BIM技術(shù)在水廠工程建設(shè)管理中的應(yīng)用

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建筑信息模型(BIM，Building Information Model-ing)技術(shù)是以電腦輔助設(shè)計(jì)（CAD）等技術(shù)為依據(jù)，將多維的建筑模式信息進(jìn)行整合而構(gòu)成的一種綜合管理技術(shù)，通過數(shù)字化技術(shù)，可以構(gòu)建出完整的、與實(shí)際情況相符合的虛擬的建筑工程三維模型。在項(xiàng)目策劃、運(yùn)營和維護(hù)的全生命周期中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和傳輸，使得工程技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確地了解并有效地處理各類建筑的信息，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和施工、運(yùn)營單位在內(nèi)的各個(gè)建設(shè)主體的協(xié)同工作給予有力的支持，能夠有效提升生產(chǎn)效率、節(jié)約成本以及加快工程建設(shè)進(jìn)度。將BIM技術(shù)融入到項(xiàng)目全生命周期中，可以很好地克服項(xiàng)目建設(shè)中存在的技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)專業(yè)多、施工各階段銜接不暢、協(xié)調(diào)管理難度大等問題。

1 BIM技術(shù)概述

BIM是基于CIMS、PDM和STEP等制造系統(tǒng)的綜合應(yīng)用而成的一種較為綜合的三維設(shè)計(jì)軟件。BIM技術(shù)是一種將建筑工程項(xiàng)目的整個(gè)過程建模為虛擬的數(shù)字化建模技術(shù)，將二維建筑圖紙轉(zhuǎn)化為三維建筑模型，使建筑圖紙更為清晰更加直觀。在建筑工程設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)可以有效地避免施工現(xiàn)場工作人員在施工期間出現(xiàn)的問題和風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能提高施工的效率和質(zhì)量，保證施工工人的生命安全，并可延長施工項(xiàng)目本身的使用年限，保證住戶的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。在應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)三維建筑模型之外，BIM技術(shù)還是一種集管理、設(shè)計(jì)、建造于一身的數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)，它能夠有效地提高工程建設(shè)的工作效率、改善工程建設(shè)的質(zhì)量、節(jié)約人工和物料費(fèi)用，同時(shí)，在工程建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)還可以降低工程建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種問題，對降低對環(huán)境造成的影響具有十分顯著的意義[1]。

2 BIM技術(shù)特點(diǎn)

2.1 可視化

在傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目中，通常采用的是二維平面的方法，導(dǎo)致所展示的項(xiàng)目沒有立體效果，或者是效果微弱，難以體現(xiàn)出項(xiàng)目設(shè)計(jì)的不足之處。但是，在BIM技術(shù)的使用環(huán)境下，因?yàn)橐呀?jīng)設(shè)計(jì)出了3D模型，所以可以以BIM數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，迅速地找到與之有關(guān)的建筑工程的信息，進(jìn)而可以形成一個(gè)整體的造價(jià)計(jì)劃，為接下來的實(shí)際施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性是BIM技術(shù)運(yùn)用中一個(gè)較為突出的特點(diǎn)，其技術(shù)運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)在于業(yè)主方、設(shè)計(jì)方和建設(shè)方三方的協(xié)同工作。在最初的設(shè)計(jì)過程中，如果各個(gè)設(shè)計(jì)單位之間沒有進(jìn)行有效的交流，或者是工作數(shù)據(jù)的共享比較少，那么在后期合作的過程中，就有可能會(huì)產(chǎn)生合作問題，這就需要花費(fèi)很多的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本來對方案進(jìn)行修訂。但是，如果將BIM技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，就可以將它的協(xié)調(diào)作用的優(yōu)點(diǎn)充分利用起來，從而來處理這樣的問題。在每個(gè)環(huán)節(jié)都可以利用軟件的自動(dòng)檢測功能出具協(xié)調(diào)結(jié)果，經(jīng)過專業(yè)的分析，可以迅速地找出問題所在，從而為確保問題的及時(shí)控制奠定良好的基礎(chǔ)。另外，BIM技術(shù)在后續(xù)施工中的協(xié)調(diào)優(yōu)勢也可以發(fā)揮出任務(wù)分配、資金科學(xué)調(diào)配等功能，從而在提高項(xiàng)目建設(shè)效率的前提下，確保項(xiàng)目的施工質(zhì)量[2]。

