BIM技術(shù)在佛山地埋式污水處理廠施工中的發(fā)展與應(yīng)用分析

李新文，胡乖爽

(中鐵一局市政環(huán)保工程有限公司，甘肅 蘭州 730050)

1 國內(nèi)污水處理廠建設(shè)現(xiàn)狀

人類歷史發(fā)展變化的過程和城市化進(jìn)展實際上就是一部自然、文化、新技術(shù)發(fā)展的綜合體，在不斷革新發(fā)展的過程中實現(xiàn)自我完善和發(fā)展。隨著九座國家級中心城市、城市群的大發(fā)展和虹吸效應(yīng)等對人才和資源聚集的影響，特大城市和超大城市的骨架在成倍地擴張，城市環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，水污染和大氣污染又關(guān)系到每一個市民的切身利益，習(xí)近平總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”新生態(tài)環(huán)保理念更加促進(jìn)了中國新一輪的水污染治理進(jìn)程。

2020年1月，全國共有10113個污水處理廠核發(fā)了排污許可證，但由于歷史發(fā)展的問題以及我國經(jīng)濟發(fā)展階段的制約，絕大部分都是位于城市郊區(qū)地上式污水處理廠，不可避免地產(chǎn)生空氣污染、噪聲污染和滋生蚊蠅。隨著環(huán)保理念的更新和經(jīng)濟條件的發(fā)展，地埋式污水處理廠新技術(shù)開始在國內(nèi)的各大城市鋪展開來。有機城市體由人、環(huán)境、建筑、路網(wǎng)及各種生命線工程等一系列因素自然融合而成，是具有生命力和體感度的人居生活空間，如何構(gòu)建宜居舒適的新型城市發(fā)展空間，將是我國向現(xiàn)代化強國發(fā)展過程中的發(fā)力點。

2 全地埋式污水處理廠的特點

全地埋式城鎮(zhèn)污水處理廠(totally-buried municipalwastewater treat ment plant)也稱全地下式城鎮(zhèn)污水處理廠，污水處理構(gòu)筑物完全位于地面以下，池體上部完全覆蓋土，地面層進(jìn)行土地綜合利用，生產(chǎn)活動均位于密封地下的城鎮(zhèn)污水處理廠。

全地埋式污水處理廠能夠有效節(jié)約城市空間，提高城市土地資源利用率，地表景觀層與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)泥量少，減少污染廢氣和噪聲污染等問題，有利于促進(jìn)周邊土地價值的提升，促進(jìn)人與自然的和諧共生。但是也存在以下缺點：造價高、施工周期較長；操作層需按消防分區(qū)，交通聯(lián)系設(shè)施較多；通風(fēng)、除臭、采光等效果不好，需要大量的管線、新風(fēng)系統(tǒng)，管網(wǎng)布置復(fù)雜。

如何利用國家大力推廣的BIM新技術(shù)，創(chuàng)建三維信息模型，提供直觀便捷的漫游效果，看清其各結(jié)構(gòu)體系、綜合管網(wǎng)的空間布局及位置關(guān)系，為施工過程提供指導(dǎo)，為下一步的污水廠智慧運營提供載體和基本的信息參數(shù)。

3 工程概況

本工程為城北污水處理廠地埋式改建工程，利用現(xiàn)有廠區(qū)征地范圍內(nèi)空間將現(xiàn)有污水廠改建為雙層加蓋、全地埋式污水處理廠。廠區(qū)具體位于佛山市南海區(qū)側(cè)大瀝鎮(zhèn)謝邊村瓜步汛。廠區(qū)東側(cè)為融創(chuàng)地產(chǎn)項目，西側(cè)緊鄰貨站路，距離西部謝邊涌約170 m，南側(cè)為扶西公寓，北側(cè)為佛山水道。服務(wù)范圍為禪城區(qū)的敦厚片區(qū)和文沙片區(qū)，以及南海區(qū)的羅村西隆片區(qū)和大瀝南部片區(qū)。服務(wù)面積31.32 km2。用地范圍：征地紅線范圍75366.1 m2，用地面積36633.53 m2。處理規(guī)模：10萬m3/d。地下建筑包括：新建粗格柵、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、初沉池、MBBR生化池工程、矩形周進(jìn)周出二沉池、高效沉淀池、紫外消毒渠、污泥脫水間等18個單體。地面建筑：主要有綜合樓、綠化園林及相關(guān)設(shè)備設(shè)施等。

