BIM技術(shù)在市政排水系統(tǒng)工程建設(shè)施工階段的管理應(yīng)用

【摘要】市政排水系統(tǒng)工程構(gòu)筑物規(guī)模龐大、建筑物設(shè)計形式新穎、工藝設(shè)備種類繁多，在工程建設(shè)施工階段管理難度較大。通過積極與參建各方合作，在該工程質(zhì)量控制中利用了BIM技術(shù)進行管理，深化設(shè)計、碰撞檢測、施工模擬、三維技術(shù)交底，保證工程建設(shè)有序進行，促進了項目精細化管理，提升了項目管理水平。

【關(guān)鍵詞】BIM；建模；碰撞檢測；模擬施工；施工管理

1、前言

BIM（Building Information Molding）建筑信息模型是一種全新的理念，它涉及從規(guī)劃、設(shè)計到施工、運營維護等項目建設(shè)各階段的一系列創(chuàng)新和變革，是建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢。BIM的理論基礎(chǔ)主要源于制造行業(yè)集CAD、CAM于一體的計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）理念和基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM與STEP標準的產(chǎn)品信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，可包括施工工序、進度、成本和質(zhì)量以及人力、機械、材料資源等施工、工程安全性能、材料耐久性能等信息，其發(fā)展應(yīng)用的前景廣闊。

目前，BIM的應(yīng)用在歐美發(fā)達國家正在迅速推進。與歐美發(fā)達國家相比，我國BIM應(yīng)用起步較晚，現(xiàn)在已知的BIM案例基本應(yīng)用在房屋建筑領(lǐng)域，而BIM技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用，將會促進整個市政工程的信息化和現(xiàn)代化。

2、 工程概況

本市政排水系統(tǒng)工程位于上海市，建成后將服務(wù)區(qū)內(nèi)共計306公頃區(qū)域，該系統(tǒng)主要功能為：旱季收集污水并提升排送至市政污水廠，發(fā)揮減排作用。雨季收集初期雨水進行調(diào)蓄減少環(huán)境污染。暴雨期間將雨水強排至黃浦江達到防汛作用。

排水系統(tǒng)工程主要包括：新建17.2立方米/秒合流泵站一座（截流污水配泵1.1立方米/秒），占地面積約4584平方米；泵房與調(diào)蓄池合建一體，平面尺寸32m×29.5m。

調(diào)蓄池一座，容積9000立方米。平面尺寸約55.05×34m，埋深約22米。基坑采用地下連續(xù)墻圍護方式，地下連續(xù)墻埋深約44m～46m。

泵站進水合流總管Φ2700～3000約730米，沿市政道路上敷設(shè)，埋深約5.5～8.5m。采用頂管施工，其中1個頂管井工作，2個頂管接收井。

污水截流管Φ1350約780米，3.5m～4m，開槽埋管。

出水箱涵、排放口2孔3000×2500約220米，沿道路綠化帶敷設(shè)，采用支護開挖的施工方式。

3、 BIM模型建立

BIM模型指的是通過參數(shù)而不是數(shù)字建立的模型，是可以通過簡單地改變模型中的參數(shù)值就能建立新的模型并分析。BIM模型中圖元是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息。而這些信息可對工程對象進行完整的工程信息描述和拓撲關(guān)系的描述。

為本項目建立的BIM模型完全根據(jù)設(shè)計單位提供的圖紙建立，所以本項目的建模過程是由二維圖紙轉(zhuǎn)換成BIM 3D模型，再進行可視化施工模擬等應(yīng)用BIM 技術(shù)于管理工作。根據(jù)圖紙將整個項目大體分為三個專業(yè)建模，分別為構(gòu)筑物模型，建筑物模型以及設(shè)備模型。

構(gòu)筑物模型主要為泵房下部構(gòu)筑物，包括：泵房下部結(jié)構(gòu)與調(diào)蓄池。

建筑物模型主要為泵房上部建筑物，包括：雨水格柵間、泵房上部建筑、高配間、管理用房和開關(guān)站等。

設(shè)備模型主要包括泵房內(nèi)干式混流泵（雨水泵），格柵除污機，高低壓柜等設(shè)備。

BIM模型作為一種數(shù)字信息應(yīng)用，可用于工程的建造和管理。這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使工程在整個施工進程中顯著提高效率、大量減少風險。

4、BIM技術(shù)在本工程建設(shè)施工階段管理中的實際應(yīng)用情況：

本工程構(gòu)筑物規(guī)模龐大、建筑物設(shè)計形式新穎、工藝設(shè)備種類繁多，給整個工程的質(zhì)量控制帶來很大的難度。通過積極與參建各方合作，在該工程質(zhì)量控制中利用了BIM技術(shù)進行管理，深化設(shè)計、碰撞檢測、施工模擬、三維技術(shù)交底，保證工程建設(shè)有序進行，促進了項目精細化管理，提升了項目管理水平。

將BIM技術(shù)融入到施工管理過程中，將時間、進度、工程量等結(jié)合在一起，方便對整個工程直觀地了解，方便把每個流水段運用BIM技術(shù)進行管理實現(xiàn)施工階段的精細化管理。

對施工過程模擬分析、前置任務(wù)分析及滯后分析。在可視化信息查詢和資源及場地管理等方面增進了項目的創(chuàng)新廣度和深度，解決了進度信息持續(xù)集成問題，促進BIM技術(shù)在大型、復(fù)雜市政工程中的應(yīng)用。