2.3 仿真性

利用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑物的建模，實(shí)現(xiàn)對水廠工程項(xiàng)目建成后各環(huán)節(jié)的模擬仿真。不管是設(shè)計(jì)過程、建設(shè)過程，或者是之后的維護(hù)過程，都可以從實(shí)踐、成本等方面對過程進(jìn)行全方位的仿真，由此得到的有關(guān)的仿真數(shù)據(jù)可以為建設(shè)管理人員的建設(shè)過程提供基本的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)對時(shí)間成本和資金成本的整體控制打下堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。

3 在水廠工程建設(shè)管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的重要作用

3.1 在項(xiàng)目規(guī)劃階段的重要作用

將BIM技術(shù)運(yùn)用到水廠工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工中，對水廠工程項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)與水處理過程的設(shè)計(jì)起著非常積極的影響作用。比如，在BIM技術(shù)的支撐和保證下，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可以對水廠的位置和周圍環(huán)境，項(xiàng)目的平面尺寸，以及管路分布情況等展開一系列的科學(xué)、高效的仿真模擬，從而保證水廠建設(shè)工程的工藝原理和運(yùn)營管理都得到科學(xué)、準(zhǔn)確的規(guī)劃。

3.2 在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的重要作用

運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行水廠工程的設(shè)計(jì)，可以通過BIM技術(shù)的瀏覽和漫游功能來準(zhǔn)確、直接地展現(xiàn)出工程的設(shè)計(jì)方案。此外，還可以與工程項(xiàng)目的具體參數(shù)相聯(lián)系，建立三維立體建模，從而保證在水廠工程的各個(gè)步驟中，所涉及的各個(gè)專業(yè)之間的矛盾或沖突，和在建設(shè)過程中出現(xiàn)的碰撞問題，都可以被科學(xué)、高效地解決。從而使工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性得到有效提升，減少發(fā)生變更施工的概率，保證能夠達(dá)到施工預(yù)期目標(biāo)。

3.3 在施工階段的重要作用

通過BIM技術(shù)建立的3D立體建模，可以綜合對工程項(xiàng)目的施工計(jì)劃、安全管理、質(zhì)量管理和成本管理等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。從而運(yùn)用精細(xì)化、可視化、集中化的管理方法來提高水廠工程項(xiàng)目施工管理的效率和品質(zhì)。

4 BIM技術(shù)在水廠工程建設(shè)管理中的應(yīng)用

4.1 工程概況

某地區(qū)新建首期規(guī)模40萬m3/d給水廠系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，占地面積約407畝。重點(diǎn)工程的建設(shè)內(nèi)容有：（1）水廠內(nèi)：混合槽、絮凝池、平流沉淀池、V型濾池、反沖洗泵房、清水池、吸水井、二級泵房、投藥間、泥水調(diào)節(jié)池、污泥濃縮池、污泥脫水車間、機(jī)修間、供電及配電、綜合樓、候工室；（2）配水管道：2條DN2200配水主管道；（3）應(yīng)急取水泵房和應(yīng)急聯(lián)通管道：1條DN200水廠配套聯(lián)通管道和規(guī)模30萬m3/d應(yīng)急取水泵房。項(xiàng)目建設(shè)包括20多個(gè)具有多種用途的建筑，和包括工藝、結(jié)構(gòu)、建筑、管道、鋼結(jié)構(gòu)、電氣、自控、景觀、智慧水廠、海綿城市、BIM等10多種專業(yè)內(nèi)容。與此同時(shí)，要注意保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。工藝流程：取水→混合反應(yīng)沉淀池→砂濾池→消毒。采用BIM技術(shù)后，整個(gè)項(xiàng)目的工期由原規(guī)劃的487個(gè)工作日縮減為396個(gè)工作日，縮短了約19%的工期，并將項(xiàng)目建設(shè)工期節(jié)約大概90個(gè)工作日。海綿城市規(guī)劃建設(shè)用地332畝。最后，保持山林原狀為75畝，節(jié)省了將近百分之十九的土地，對保護(hù)本地的生態(tài)更有益處。該工藝經(jīng)過比選，砂濾池在應(yīng)對有機(jī)物及氨氮微污染方面較優(yōu)，投資相對較低，符合水源水質(zhì)總體較好江河水的應(yīng)用，常規(guī)工藝可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目提出在水廠工程中進(jìn)行3D協(xié)作設(shè)計(jì)的新方法；首先利用Revit實(shí)現(xiàn)水廠整體的三維建模，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；其次，通過3D模型對項(xiàng)目進(jìn)行融資，并對項(xiàng)目成果進(jìn)行驗(yàn)證和交付。

