研究。從而運用精細化、可視化、集中化的管理方法來提高水廠工程項目施工管理的效率和品質。

4 BIM技術在水廠工程建設管理中的應用

4.1 工程概況

某地區新建首期規模40萬m3/d給水廠系統建設項目，占地面積約407畝。重點工程的建設內容有：（1）水廠內：混合槽、絮凝池、平流沉淀池、V型濾池、反沖洗泵房、清水池、吸水井、二級泵房、投藥間、泥水調節池、污泥濃縮池、污泥脫水車間、機修間、供電及配電、綜合樓、候工室；（2）配水管道：2條DN2200配水主管道；（3）應急取水泵房和應急聯通管道：1條DN200水廠配套聯通管道和規模30萬m3/d應急取水泵房。項目建設包括20多個具有多種用途的建筑，和包括工藝、結構、建筑、管道、鋼結構、電氣、自控、景觀、智慧水廠、海綿城市、BIM等10多種專業內容。與此同時，要注意保護好生態環境。工藝流程：取水→混合反應沉淀池→砂濾池→消毒。采用BIM技術后，整個項目的工期由原規劃的487個工作日縮減為396個工作日，縮短了約19%的工期，并將項目建設工期節約大概90個工作日。海綿城市規劃建設用地332畝。最后，保持山林原狀為75畝，節省了將近百分之十九的土地，對保護本地的生態更有益處。該工藝經過比選，砂濾池在應對有機物及氨氮微污染方面較優，投資相對較低，符合水源水質總體較好江河水的應用，常規工藝可以實現穩定達標。在此基礎上，該項目提出在水廠工程中進行3D協作設計的新方法；首先利用Revit實現水廠整體的三維建模，實現數據傳輸；其次，通過3D模型對項目進行融資，并對項目成果進行驗證和交付。

4.2 圖模審核

在很大程度上，BIM建模可以極大地降低圖紙會審的工作量。當BIM建模已經深化到一定的精度之后，再與從建模中得到的精確數據相聯系，在找到一些具體的細節之后，就可以對其進行相應地修改，從而降低后續的設計修改，可以有效防止出現返工的問題。

在水廠項目建設中，每個單體都可以進行模型集成，也可以在單體管理中分享鏈接或生成二維碼，通過“掃一掃”“打開鏈接”的方式，快速獲取整個單體的模型，同時還可以進行模型瀏覽、模型屬性提取等多種操作，極大地增強了模型的瀏覽便捷性（如圖1所示）。而且，還可以將設計圖“一鍵上傳”到這個系統中，這樣就可以將設計圖與模型進行聯系，讓用戶在瀏覽設計圖的過程中，可以隨時看到相關模型和構建的圖紙。將模型和圖紙這些數據集中到云系統中，并進行數據的共享，用戶可以用一個瀏覽器方便地查看這些數據，大大提升線上工作的工作效率。在常規的平面圖紙的審查中，存在著很大的限制，如果沒有具備相當高的審圖技能，就很難以對項目的建設情況進行了解。因此，該項目采用了BIM+互聯網的信息化管理平臺，將圖紙與建模相聯系，不僅可以將3D模型生動、直觀地展現出來，還可以提升審查圖紙的速度，同時還沒有徹底與平面圖紙分離開來。實現了云端系統的共享，提高在線審查圖紙的工作效率[3]。

圖1 BIM模型和圖紙

4.3 碰撞檢查和管線綜合排布

在傳統的平面設計協作中，使用以參照圖紙為基礎的方法，來展開圖紙之間的協作，依靠設計師的個人經驗來對問題進行檢測，并進行綜合管線布置，造成圖紙難免會出現錯漏碰缺等問題。運用BIM技術，可以將各個專業的建模集成到一個三維軟件平臺上，可以實現自動碰撞檢查功能，從而能夠更準確、更快速地對專業之間的碰撞進行檢測，并及時糾正設計中的錯誤。構件與構件的實際接觸通常被稱作“硬碰撞”，可以通過三維軟件徹底檢查；另一種形式是“軟碰撞”，就是空間不相交，但不符合設計規范，不利于空間使用，甚至缺少設計的元素。

