BIM技術(shù)在地埋式污水處理廠全生命周期的應(yīng)用

李永龍

（合肥胡大郢國禎污水處理有限公司，安徽 合肥 230000）

水資源是生命源泉，如果水資源被污染，在影響人類生命健康的同時甚至?xí)l(fā)生嚴重的公共衛(wèi)生事件，隨著經(jīng)濟水平的提升，群眾更重視生活質(zhì)量，對水資源的保護項目投資在不斷增加，所以污水處理的標準也是隨之增高。將BIM技術(shù)應(yīng)用于地埋式污水處理廠全生命周期，可以從更多角度展開設(shè)計，具備著可視性、模擬性、整合性等，可以明顯提升工程質(zhì)量縮減工程建設(shè)周期。

1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)也是建筑信息模型，將三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ)，將建筑工程項目中不同階段的數(shù)據(jù)整合在一起，把工程項目全生命周期用數(shù)字化的方式描述出來，可以應(yīng)用于工程設(shè)計階段、施工階段、運營階段、管理階段等。該技術(shù)具備可視化以及較強的可協(xié)調(diào)性、較強的模擬性，還包含著傳統(tǒng)的二維設(shè)計以及三維虛擬技術(shù)。在工程中充分應(yīng)用BIM技術(shù)就可以實現(xiàn)，獲取三維視圖、協(xié)同設(shè)計、提升工程速度、保證工程的精度、避免浪費材料、通過建模實現(xiàn)虛擬施工、精細化管理投入資金。BIM技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用，我國也有很多建筑設(shè)計院應(yīng)用該技術(shù)。防止污染生態(tài)環(huán)境。在醫(yī)院、風(fēng)景區(qū)、工廠、生活小區(qū)更適合建設(shè)地埋式污水處理廠，因為其占地面積小，在后期維修保養(yǎng)中也更便捷。地埋式污水處理廠顧名思義就是埋在地表以下，這樣可以有效節(jié)省物理空間，地表以上的區(qū)域可以用于其他。還有生化池應(yīng)用的生物接觸氧化法填料體積負荷相對較低，在運行的時候會產(chǎn)生一定污泥，每隔三個月就需要進行一次排泥作業(yè)。污水處理設(shè)備系統(tǒng)安裝有電氣控制系統(tǒng)以及設(shè)備故障報警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都是全自動化，工作期間不需要安排人工專門管理，只要定期維修保養(yǎng)即可。然而這種全地埋式污水處理廠需要投入較高的資金，其施工周期較長。產(chǎn)生污泥的周期也比較長，還需要從地下向地面上運輸，需要設(shè)置專門的運輸途徑。在設(shè)計的時候要充分考慮操作層消防分區(qū)問題，從整體上講，地埋式污水處理廠具備節(jié)約資源、污染環(huán)境少等特征。

2 地埋式污水處理廠特征

地埋式污水處理廠就是為了提升人們的生活質(zhì)量，深度保護環(huán)境，建設(shè)地埋式污水處理廠的目標就是有效處理生活中制造的污水以及工業(yè)排放的廢水，保證在處理污水以后，排放可以達到國家要求的規(guī)范，

3 當前BIM技術(shù)在地埋式污水處理廠設(shè)計中存在的問題

3.1 缺乏專業(yè)性人才

當前建筑企業(yè)從事設(shè)計行業(yè)的工作人員界限比較明顯，BIM人員基本上都是從多個專業(yè)的二維設(shè)計人員中抽調(diào)工作的，但是需要明確的是CAD轉(zhuǎn)向BIM還需要一定的技術(shù)支持以及發(fā)展時間，還有復(fù)雜模型的創(chuàng)建對設(shè)計師掌握的基本功以及工作能力有嚴格的要求，另外計算機專業(yè)人員還要明確污水廠的設(shè)計，否則難以實現(xiàn)BIM全周期設(shè)計。因此當?shù)爻鞘锌梢钥紤]與高校合作，將BIM添加在日常課程中，不斷增加BIM教學(xué)力度，力求培養(yǎng)擁有理論知識、實踐知識負荷型人才。