4.2 圖模審核

在很大程度上，BIM建模可以極大地降低圖紙會(huì)審的工作量。當(dāng)BIM建模已經(jīng)深化到一定的精度之后，再與從建模中得到的精確數(shù)據(jù)相聯(lián)系，在找到一些具體的細(xì)節(jié)之后，就可以對其進(jìn)行相應(yīng)地修改，從而降低后續(xù)的設(shè)計(jì)修改，可以有效防止出現(xiàn)返工的問題。

在水廠項(xiàng)目建設(shè)中，每個(gè)單體都可以進(jìn)行模型集成，也可以在單體管理中分享鏈接或生成二維碼，通過“掃一掃”“打開鏈接”的方式，快速獲取整個(gè)單體的模型，同時(shí)還可以進(jìn)行模型瀏覽、模型屬性提取等多種操作，極大地增強(qiáng)了模型的瀏覽便捷性（如圖1所示）。而且，還可以將設(shè)計(jì)圖“一鍵上傳”到這個(gè)系統(tǒng)中，這樣就可以將設(shè)計(jì)圖與模型進(jìn)行聯(lián)系，讓用戶在瀏覽設(shè)計(jì)圖的過程中，可以隨時(shí)看到相關(guān)模型和構(gòu)建的圖紙。將模型和圖紙這些數(shù)據(jù)集中到云系統(tǒng)中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享，用戶可以用一個(gè)瀏覽器方便地查看這些數(shù)據(jù)，大大提升線上工作的工作效率。在常規(guī)的平面圖紙的審查中，存在著很大的限制，如果沒有具備相當(dāng)高的審圖技能，就很難以對項(xiàng)目的建設(shè)情況進(jìn)行了解。因此，該項(xiàng)目采用了BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)，將圖紙與建模相聯(lián)系，不僅可以將3D模型生動(dòng)、直觀地展現(xiàn)出來，還可以提升審查圖紙的速度，同時(shí)還沒有徹底與平面圖紙分離開來。實(shí)現(xiàn)了云端系統(tǒng)的共享，提高在線審查圖紙的工作效率[3]。

圖1 BIM模型和圖紙

4.3 碰撞檢查和管線綜合排布

在傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)協(xié)作中，使用以參照圖紙為基礎(chǔ)的方法，來展開圖紙之間的協(xié)作，依靠設(shè)計(jì)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來對問題進(jìn)行檢測，并進(jìn)行綜合管線布置，造成圖紙難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)漏碰缺等問題。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以將各個(gè)專業(yè)的建模集成到一個(gè)三維軟件平臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碰撞檢查功能，從而能夠更準(zhǔn)確、更快速地對專業(yè)之間的碰撞進(jìn)行檢測，并及時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。構(gòu)件與構(gòu)件的實(shí)際接觸通常被稱作“硬碰撞”，可以通過三維軟件徹底檢查；另一種形式是“軟碰撞”，就是空間不相交，但不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，不利于空間使用，甚至缺少設(shè)計(jì)的元素。

該項(xiàng)目中采用Revit與Navisworks兩種軟件的碰撞檢查命令，綜合碰撞檢查了65個(gè)模型構(gòu)件，發(fā)現(xiàn)碰撞有300余個(gè)，主要集中在建筑、工藝、電氣、自控等其他專業(yè)問題的處理。對于圖紙上的主要問題及部門之間的碰撞，將碰撞問題轉(zhuǎn)化為碰撞匯報(bào)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改。

該項(xiàng)目在各單體、各專業(yè)及廠區(qū)總圖BIM模型的基礎(chǔ)上，對機(jī)電管道、工藝管道進(jìn)行綜合排布，在施工開始前，對設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范進(jìn)行全面的考慮，并將管道之間存在的碰撞問題進(jìn)行處理。在管道排布深化設(shè)計(jì)結(jié)束后，以三維模型展示、圖片展示、導(dǎo)出軸側(cè)圖表等三維可視化的方式，對現(xiàn)場一線工作人員展開技術(shù)交底，讓工作人員可以更加直觀、形象地了解到施工的具體內(nèi)容和步驟，從而可以防止由于對圖紙的認(rèn)識錯(cuò)誤而導(dǎo)致的工程質(zhì)量問題，也可以降低在施工中出現(xiàn)的返工的情況，為該水廠工程施工節(jié)省了20天左右的時(shí)間。