4.1土建部分BIM技術(shù)應(yīng)用-碰撞檢查：

對于碰撞檢查，靜態(tài)的碰撞檢查可以由軟件直接導(dǎo)出碰撞報告，報告中包含具體的位置信息，附帶三維空間下碰撞點的截圖，可以很方便的在模型上找到碰撞點信息。

相對于靜態(tài)的碰撞，還存在部分隱藏的碰撞，需要運用BIM技術(shù)進行模擬施工才能發(fā)現(xiàn)。

如對本工程頂管施工進行模擬，發(fā)現(xiàn)頂管工作井內(nèi)吊裝頂管機頭時，出現(xiàn)頂管機頭與圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，造成機頭無法吊裝就位。

后經(jīng)參建各方開會研究討論，對頂管工作井原圍護進行了修改。并運用BIM技術(shù)對變更后方案進行模擬，論證后才進行施工，確保頂管機頭吊裝的順利進行，避免了返工。

4.2土建部分BIM技術(shù)應(yīng)用-模擬施工：

在運用BIM技術(shù)的實際施工管理中，我們逐漸意識到了BIM技術(shù)在項目管理中的優(yōu)勢。建模完成后對于重要的工序進行了模擬施工，以期發(fā)現(xiàn)不合理或者待完善的地方。

我們把整個工程的土建部分按施工總進度計劃運用BIM技術(shù)進行模擬施工。在主體泵房基坑土方開挖階段，通過模擬施工我們發(fā)現(xiàn)每一道支撐都處于之后再被挖走的土方中，也就是為了制作支撐需要先挖走一部分土方等到支撐施工完畢后將土方回填再施工圍檁，等待圍檁達到強度后才能進行基坑開挖，繁雜的工序大大浪費了時間成本。本項目需要在汛期前發(fā)揮作用，工期十分緊。經(jīng)參建各方開會研究討論，將圍檁的支撐由原先的托撐改為吊撐，有效地縮短了工期。

通過碰撞檢查，還可以檢查土建專業(yè)和設(shè)備專業(yè)之間存在的碰撞，盡早發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。

4.3設(shè)備部分BIM技術(shù)應(yīng)用-加強施工交底

由于本工程設(shè)備眾多，工藝及專業(yè)較復(fù)雜，雖然大部分為成熟的標準化產(chǎn)品，但部分產(chǎn)品仍然需要根據(jù)本泵站工況進行調(diào)整，工廠在設(shè)備制造階段，會遇到種種需要與現(xiàn)場協(xié)調(diào)的問題，將BIM模型存放在網(wǎng)絡(luò)上（如局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上），便于項目參建各方講解及溝通，或者與項目其他參與者進行可視化交流，能較快對設(shè)備生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題達成解決方案。在加入了BIM模型，運用BIM技術(shù)于設(shè)備生產(chǎn)階段后，大大的縮短了設(shè)備生產(chǎn)周期和減少了設(shè)備生產(chǎn)成本。

本工程雨水泵采用抽芯式混流泵，這類泵對于安裝精度要求高，尤其安裝底板的施工方式復(fù)雜，且對泵影響較大。將雨水泵的安裝過程進行模擬并根據(jù)模擬進行交底工作，將有利于雨水泵的安裝順利進行。

4.4 BIM技術(shù)應(yīng)用-進度控制

傳統(tǒng)的項目進度控制方法常見及應(yīng)用較多的：是甘特圖和網(wǎng)絡(luò)計劃。雖然也可以對工程項目前期階段所制定的進度計劃進行優(yōu)化，但是由于自身存在缺陷，所以項目管理者對進度計劃的優(yōu)化只能停留在一定程度上，即優(yōu)化不充分，這就使得進度計劃中可能存在著某些沒有被發(fā)現(xiàn)的問題。當這些問題在項目實施過程中發(fā)生時，項目施工就會相當被動，往往這個時候，就只能根據(jù)現(xiàn)場情況被動的修改計劃，使之與現(xiàn)場情況相符，失去了計劃控制施工的意義。

而基于BIM技術(shù)的進度管理，可以通過反復(fù)的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前查出，逐一修改，并提前制定應(yīng)對措施，使進度計劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實際的項目施工，從而保證項目施工的順利完成。同時管理者還可以通過BIM模型很容易的對不同施工程序進行比較，可以很快的確定項目是否跟上進度或落后進度，從而優(yōu)化和調(diào)整施工進度。

結(jié)語：

將BIM技術(shù)運用到市政排水系統(tǒng)工程的建設(shè)施工階段的管理工作中能高效解決施工階段出現(xiàn)的問題。隨著時代的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用早已超出了模型的范疇，延伸到了整個工程的全生命周期應(yīng)用。作為工程管理者，必須順應(yīng)發(fā)展趨勢，積極學(xué)習和掌握新技術(shù)，組織和參加多元的BIM業(yè)務(wù)培訓(xùn)，滿足工程管理的工作需求。

參考文獻：

[1]劉占省，趙雪峰.BIM技術(shù)與施工項目管理[M].北京：中國電力出版社，2015.

[2]王榮香，張帆.談施工中的BIM技術(shù)應(yīng)用[J]，山西建筑，2015（3）：93-93，94.