3.2 缺乏構(gòu)件庫

其實BIM技術(shù)最開始是在建筑領(lǐng)域中應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)的構(gòu)件庫比較完善，然而將其應(yīng)用于污水廠工藝設(shè)備構(gòu)建中還是相對缺乏，依然需要設(shè)計人員花費大量時間優(yōu)化、升級、完善設(shè)備構(gòu)件庫。不同企業(yè)創(chuàng)建的構(gòu)件庫存在很大的差異，其建模水平也是良莠不齊，沒有統(tǒng)一的標準，因此說還需要構(gòu)建一套完善的污水廠設(shè)備構(gòu)建庫建模規(guī)范，切實實現(xiàn)行業(yè)之間的數(shù)據(jù)互通以及共享數(shù)據(jù)資料。

3.3 技術(shù)停滯于表層

目前階段，BIM技術(shù)在污水廠還局限于管線碰撞的檢查以及統(tǒng)計工程量等基礎(chǔ)工作中，缺乏深入挖掘信息資料?？梢钥紤]應(yīng)用Ecotect、CandnaA軟件分析污水處理廠的采光、通風(fēng)除臭、噪聲模擬作業(yè)等，同時還可以采用Biowin軟件仿真模擬不同工藝條件。將BIM技術(shù)與CFD模擬軟件相結(jié)合，深入分析污水處理廠構(gòu)筑物中污水的流態(tài)以及水質(zhì)的變化情況，不斷優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，提升污水處理質(zhì)量。

3.4 出圖效率弱化

污水處理廠的工作效率以及工作質(zhì)量、技術(shù)都存在很大的差異性，構(gòu)筑物的尺寸也是大小不一，建設(shè)的單體模型不能實現(xiàn)再次利用，因此在遇到新項目的時候，就需要重新建模，這樣就會影響工程建設(shè)的速度。我國應(yīng)用BIM技術(shù)的程度還是相對較低，標注以及圖例這樣二維表達方式還沒有達到國家的要求，Revit雖然三維模型的表達成效比較理想，傳統(tǒng)CAD出圖效率相對弱化，因此需要將Revit模型生成的平面圖以及剖面導(dǎo)出二維圖紙，然后經(jīng)過CAD不斷優(yōu)化再出圖?？梢陨钊胙芯縍evit、BIM軟件的開發(fā)以及應(yīng)用，滿足我國出圖的標準。然后應(yīng)用Dynamo等參數(shù)化手段調(diào)整污水廠建筑物的尺寸，達到快速建模以及模型復(fù)用的目的。

4 BIM技術(shù)在地埋式污水處理廠全生命周期的應(yīng)用

4.1 科學(xué)規(guī)劃場地

如果說項目的建筑地址位于鬧市區(qū)，且物理空間有限，周圍的環(huán)境、人文水文條件非常復(fù)雜，這個時候科學(xué)規(guī)劃場地就成為施工的基礎(chǔ)工作，應(yīng)用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場以及項目部臨建設(shè)備進行信息化建模作業(yè)，這樣可以直觀且深入地進行三維布置模型作業(yè)，模擬施工平面組織以及材料的儲存、現(xiàn)場臨時建筑、運輸途徑等，優(yōu)化安排施工機械，合理布置施工現(xiàn)場。

4.2 充分分析三維地質(zhì)模型以及邊坡受力

如果工程基坑面積比較大，地下箱體基槽開挖的深度就在17 m左右，因此計量土方就是一個難題，應(yīng)用BIM技術(shù)可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入在CIVIL3D中生成曲面，根據(jù)地質(zhì)情況分層建立地質(zhì)模型，然后應(yīng)用三角網(wǎng)計算土方量，提升準確率，為進出基坑通道的安全提供保證，應(yīng)用邁達斯軟件可以分析通道邊坡的受力情況，保證安全施工。