該項目中采用Revit與Navisworks兩種軟件的碰撞檢查命令，綜合碰撞檢查了65個模型構件，發現碰撞有300余個，主要集中在建筑、工藝、電氣、自控等其他專業問題的處理。對于圖紙上的主要問題及部門之間的碰撞，將碰撞問題轉化為碰撞匯報，并以此為基礎進行設計方案的修改。

該項目在各單體、各專業及廠區總圖BIM模型的基礎上，對機電管道、工藝管道進行綜合排布，在施工開始前，對設計規范、施工規范進行全面的考慮，并將管道之間存在的碰撞問題進行處理。在管道排布深化設計結束后，以三維模型展示、圖片展示、導出軸側圖表等三維可視化的方式，對現場一線工作人員展開技術交底，讓工作人員可以更加直觀、形象地了解到施工的具體內容和步驟，從而可以防止由于對圖紙的認識錯誤而導致的工程質量問題，也可以降低在施工中出現的返工的情況，為該水廠工程施工節省了20天左右的時間。

4.4 在線流程

工序的開工、報工操作是施工過程中一個重要的環節，通過開工確認、工序報工、監理復核這樣一個流程順序以對應施工現場的整個建造過程。施工操作人員只需要在結構樹中點選或批量選中需要開工、報工的構件，調整具體的操作時間，即可提交監理進行下一步審批。確保線上進度與施工現場實際進度步調一致。進行“工序報工”前，前提條件是對信息錄入人員的培訓，使其了解該操作對平臺及工程的影響;同時，指導其將即將施工的構件能夠準確掛鉤至已有的高精度模型上(滿足最小施工工序)，這是整個流程得以順利完成的保障。開工報工與上傳至平臺后的進度計劃聯動，即將到一個施工任務前平臺會發送短信給相關責任人，提醒其進行開工報工，這一功能很好地提高了施工效率[4]。

4.5 協同辦公方面

在水廠工程項目的管理平臺上，可以對工程項目各個階段的建設過程中所出現的問題展開實時的報告，并利用云計算會議的形式，對建設過程中所出現的問題展開數據分析和總結，保證對建設過程中出現的各種問題可以有一個更為直觀的認識，促使建設過程中出現的各種問題可以得到快速、有效地解決，從而構成一個科學的閉環管理體系。建設企業通過該功能，可以對工程項目的建設要求進行科學的執行，此外，BIM技術可以對平臺中所采集到的信息展開解析，同時根據采集到的信息形成工程項目的數字周報，然后將所產生的數字周報發給各個管理人員與設計人員以及監督機構，保證各個部門的領導都可以對建設項目的進度進行及時、全面的掌握，與此同時，還可以持續加強和提高各個部門和建設單位間合作的協調性和效率，為實現預期的建設目標的成功實現奠定堅實的基礎。

4.6 BIM技術下的運維管理

BIM技術下的運營管理，主要是利用水廠大數據經驗，原來計算機監控、數據采集系統作為基礎，利用opc協議的合理運用，優化處理項目原來的收集系統信息，從而達到對信息數據的實時監控和獲得的目的。這就可以讓運維管理人員可以對項目施工中水流量的計量和水質監控信息、出水流量的計量和水質監控信息、各個入水區水位自動監控的情況及時精準地掌握，從而可以及時將其中存在的超標等問題找出來，并且對這些問題進行控制，以此降低系統運營中風險的發生。另外，運用BIM和物聯網技術，全面分析并監管相關信息、數據、設計方案的全流程，對系統功能、邏輯架構和物理架構的優點進行精確把握，構建數據的傳遞方法等，為運維服務奠定堅實的依據，從而提升運維管理水平。

5 結束語

總結來說，將BIM技術運用到水廠工程項目的建設管理中，既可以提高施工的速度，又可以提高施工的品質，還可以提高整個施工環節的安全性，從而為預期的施工目標的成功完成起到促進和保證的效果。因此，有關企業在進行水廠工程的建設和經營過程中，要根據工程的需要和特征，科學運用BIM技術，使BIM技術的使用效果發揮出來，從而提高工程的施工效率和品質，達到提高工程的整體效益、節約能源和減少排放的目的。