4.4 在線流程

工序的開工、報(bào)工操作是施工過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，通過開工確認(rèn)、工序報(bào)工、監(jiān)理復(fù)核這樣一個(gè)流程順序以對應(yīng)施工現(xiàn)場的整個(gè)建造過程。施工操作人員只需要在結(jié)構(gòu)樹中點(diǎn)選或批量選中需要開工、報(bào)工的構(gòu)件，調(diào)整具體的操作時(shí)間，即可提交監(jiān)理進(jìn)行下一步審批。確保線上進(jìn)度與施工現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度步調(diào)一致。進(jìn)行“工序報(bào)工”前，前提條件是對信息錄入人員的培訓(xùn)，使其了解該操作對平臺(tái)及工程的影響;同時(shí)，指導(dǎo)其將即將施工的構(gòu)件能夠準(zhǔn)確掛鉤至已有的高精度模型上(滿足最小施工工序)，這是整個(gè)流程得以順利完成的保障。開工報(bào)工與上傳至平臺(tái)后的進(jìn)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)，即將到一個(gè)施工任務(wù)前平臺(tái)會(huì)發(fā)送短信給相關(guān)責(zé)任人，提醒其進(jìn)行開工報(bào)工，這一功能很好地提高了施工效率[4]。

4.5 協(xié)同辦公方面

在水廠工程項(xiàng)目的管理平臺(tái)上，可以對工程項(xiàng)目各個(gè)階段的建設(shè)過程中所出現(xiàn)的問題展開實(shí)時(shí)的報(bào)告，并利用云計(jì)算會(huì)議的形式，對建設(shè)過程中所出現(xiàn)的問題展開數(shù)據(jù)分析和總結(jié)，保證對建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種問題可以有一個(gè)更為直觀的認(rèn)識，促使建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種問題可以得到快速、有效地解決，從而構(gòu)成一個(gè)科學(xué)的閉環(huán)管理體系。建設(shè)企業(yè)通過該功能，可以對工程項(xiàng)目的建設(shè)要求進(jìn)行科學(xué)的執(zhí)行，此外，BIM技術(shù)可以對平臺(tái)中所采集到的信息展開解析，同時(shí)根據(jù)采集到的信息形成工程項(xiàng)目的數(shù)字周報(bào)，然后將所產(chǎn)生的數(shù)字周報(bào)發(fā)給各個(gè)管理人員與設(shè)計(jì)人員以及監(jiān)督機(jī)構(gòu)，保證各個(gè)部門的領(lǐng)導(dǎo)都可以對建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)、全面的掌握，與此同時(shí)，還可以持續(xù)加強(qiáng)和提高各個(gè)部門和建設(shè)單位間合作的協(xié)調(diào)性和效率，為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)的成功實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6 BIM技術(shù)下的運(yùn)維管理

BIM技術(shù)下的運(yùn)營管理，主要是利用水廠大數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，原來計(jì)算機(jī)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，利用opc協(xié)議的合理運(yùn)用，優(yōu)化處理項(xiàng)目原來的收集系統(tǒng)信息，從而達(dá)到對信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和獲得的目的。這就可以讓運(yùn)維管理人員可以對項(xiàng)目施工中水流量的計(jì)量和水質(zhì)監(jiān)控信息、出水流量的計(jì)量和水質(zhì)監(jiān)控信息、各個(gè)入水區(qū)水位自動(dòng)監(jiān)控的情況及時(shí)精準(zhǔn)地掌握，從而可以及時(shí)將其中存在的超標(biāo)等問題找出來，并且對這些問題進(jìn)行控制，以此降低系統(tǒng)運(yùn)營中風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。另外，運(yùn)用BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全面分析并監(jiān)管相關(guān)信息、數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)方案的全流程，對系統(tǒng)功能、邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行精確把握，構(gòu)建數(shù)據(jù)的傳遞方法等，為運(yùn)維服務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)的依據(jù)，從而提升運(yùn)維管理水平。

5 結(jié)束語

總結(jié)來說，將BIM技術(shù)運(yùn)用到水廠工程項(xiàng)目的建設(shè)管理中，既可以提高施工的速度，又可以提高施工的品質(zhì)，還可以提高整個(gè)施工環(huán)節(jié)的安全性，從而為預(yù)期的施工目標(biāo)的成功完成起到促進(jìn)和保證的效果。因此，有關(guān)企業(yè)在進(jìn)行水廠工程的建設(shè)和經(jīng)營過程中，要根據(jù)工程的需要和特征，科學(xué)運(yùn)用BIM技術(shù)，使BIM技術(shù)的使用效果發(fā)揮出來，從而提高工程的施工效率和品質(zhì)，達(dá)到提高工程的整體效益、節(jié)約能源和減少排放的目的。