BIM技術(shù)在給水排水工程中的應(yīng)用

文/范海慶 山東源達(dá)建設(shè)發(fā)展有限公司 山東濟(jì)南 250014

1、BIM 技術(shù)概述

BIM 新技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是將每一個(gè)構(gòu)件都看作是單一的元素，是將元素中的幾何數(shù)據(jù)、物理特性、施工要求、價(jià)格等進(jìn)行有效的整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型的整體數(shù)據(jù)化，并將此數(shù)據(jù)化的建筑模型進(jìn)行整理，形成有效的數(shù)據(jù)資料庫。對(duì)建筑物構(gòu)件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)建筑元素幾何特征的及物理特性的反映，每個(gè)元素還同時(shí)能夠保留自身與建筑整體的相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了建筑系統(tǒng)的完整性及層次性。

建筑工程中給水排水設(shè)計(jì)具有一定的流程，即方案階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段以及運(yùn)營階段。在此整個(gè)流程中，其與建筑自身的壽命周期相一致，當(dāng)前，BIM 技術(shù)在建筑給水排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要在方案設(shè)計(jì)階段及施工階段。在設(shè)計(jì)階段中，所應(yīng)用到的BIM 技術(shù)主要是BIM 設(shè)計(jì)軟件以及輔助設(shè)計(jì)軟件，而在施工階段中對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用主要是施工方案組織及工程量計(jì)算。

2、BIM 技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

第一，可視化。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程的設(shè)計(jì)方案更加復(fù)雜，會(huì)影響施工技術(shù)人員的想象和理解?；贐IM 技術(shù)下，促使線條式的構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體實(shí)物，一方面方便施工人員讀圖識(shí)圖，另一方面加強(qiáng)了構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性。如此一來，不僅有利于生成報(bào)表和效果圖，而且項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等均處于可視化狀態(tài)下。

第二，協(xié)調(diào)性。建筑施工是一個(gè)多方參與的過程，主要包括業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方，如何協(xié)調(diào)各方利益和關(guān)系，成為施工管理的一個(gè)重要問題[1]。舉例來說，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的給排水管道，和土建專業(yè)的梁柱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突，后期只能變更設(shè)計(jì)?；贐IM 技術(shù)下，可以生成建筑模型，對(duì)專業(yè)碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，提供最優(yōu)化的改進(jìn)措施，避免設(shè)計(jì)變更或后期返工。

第三，模擬性。BIM 技術(shù)的模擬性，不僅能模擬出建筑模型，還能模擬出真實(shí)世界中無法操作的事物，例如節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等。在招投標(biāo)期間，通過4D 模擬能制定出科學(xué)的施工方案，用來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)；而5D 模擬為成本控制提供了數(shù)據(jù)支持。

第四，優(yōu)化性。建筑工程的優(yōu)化，受到時(shí)間、信息、復(fù)雜程度三個(gè)要素的影響，利用BIM 技術(shù)，其一能對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行優(yōu)化，將設(shè)計(jì)方案和投資回報(bào)相結(jié)合，以供業(yè)主合理選擇；其二能對(duì)特殊項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，例如幕墻、裙樓等異型設(shè)計(jì)，可以對(duì)造價(jià)和工期進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

結(jié)合工程實(shí)踐，BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下[2]：①三維渲染，給人們帶來真實(shí)的視覺沖擊，提高中標(biāo)幾率；②快速算量，快速準(zhǔn)確計(jì)算工程量，提高預(yù)算的精度和效率，為施工管理提供依據(jù)。③精確計(jì)劃，及時(shí)獲取工程數(shù)據(jù)，為施工方案的制定提供支持，減少物流和資源浪費(fèi)。④虛擬施工，對(duì)比施工計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)展，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題和不足，從而減少安全質(zhì)量問題。⑤碰撞檢查，可以優(yōu)化管線布設(shè)，加強(qiáng)各個(gè)專業(yè)的溝通能力，避免出現(xiàn)返工。

3、BIM 技術(shù)在給排水的應(yīng)用策略

3.1 在管道與材料表方面的應(yīng)用

在給排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，采用BIM 技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，像拍圖環(huán)節(jié)中，可以結(jié)合管道的實(shí)際衡量情況，保證最大限度上滿足工作方需求。給排水的施工人員都會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，而在實(shí)際施工中會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙存在的不足，經(jīng)過試驗(yàn)與檢測(cè)發(fā)現(xiàn)潛藏中的各種問題，對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行分析與整理，繼而在實(shí)際施工中出現(xiàn)的一些關(guān)于管道設(shè)計(jì)圖紙的問題能及時(shí)得到調(diào)整與改善。