4 BIM技術(shù)在施工管控過程中的應(yīng)用分析

4.1 施工現(xiàn)場臨建場地規(guī)劃

本工程廠區(qū)東部距融創(chuàng)地產(chǎn)項目距離約15 m，距離東部佛山水道最近距離約160 m；西側(cè)緊鄰貨站路，距離規(guī)劃住宅用地紅線50 m，距離西部謝邊涌約170 m；南側(cè)距離扶西公寓最近距離約為28 m；北側(cè)為佛山水道，東北側(cè)為佛山燃?xì)庖夯?，緊鄰污水處理廠圍墻。新建工程場地內(nèi)存在地下管線，南側(cè)為綠地，綠地東、北兩側(cè)分別為待拆遷綜合樓及預(yù)處理設(shè)施(臨時設(shè)施工程完成后，進(jìn)行原有建筑物拆除，保證原污水處理廠正常運行)，拆遷工作對工程進(jìn)展有直接的影響。進(jìn)場后盡快配合業(yè)主完成綠化移植及臨時遷建工作。利用BIM技術(shù)[1]將施工現(xiàn)場臨建設(shè)施進(jìn)行參數(shù)化建模，方便直觀、高效地進(jìn)行場地規(guī)劃，對施工平面組織、拆遷、綠化、材料堆場及運輸通道進(jìn)行模擬分析，使場布更加合理。施工現(xiàn)場布置效果圖見圖1，施工項目部布置效果圖見圖2。

圖1 施工現(xiàn)場場布效果圖

圖2 項目部補助效果圖

4.2 BIM三維信息模型創(chuàng)建

在前期項目施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)設(shè)計院提供的項目施工藍(lán)圖(電子圖紙)，完成本項目相關(guān)BIM設(shè)計模型的創(chuàng)建，在施工過程中根據(jù)施工現(xiàn)狀和建模顆粒度要求完善BIM施工模型，在項目竣工交付時，根據(jù)項目實際完工情況，完成項目BIM機電管綜調(diào)試優(yōu)化模型[2]，創(chuàng)建LOD450以上模型。主體結(jié)構(gòu)模型整合效果圖見圖3；機電管線優(yōu)化模型效果圖見圖4。

圖3 主體結(jié)構(gòu)模型整合效果圖

圖4 機電管線優(yōu)化模型效果圖

4.3 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

在本工程實施過程，根據(jù)項目需求及BIM技術(shù)特點，開展了以下幾項技術(shù)應(yīng)用研究：

(1)生產(chǎn)圖紙問題報告：在建模和施工過程中對設(shè)計院提供圖紙進(jìn)行審閱，及時發(fā)現(xiàn)并提出圖紙問題，整理生成報告，輔助項目技術(shù)人員圖紙會審。圖紙問題報告見圖5。

(a)圖紙問題報告1

(2)綜合管線碰撞檢測：利用Navisworks軟件對BIM三維信息模型主體結(jié)構(gòu)、綜合管線進(jìn)行檢測、碰撞沖突分析，生成碰撞分析報告；結(jié)合本項目的需求生成工藝與橋架、結(jié)構(gòu)與機電、暖通與橋架等專業(yè)碰撞以及工藝、暖通、橋架等自碰撞報告，方便技術(shù)人員根據(jù)施工工藝及施工規(guī)范要求提前管綜優(yōu)化布設(shè)。碰撞報告見圖6。

圖6 碰撞問題報告

(3)施工場地及效果圖展示：結(jié)合施工圖紙及現(xiàn)場狀況、周邊環(huán)境，創(chuàng)建施工場地三維布置BIM模型，對場地布置、大型設(shè)備位置及周邊環(huán)境進(jìn)行模擬分析，選擇最優(yōu)的施工場地布置方案。BIM模型與周邊環(huán)境模型融合見圖7，項目完工地表景觀層整體效果見圖8。

圖7 BIM模型與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)

