BIM技術(shù)在市政污水處理工程施工中的應(yīng)用

隨著我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，市政污水處理工程的規(guī)模不斷增大、污水處理工藝更加繁雜，導(dǎo)致污水處理工程施工規(guī)模、技術(shù)、管理難度越來越大。主要體現(xiàn)在：污水處理工程中每個工藝環(huán)節(jié)對應(yīng)一個單體結(jié)構(gòu)或單體組合結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑物數(shù)量繁多；小區(qū)域內(nèi)構(gòu)筑物集中，涉及建筑、結(jié)構(gòu)、管道、設(shè)備安裝、電氣安裝等工程，各工序相互制約、立體交叉，施工組織、管理難度大；結(jié)構(gòu)物形式多樣、異形結(jié)構(gòu)量大、薄壁高墻多，對結(jié)構(gòu)線條施工要求高；與管道連接的預(yù)留洞口、預(yù)埋件數(shù)量多、定位精度要求高。下面介紹天津津南水廠引進(jìn)BIM技術(shù)徹底解決這些問題。

1 識圖

以往的市政污水處理工程單體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、總類繁多，采用單純的二維圖紙所能體現(xiàn)的信息有極大的局限性，在圖紙理解、工程量計算、設(shè)計糾錯、施工協(xié)調(diào)等方面難以擁有足夠的效率性。為此引入了BIM技術(shù)。

通過BIM技術(shù)中Revit軟件建立的建筑模型能直觀、高效地傳遞信息，最大限度減少結(jié)構(gòu)、管線和機(jī)電安裝設(shè)備專業(yè)設(shè)計之間的協(xié)調(diào)錯誤。水務(wù)工程中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、總類繁多，二維圖紙識圖表述復(fù)雜，見圖1；但利用BIM技術(shù)建立了三維信息模型后，得到按設(shè)計參數(shù)虛擬的建筑，直觀反映項(xiàng)目建成后的效果，能展現(xiàn)二維圖紙所不能給予的視覺效果和認(rèn)知角度，見圖2和圖3，不用傳統(tǒng)的對照許多張二維圖紙去艱難的識圖，能更直觀的領(lǐng)悟設(shè)計意圖。

圖1 津南污水處理廠項(xiàng)目綜合樓建筑圖紙

圖2 津南污水處理廠項(xiàng)目綜合樓3D建模后的效果

圖3 天津津南污水處理廠復(fù)雜池體高效沉淀池三維模型

水務(wù)工程中的預(yù)留孔洞、預(yù)埋件、設(shè)備基礎(chǔ)的位置等，在設(shè)計圖中都不能直觀確定其位置及尺寸，利用BIM軟件將其直接在模型上按比例顯示出來，通過軟件剖面框功能可以將模擬建成的結(jié)構(gòu)按使用者的需要從各個角度剖開，見圖4，能直觀查詢預(yù)留孔洞、預(yù)埋件、設(shè)備基礎(chǔ)的位置、混凝土構(gòu)件的形狀、尺寸等，為水廠施工帶來極大的便利、也方便對結(jié)構(gòu)物的復(fù)核、檢查工作。

圖4 津南水廠級配水井的多剖面立體效果

BIM技術(shù)建立的參數(shù)模型可供直觀的查詢，減少了工程技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，便于識圖能力欠佳的管理人員掌握工程信息；為項(xiàng)目的整體規(guī)劃、施工方案的制定提供了全面準(zhǔn)確的信息參數(shù)。因此它能有效控制施工，杜絕返工，控制成本，對綠色環(huán)保低碳施工提供了有力的支持。

2 工程數(shù)量計算

在市政污水處理廠工程設(shè)計圖中沒有給予參考數(shù)量表，在施工中需要花費(fèi)大量的時間去識圖后算出工程量。但是BIM模型作為參數(shù)化的模型，在建模的同時，各類的構(gòu)建就被賦予了尺寸、型號、材料等約束參數(shù)；同時由于BIM是經(jīng)過可視化設(shè)計的環(huán)境反復(fù)驗(yàn)證和修改的成果，所以由此導(dǎo)出的材料設(shè)備數(shù)量準(zhǔn)確率高。津南水廠將BIM模型導(dǎo)出的數(shù)據(jù)表直接應(yīng)用到工程預(yù)算和物資計劃中，避免了利用平面圖紙按比例測算和分步累加易出現(xiàn)的繁雜、漏算、超算等不足，確保了數(shù)量計算的準(zhǔn)確性和速度，提高了施工預(yù)決算、物資計劃的速度和質(zhì)量，大大提高了水務(wù)施工管理效益，見圖5。