3.2 給排水協(xié)同方面的設(shè)計(jì)

在對(duì)建筑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，各專業(yè)圖紙均應(yīng)基于建筑專業(yè)的圖紙進(jìn)行繪制，最終完成一套完整的建筑施工圖紙。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的過程中，各個(gè)專業(yè)的管線可能出現(xiàn)交叉，重疊等現(xiàn)象，但由于各專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是同時(shí)進(jìn)行的，所以這些問題是很難發(fā)現(xiàn)的，有時(shí)只有在施工時(shí)才能夠被發(fā)現(xiàn)。通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程信息模型的建立，并在所建立的模型內(nèi)部可以進(jìn)行給排水工程等全部信息的建立，具體到可以明確水泵的具體尺寸及信息。與此同時(shí)，通過對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同專業(yè)信息的讀取。所以，對(duì)于BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高建筑給水排水工程和各專業(yè)的協(xié)作性。

3.3 在給水排水工程使用階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在給水排水工程中的應(yīng)用通常是貫穿整個(gè)工程生命周期的，從設(shè)計(jì)階段到施工階段、使用階段，就使用階段而言，其應(yīng)用主要集中在后續(xù)調(diào)整、修補(bǔ)工作。城市給水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，往往是結(jié)合城市當(dāng)前情況和未來所需，即是說，即便城市未來給水量、排水量出現(xiàn)變化，也可以完成給排水工作，但需注意的是，部分地區(qū)可能出現(xiàn)一些難以預(yù)料的變化，比如建設(shè)了大型工廠，該工廠的排水和市區(qū)排水歸屬同一個(gè)系統(tǒng)，但排水量較大，現(xiàn)有管道難以滿足所需，這種情況下，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)排水量較大的局部管道，滿足排水需求，基本流程和設(shè)計(jì)、施工階段是類似的，針對(duì)有問題的部位進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，直到滿足要求為止。

3.4 在安裝模型上的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在給排水的應(yīng)用中，因構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，在實(shí)際施工中的工序又比較繁瑣，特別是管道與線路等一些方面的安裝中，需要尤為重視。像在吊頂區(qū)域中開展施工時(shí)，此時(shí)施工涉及到的工序就十分復(fù)雜，需要工作人員精心與細(xì)致的工作，避免出現(xiàn)不必要的問題。在施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)安裝模型的工作要順利開展，保證其設(shè)計(jì)能發(fā)揮出對(duì)建筑工程給排水安裝工作的有效指導(dǎo)作用。在實(shí)際施工操作工作中，可以根據(jù)時(shí)間的維度進(jìn)行BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)，保證安裝模型設(shè)計(jì)能符合實(shí)際工程施工需求。

3.5 三維掃描的設(shè)計(jì)

對(duì)于三維掃描技術(shù)來說，其工作原理是將光、機(jī)、電機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合的技術(shù)，其主要的用途就是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體空間外形、結(jié)構(gòu)及色彩的掃描，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體表面空間坐標(biāo)的獲取。三維掃描技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)空間測(cè)量，具有速度快、精度高的有點(diǎn)。對(duì)于建筑給水排水工程來說，三維掃描技術(shù)的應(yīng)用主要在項(xiàng)目的改造及施工結(jié)果的驗(yàn)收過程。當(dāng)前，我國許多項(xiàng)目的測(cè)量和定位還是采用人工的方式，這就會(huì)造成測(cè)量結(jié)果存在極大的誤差。但是以BIM 模型為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工，想要對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，也需要用到三維掃描技術(shù)。

結(jié)語：

綜上所述，BIM 技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的特點(diǎn)，將其用于工程設(shè)計(jì)施工中，凸顯出諸多優(yōu)勢(shì)，成為建筑工程行業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。本文從管道設(shè)計(jì)安裝、材料表統(tǒng)計(jì)、協(xié)同作業(yè)、參數(shù)確定、三維掃描等方面，介紹了BIM 技術(shù)在給水排水工程中的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際工程案例，利用BIM 技術(shù)可解決管道碰撞和交叉問題，減少后期設(shè)計(jì)變更，提高工程質(zhì)量和效率。