4.3 構(gòu)建設(shè)計規(guī)則

BIM技術(shù)就是以建筑工程為基礎(chǔ)進行開發(fā)應(yīng)用，但是給排水工程就是其中關(guān)鍵性的項目，從獲取的成果以及工程語言方面講，和其他類型的建筑工程相對比，這個工程具備獨特的特點。可以有效推廣BIM設(shè)計，但是需要建立給排水專業(yè)的設(shè)計規(guī)則，切實增加BIM設(shè)計的效果以及質(zhì)量。構(gòu)建期間，需要充分考慮相應(yīng)的BIM設(shè)計規(guī)則，比如說污水處理廠設(shè)備圖庫、涂層命名等。

4.4 綜合管線排布

構(gòu)建碰撞檢查以及優(yōu)化調(diào)整是綜合管線排布的核心內(nèi)容，在確定設(shè)計圖紙以后，及時檢查設(shè)計圖紙以及施工圖紙，然后將參與方都聚集在一起，分析系統(tǒng)構(gòu)建在空間排布位置的可行性以及有效性，然后審核以及糾正管線、構(gòu)建比較集中的空間以及出現(xiàn)碰撞概率較大的空間。參考碰撞的性質(zhì)，可以將碰撞分成硬性碰撞以及軟性碰撞兩種。硬性碰撞就是兩個實體構(gòu)建在空間位置上交叉，這是在建設(shè)工程中最常見的一種碰撞形式。出現(xiàn)這種碰撞的主要因素就是工程設(shè)計與不同專業(yè)設(shè)計部門是同時工作，因此在設(shè)計信息交互的時候就形成漏洞，在整合模型的時候會出現(xiàn)硬性碰撞。至于軟性碰撞出現(xiàn)的幾率小于硬性碰撞出現(xiàn)的幾率，其實兩個構(gòu)建的實體并沒有交互，而因為距離比較小，沒有達到操作空間要求，在管線相對密集的管道中容易出現(xiàn)軟性碰撞的情況，受空間影響，增加后期安裝的難度。將BIM技術(shù)應(yīng)用其中就是為了檢查硬性碰撞。

4.5 團隊協(xié)同設(shè)計

設(shè)計地埋式污水處理廠的時候，經(jīng)過將不同專業(yè)的設(shè)計師集中在一起，協(xié)同設(shè)計以及審核設(shè)計圖紙。協(xié)同設(shè)計可以打破時間與空間的壁壘，將項目組成員通過BIM服務(wù)器相聯(lián)系，實現(xiàn)不同設(shè)計人之間共享資料圖紙，防止出現(xiàn)個人修改不能將真實問題反映出來的情況。BIM技術(shù)將信息融入模型中，跨專業(yè)讀取信息資料，通過多人的協(xié)同設(shè)計，還是要有完善的設(shè)計規(guī)則保證協(xié)同設(shè)計工作中防止有人修改工作內(nèi)容。應(yīng)用該軟件可以設(shè)置保存以及釋放，給不同層次的設(shè)計師設(shè)置對應(yīng)的權(quán)限，保證協(xié)同設(shè)計工作中設(shè)計規(guī)則的完整性。

4.6 管理資料

現(xiàn)在工作對建筑工程資料的管理要求是越來越高，且工程文檔資料都非常繁瑣，甚至沒有進行分類整理，應(yīng)用BIM技術(shù)可以優(yōu)化資料管理的有效性，這樣檔案電子化管理可以規(guī)范項目工作的管理制度。有了BIM技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)做基礎(chǔ)，可以將各種類型的資料整合起來，完整保存信息內(nèi)容。

4.7 提升設(shè)計質(zhì)量降低工程造價

地埋式污水處理廠的設(shè)計專業(yè)性非常強，但是會因為設(shè)計人員理念的差異，在設(shè)計的時候存在矛盾，但是二維設(shè)計圖紙不能將建設(shè)以及應(yīng)用中可能出現(xiàn)的設(shè)計問題表現(xiàn)出來，應(yīng)用BIM技術(shù)的整合數(shù)據(jù)、構(gòu)建三維立體模型仿真模擬污水處理廠建設(shè)規(guī)程。模型模擬運行的時候，會發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案存在的問題，出現(xiàn)返工的情況。BIM技術(shù)具備自動提供工程量的功能，自動統(tǒng)計以及精準計算造價，不斷降低投入的人力成本。

