BIM技術(shù)在海外雙膜法海水淡化工程中的應用實踐

謝概

（北京碧水源科技股份有限公司，北京 102206）

1 引言

截至目前，我國已與151 個國家、32 個國際組織簽署200余份共建“一帶一路”合作文件。中央企業(yè)海外資產(chǎn)近8 萬億元，分布在180 多個國家和地區(qū)，項目超過8 000 個。隨著國家深入推進高質(zhì)量共建“一帶一路”，海外工程越來越多，面臨的挑戰(zhàn)不容忽視。

海外工程項目建設不同于國內(nèi)，主要區(qū)別在于資金投入大、持續(xù)時間長和管理困難的施工階段。首先，施工階段的主要依據(jù)是施工圖，而常規(guī)施工圖都是二維圖紙，本身可能存在設計不合理以及不同專業(yè)協(xié)同時的偏差問題[1]；其次，海外工程項目的多語言環(huán)境以及人員文化水平的差異，難以避免出現(xiàn)對復雜且抽象的二維施工圖紙的理解不足的現(xiàn)象[2]；最后，材料管控精度低，無法準確預估海外工程項目由于變更和維修更換等產(chǎn)生的材料增項，甚至有些材料在當?shù)責o法采購。因此，海外工程項目的建設更容易產(chǎn)生變更、返工、工期延誤和成本超支等問題[3]。

雙膜法海水淡化工程由于處理技術(shù)的復雜性和特殊性，對于施工安裝和運行維護的要求較高。BIM 技術(shù)具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性和可出圖性等優(yōu)點[4]，不僅可以改進設計和施工的交底形式，提升工作效率，提高工程質(zhì)量，有效控制成本，還可以為運行維護階段提供大量可共享的項目信息和數(shù)據(jù)，從而提高項目管理水平，特別適合應用于海外海水淡化項目。

2 工程概況

本新建海水淡化廠位于巴基斯坦，包含取水頭、取水管道、海水淡化廠房、輔助生產(chǎn)建構(gòu)筑物、海水淡化設備以及其他附屬設施。設計規(guī)模為5 000 m3/d，采用氣浮+V 形濾池+超濾+反滲透+礦化處理工藝，出水水質(zhì)要求按照GB 5749—2022《生活飲用水衛(wèi)生標準》，建設周期12 個月。

3 BIM應用實踐

3.1 創(chuàng)建模型

本項目包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、機電等專業(yè)，故選擇將所有專業(yè)匯集在一個平臺上的Revit 軟件作為BIM 三維設計平臺，除了可以使用軟件自帶的族庫之外，還需要根據(jù)項目的實際情況，新建參數(shù)化族和定制化族。族模型不需要完全和實物一致，但關(guān)鍵尺寸應滿足定位和安裝要求。實踐過程中發(fā)現(xiàn)，Revit 建模也存在一定的不足，如反滲透組器這樣定制化程度高且結(jié)構(gòu)復雜的集成設備，若使用Revit 建模不僅難以發(fā)揮其參數(shù)化的優(yōu)勢，而且會比較耗費時間，而通過結(jié)合Solidworks等三維軟件建立機械模型再導入Revit 中，可以極大地提高設計效率[5-6]。

BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性以及信息關(guān)聯(lián)性和一致性依賴于模板化的樣板文件，在創(chuàng)建項目的樣板文件時，對坐標、視圖、項目參數(shù)、MEP 設置、載入族等進行統(tǒng)一設置，基于同一個樣板文件開展工作，建立好的單體模型通過鏈接的方式進行整合而形成一個總模型，圖1 為總模型中氣浮池+V 形濾池+雙膜車間+礦化池+清水池+污泥脫水間+值班室部分，可以實現(xiàn)多專業(yè)、跨部門的高效協(xié)作。

