五強溪水電站擴機工程BIM優(yōu)化設(shè)計與數(shù)字化應(yīng)用

康 歡，葉 銳，楊 虎，唐志政

（水電工程BIM綜合應(yīng)用獎二等獎，獲獎單位為中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司）

項目概況

五強溪水電站位于沅水干流中下游，地處湖南省沅陵縣境內(nèi)。電站現(xiàn)有裝機1200MW，總庫容43.5億m3，擴機工程裝機500MW(2×250MW)，為I等大(1)型工程。五強溪水電站擴機工程是沅水水電開發(fā)收官之作，以“精品工程”的定位進行設(shè)計、施工、運維的全生命周期管控。擴機后電站總裝機容量1700MW，多年平均發(fā)電量為58.87億kWh。

BIM技術(shù)應(yīng)用亮點

擴機工程BIM優(yōu)化設(shè)計與數(shù)字化應(yīng)用涵蓋規(guī)劃研究、預可行性研究、可行性研究、招標設(shè)計、施工詳圖設(shè)計等5個設(shè)計階段，共涉及地質(zhì)、測繪、水工、引水、廠房、施工、機電、建筑、數(shù)字工程等多個水電工程主要設(shè)計專業(yè)協(xié)同設(shè)計、應(yīng)用。

①基于BIM正向設(shè)計的方案優(yōu)化。擴機工程廠房設(shè)計方案的比選和優(yōu)化從可研圖紙直接翻模，轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)協(xié)同生成概念性方案后直接進行三維建模。通過正向BIM設(shè)計優(yōu)化的工作方式，高效地獲取了廠房建筑布置的最優(yōu)方案，優(yōu)化了廠區(qū)消防通道布置、防洪設(shè)計、采光節(jié)能，減少了廠房結(jié)構(gòu)工程量，設(shè)計方案滿足了業(yè)主對擴機工程“精品工程”的定位要求。

②創(chuàng)新工序，高效協(xié)同。在BIM優(yōu)化設(shè)計過程中，改變了傳統(tǒng)水電設(shè)計專業(yè)參與次序，提前了機電專業(yè)、建筑專業(yè)設(shè)計階段（提前開展招標設(shè)計、施工詳圖設(shè)計工作），同廠房結(jié)構(gòu)進行協(xié)同設(shè)計，充分利用三維可視化優(yōu)勢，完成廠房建筑方案設(shè)計比選。將建筑外墻顏色、屋頂結(jié)構(gòu)、大門裝飾、開窗采光、地面材質(zhì)等進行準確展現(xiàn)。同時將建筑設(shè)計模型與水工結(jié)構(gòu)模型進行了融合，展現(xiàn)在基于傾斜攝影的實景模型中，完美體現(xiàn)了設(shè)計方案所見即所得的特點，提高了參建各方的溝通效率。

③CAE集成，數(shù)據(jù)融享。在國內(nèi)水電工程中，本擴機工程調(diào)壓室規(guī)模及布置難度均屬前例。根據(jù)五強溪BIM設(shè)計所建立的地質(zhì)模型、結(jié)構(gòu)模型，準確在CAE軟件中建立反映真實地質(zhì)條件的數(shù)值模型，準確表述結(jié)構(gòu)與地層、巖體的相對位置。根據(jù)自主研發(fā)的三維軟件與CAE集成系統(tǒng)，利用BIM模型直接導入CAE計算軟件進行結(jié)構(gòu)計算，計算結(jié)果導回三維軟件進行結(jié)果展示及查詢。基于此工作方式，調(diào)壓井結(jié)構(gòu)計算更為高效準確。

④工程建設(shè)精細化管理。擴機工程基于BIM數(shù)據(jù)，融合IT系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)化、精細化、實時性的工程建設(shè)管理，有效解決傳統(tǒng)工程建設(shè)管理中數(shù)據(jù)平面化、信息協(xié)同共享難度大的問題，加強各參建單位對工程項目質(zhì)量、安全、進度、成本的控制和管理。

BIM應(yīng)用效益

本項目應(yīng)用BIM協(xié)同設(shè)計，加強專業(yè)協(xié)同，強化溝通，減少設(shè)計變更，提高生產(chǎn)效率：①模型抽圖日趨方便快捷，配套的標注工具、切圖方式不斷豐富完善；②三維軟件與CAE集成系統(tǒng)的應(yīng)用將BIM模型快速利用于結(jié)構(gòu)分析、計算，提高設(shè)計決策效率；③建筑、機電等專業(yè)提前深化設(shè)計、廣泛參與三維協(xié)同，讓水電工程設(shè)計方案更快速準確的確立；④建筑風格與實景模型相結(jié)合的展示方式讓項目決策者提前全面了解設(shè)計風格與理念，便于精準決策,BIM協(xié)同設(shè)計比傳統(tǒng)設(shè)計節(jié)約工時大約40%。

五強溪水電站工程效果圖

BIM模型效果