4.8 采購設(shè)備

地埋式污水處理廠需要購買專業(yè)的設(shè)備，等建模以后，標注每臺設(shè)備以及生成二維碼，然后將有關(guān)的二維碼信息發(fā)送給設(shè)備的廠家，這樣設(shè)備廠商可以將二維碼標注在設(shè)備包裝箱以及設(shè)備本體最明顯的部位。等設(shè)備進場進行質(zhì)量驗收以及安裝之后，可以經(jīng)過類似質(zhì)量驗收的程序在協(xié)同管理系統(tǒng)中有效完成。負責(zé)采購的工作人員應(yīng)用協(xié)同管理系統(tǒng)中的BIM模型構(gòu)建信息統(tǒng)計，控制施工過程中用料以及造價，快速獲取過程中實物的數(shù)量。與進度計劃模塊聯(lián)動起來，編制采購計劃、保證數(shù)據(jù)信息的準確性，防止管道輔助材料超供以及浪費資源的情況提供參考。

4.9 三維展示設(shè)計成果

三維視圖下的設(shè)計成果就是負責(zé)施工方以及業(yè)主提供工程項目的虛擬展示，更直觀且準確的展示設(shè)計的用意。通過總結(jié)工作經(jīng)驗可以看出，直接展示三維模型會占用大量的內(nèi)存，導(dǎo)致運行補流程，當然也具有一定的優(yōu)勢就是信息的全覆蓋。因為三維動畫前期制作比較復(fù)雜，但是可以直觀表示設(shè)計理念，比較適合展示投標以及匯報中的總體成績。三維漫游信息未覆蓋，占用系統(tǒng)內(nèi)存較少，不需要另外安裝專業(yè)的三維設(shè)計軟件，只要有計算機，就可以打開圖紙，但是內(nèi)部模型不可隨意編輯，這樣可以保護知識產(chǎn)權(quán)，分析成果細節(jié)，把設(shè)計結(jié)果傳輸給對方。部分人將BIM三維模型和效果圖混淆，但是兩者是獨立存在的個體，BIM模式就是工程設(shè)計師構(gòu)建，重點就是將建筑的功能以及結(jié)構(gòu)表述清楚；至于效果圖則是注重建筑物的外表，應(yīng)用BIM技術(shù)可以更細化展示設(shè)計細節(jié)。

4.10 優(yōu)化支吊架

可以用BIM技術(shù)直接剖切支吊架端面，參考管線綜合優(yōu)化之后的排布方式，確定支吊架樣式同時進行三維設(shè)置。考慮安全性以及符合型，審核支吊架以及管線相結(jié)合之后進行科學(xué)布置。在施工交底之后，明確管線以及支吊架施工的安全性，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計支吊架，明確綜合管線布置與支吊架布置的協(xié)同性，對項目的實際推進與工程質(zhì)量的提升有一定的貢獻。

4.11 確認預(yù)留預(yù)埋孔洞

在地埋式污水處理廠項目中，因為其規(guī)模比較大、需要預(yù)留預(yù)埋孔洞比較多、受水力學(xué)影響結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此對精度有很高的要求。應(yīng)用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)平面與三維的聯(lián)動，將墻體、樓板預(yù)留孔洞位置、大小有更詳細的現(xiàn)實，可以直觀指導(dǎo)施工人員進行孔洞預(yù)留以及預(yù)埋作業(yè)，在有效提升效率的同時避免出現(xiàn)錯誤、遺漏、碰撞等問題，可以節(jié)約施工投入資金以及減少施工周期。

5 結(jié)語

綜上所述，在工程建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)已經(jīng)成為建筑行業(yè)跟上時代潮流發(fā)展的一個趨勢，將BIM技術(shù)應(yīng)用于污水處理廠，可以構(gòu)建建筑工程信息數(shù)據(jù)的三維模型，基于此應(yīng)用全生命周期的BIM技術(shù)應(yīng)用，通過應(yīng)用該技術(shù)可以提升項目的質(zhì)量、提升施工效率、縮減施工周期等，可以為建筑工程項目的參與方提供共享信息平臺，不斷增強質(zhì)量安全的監(jiān)管力度。