圖1 氣浮池+V形濾池+雙膜車間+礦化池+清水泵房+污泥脫水間+值班室

3.2 碰撞檢測

管線布設是環(huán)保工程最為重要的部分之一，本項目包括水管、氣管、電纜橋架等，水管還包括進水管、產(chǎn)水管、濃水管、化學清洗管、加藥管、沖洗管、廢水管，由于管線的復雜性，二維CAD 的平、立、剖面圖難以完全表達清楚設計的全貌，最終各專業(yè)圖紙之間是否存在不合理的問題主要依靠審圖人員的專業(yè)能力和經(jīng)驗，對于模型中的碰撞，難免疏漏[7]。

Revit 自帶碰撞檢查功能，在進行單體模型設計的同時，實時查看并調(diào)整管路布線，達到初步避免碰撞的目標，再通過碰撞檢查找到疏漏的碰撞。對于不同專業(yè)間模型的碰撞則使用Navisworks 軟件的Clash Detective 功能生成碰撞檢測報告，快速準確地識別碰撞點（見圖2），基于碰撞檢測報告進行修正，盡可能地解決設計階段的圖紙問題，避免了在施工階段進行現(xiàn)場調(diào)整而導致的各項變更。

圖2 碰撞點示例

3.3 多樣化出圖

不同于傳統(tǒng)二維圖的是，Revit 除了可以出平面圖、剖面圖和軸測圖之外，還可以直接生成任意角度的三維圖。為了更加清晰直觀，方便施工、安裝、業(yè)主等相關(guān)方對圖紙和模型的理解及使用，根據(jù)業(yè)主要求在三維圖上標識注釋的圖片等形式以滿足不同的表達訴求（見圖3），并且對模型進行的任何修改都會同步更新到所有圖紙，保證了圖紙的準確性，提高了出圖效率。

圖3 超濾+反滲透雙膜車間系統(tǒng)圖表達

3.4 材料統(tǒng)計

本工程的設備、儀表、閥門及管材管件由國內(nèi)加工或采購發(fā)貨到項目現(xiàn)場，管材管件的尺寸、材質(zhì)和壓力等級類型多，涉及的金額較大，材料統(tǒng)計的準確度直接影響工程預算、施工進度和施工成本。因此，在建模的同時統(tǒng)一設置了模型的設計參數(shù)、采購信息和安裝信息等屬性。基于這些模型屬性，選擇所需要的信息，然后通過Revit 自動生成明細表，導出的明細表可以通過Excel 查看和編輯，確保了材料統(tǒng)計的準確度和高效性[8]。此外，這些模型屬性也是施工階段的安裝指導以及運行維護階段的信息化管理的基礎。

3.5 虛擬漫游

Navisworks 的漫游功能比Revit 的更加靈活，圖4 是本項目在Navisworks 中的漫游視圖。通過虛擬漫游實現(xiàn)第一視角沉浸式體驗，在設計階段就給相關(guān)方身臨其境的成果展示，有利于相關(guān)方對設計方案的合理性充分把握，針對設計細節(jié)、安裝空間、巡檢通道等提出建議，從而在設計階段很好地解決這些問題。此外，Navisworks 提供3 種漫游動畫制作方法，導出后的動畫文件方便傳輸和觀看，提高交流效率。

圖4 超濾+反滲透雙膜車間漫游示例

4 結(jié)語

本項目運用BIM 技術(shù)，創(chuàng)建了可視化模型，充分利用空間并合理布置了超濾+反滲透雙膜車間的管路，通過碰撞檢測提前修正了構(gòu)件及管路間的沖突，減少了不必要的變更；多樣化出圖可以清晰直觀地滿足不同的圖紙表達需求；對于超級雙相鋼、玻璃鋼、UPVC 等材質(zhì)管材管件的精確統(tǒng)計，有效控制了材料成本并且保障了施工進度；虛擬漫游進一步加深各專業(yè)設計人員、施工人員、運行人員對設計意圖的理解，促進各方積極反饋優(yōu)化建議；基于模型屬性為后期運行維護形成了數(shù)字資產(chǎn)。綜上所述，BIM 技術(shù)的應用可以提升本項目的建設品質(zhì)，有利于項目的整體經(jīng)濟效益，值得繼續(xù)深入研究和應用。