圖5 津南污水處理廠二沉池模型信息

3 構(gòu)件施工

污水處理工程中有大量的構(gòu)件，如門窗、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電管道、彎頭等。利用軟件繪制加工圖，確保構(gòu)件預(yù)制加工尺寸的精確、數(shù)量的準(zhǔn)確，避免材料的浪費(fèi)。圖6清楚地反映了每段關(guān)鍵的尺寸、長度、高程及相關(guān)參數(shù)，方便管件的訂購和加工，同時對每個構(gòu)件、管段等都進(jìn)行物流編號，根據(jù)施工進(jìn)度分期進(jìn)場、分類儲存堆放、均衡順序施工，提高施工效率。

圖6 模型中門明細(xì)

津南污水處理工程中對于管道的施工，往往隨意性很大，設(shè)計圖紙往往只是一種理論上的走向表示，所以在管道施工中現(xiàn)場的布置很難控制，往往會造成不必要的浪費(fèi)。通過BIM技術(shù)將管道布置進(jìn)行實(shí)際模擬后再進(jìn)行優(yōu)化，能很直觀的看到即將施工時管線到底如何布置是最合理的，避免了不必要的浪費(fèi)；同時能幫助技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行管道施工指導(dǎo)，管道安裝不需要有豐富現(xiàn)場安裝經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員也能完成施工指導(dǎo)，這樣也是一種人力資源的節(jié)省，見圖7。

圖7 津南構(gòu)筑物中管線模型

4 復(fù)核設(shè)計

在污水處理施工中，各種管線交叉密集，在施工中往往發(fā)現(xiàn)一根管道施工完成后，再施工另一根時會發(fā)現(xiàn)管道碰撞現(xiàn)象沒辦法進(jìn)行施工，需要花費(fèi)大力氣進(jìn)行改線增加彎頭等費(fèi)工費(fèi)力，津南水廠管道施工前利用BIM技術(shù)的碰撞檢查將管線優(yōu)化后再進(jìn)行方案的確定、施工指導(dǎo)，保證了在第一時間盡量減少現(xiàn)場的管線碰撞和返工現(xiàn)象，以最實(shí)際的方式體現(xiàn)降本增效，踐行低碳施工的理念，見圖8。

圖8 管線沖突檢查

5 虛擬施工

BIM技術(shù)中三維可視化功能再加上時間維度，可以進(jìn)行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對比，同時進(jìn)行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)都對工程項(xiàng)目的各種問題和情況了如指掌。津南項(xiàng)目中通過BIM技術(shù)結(jié)合施工方案、施工模擬和現(xiàn)場視頻監(jiān)測，大大減少建筑質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改，見圖9和圖10。

圖9 模擬施工階段1

圖10 模擬施工階段2

6 結(jié)語

BIM技術(shù)在市政污水處理工程施工中具有3個最突出的效果：一是設(shè)計效果可視化，二是模型效果參數(shù)統(tǒng)計提取，三是四維效果的模擬和施工的監(jiān)控。同時BIM技術(shù)的運(yùn)用可以提高施工預(yù)算的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)成本管理，對預(yù)制加工提供支持，有效地提高設(shè)備參數(shù)的準(zhǔn)確性和施工協(xié)調(diào)管理水平；充分利用BIM的共享平臺，可以真正實(shí)現(xiàn)信息互動和高效管理；同時BIM所建立的模型正是通過該工程的實(shí)際信息的收集，對信息集成轉(zhuǎn)化成模型的一種交流平臺，給使用者一種直觀的信息體現(xiàn)，能減少管理者對信息的收集及梳理，給管理者一個更舒服的環(huán)境去研究方案、計劃的思考，把管理者的思維從繁重的信息收集、梳理、歸納中解放出來，用更多的時間去做施工的控制、管理工作，充分體現(xiàn)項(xiàng)目班子的核心決定作用。

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