圖8 項目整體效果圖

(4)工程量統(tǒng)計：通過BIM模型提取、統(tǒng)計項目構(gòu)件、各部位、任意時段的工程量，生成工程量清單，為各專業(yè)物資管控、成本核算及成本控制帶來便利。通過總量核對、錯漏詳查的方法，及時糾正施工中的工程量誤差，為后期的工程量預(yù)算與決算提供數(shù)據(jù)支撐。鋼筋工程量統(tǒng)計見圖9，加藥管系統(tǒng)管件明細(xì)表見圖10。

圖9 鋼筋工程量統(tǒng)計

圖10 加藥管系統(tǒng)管件明細(xì)表

(5)關(guān)鍵施工工藝模擬：針對施工搓成中的管件施工工藝，利用3D max軟件及光輝城市系統(tǒng)制作三維可視化視頻，模擬施工過程，論證施工方案的可行性?；又ёo施工模擬見圖11；利用模擬動畫及BIM模型三維技術(shù)交底對現(xiàn)場技術(shù)人員及工人進(jìn)行培訓(xùn)。主體結(jié)構(gòu)施工工藝見圖12。

圖11 基坑支護施工模擬

圖12 主體結(jié)構(gòu)施工工藝模擬

4.4 BIM模型指導(dǎo)現(xiàn)場施工

通過BIM信息模型，借助立體化的展示、漫游式通過、大型構(gòu)件設(shè)備路徑模擬等手段查看整個施工過程中的進(jìn)展，節(jié)約施工工期、減少返工，也使得項目所有參建人員相互了解，提高溝通效率，確保工程質(zhì)量。利用BIM模型進(jìn)行三維技術(shù)交底，然后生成二維管道安裝圖紙資料指導(dǎo)管道現(xiàn)場施工。污泥泵組效果圖見圖13，預(yù)處理局部管綜模型展示圖見圖14。

圖13 污泥泵組效果圖

圖14 預(yù)處理局部管綜模型展示圖

4.5 BIM+二維碼、無人機等新技術(shù)應(yīng)用

建筑施工行業(yè)屬于全國高危行業(yè)之一，施工事故頻發(fā)，建筑質(zhì)量和安全事故給社會和企業(yè)以及從業(yè)人員帶來了極大的傷害。紛亂的施工現(xiàn)場、繁雜的施工資料、不同工種的作業(yè)人員交互都帶來了管理的困惑。利用二維碼技術(shù)進(jìn)行信息共享和動態(tài)管理，促進(jìn)了建筑行業(yè)的信息化發(fā)展道路。利用BIM+二維碼技術(shù)[3]將資料、模型、視頻、報告結(jié)合二維碼，實現(xiàn)手機隨時操作查看。維護結(jié)構(gòu)可視化交底見圖15，碰撞報告和宣傳視頻二維碼見圖16。

圖15 圍護結(jié)構(gòu)可視化交底

圖16 污水處理廠相關(guān)二維碼

“BIM+無人機”技術(shù)的推廣，可以實現(xiàn)將BIM信息模型與工程施工場景融合，以更直觀的方式查看施工現(xiàn)場存在的問題，提前優(yōu)化改進(jìn)施工方案。后期利用相關(guān)軟件對航拍照片進(jìn)行點云數(shù)據(jù)處理，生成三維實景模型。在項目施工過程中將影像資料記錄，采用無人機全景技術(shù)對項目進(jìn)行宣傳，提升施工企業(yè)的整體形象。無人機航拍項目照片見圖17。

圖17 無人機施工現(xiàn)場圖片

5 結(jié)語

通過BIM技術(shù)在廣東省佛山市城北污水處理廠施工應(yīng)用中的發(fā)展和應(yīng)用研究，實現(xiàn)了從二維到三維信息化技術(shù)的提升，將周圍環(huán)境、維護結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)、綜合管線等專業(yè)全方位的協(xié)同作業(yè)，使得施工場布更加合理，綜合管廊路徑分析、工程量統(tǒng)計分析、BIM+新技術(shù)等關(guān)鍵工作也得到落地應(yīng)用，并為下一步建設(shè)單位運維階段的構(gòu)件信息、設(shè)備管線維修管理奠定了基礎(chǔ)。