BIM技術(shù)在污水廠構(gòu)建中的應(yīng)用

　　1 工程概況

　　天府新區(qū)第一污水處理廠位于四川省成都市天府新區(qū)興隆湖科學(xué)城以南，項(xiàng)目規(guī)劃用地 8.77 萬 m2，其建設(shè)形式為地埋式。 采用 MBR+臭氧活性炭工藝，近期污水處理規(guī)模 10 萬 t/d，遠(yuǎn)期總處理規(guī)模 26 萬 t/d，服務(wù)面積 55 km2。

　　2 項(xiàng)目特點(diǎn)

　　該污水處理廠為全地埋式，因此土方開挖量大，地下部分管線復(fù)雜，工期緊張，對施工管理提出了很高的要求。 并且由于參建單位數(shù)量多，協(xié)調(diào)管理難度大，因此需要做好各分包合同方界面處理和交叉平行施工。除此之外，項(xiàng)目涉及土建、工藝、消防、機(jī)電、給水排水、強(qiáng)弱電等十余個(gè)專業(yè)， 尤以工藝部分最為復(fù)雜， 施工質(zhì)量要求高。 為了滿足項(xiàng)目日常運(yùn)行的需要，廠區(qū)各種設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)和管理工作尤為重要， 這對后期運(yùn)行維護(hù)管理提出了較高的要求。

　　3 BIM 技術(shù)在項(xiàng)目全生命周期的運(yùn)用

　　3. 1 構(gòu)建整體模型

　　針對該污水處理廠設(shè)備的特殊性，創(chuàng)建該項(xiàng)目的專用族庫，如圖 1 所示。 并采用 BIM 軟件和建模技術(shù)，構(gòu)建包括建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、工藝、電氣、消防等多專業(yè)信息的 BIM 模型，整合模型如圖 2 所示。

圖 1     天府新區(qū)第一污水處理廠專用族庫

　　3. 2 構(gòu)建場地景觀模型及方案推敲

　　由于該污水處理廠地面設(shè)計(jì)為開放式活水公園，為達(dá)到良好的景觀效果，在搭建景觀 BIM 模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行可視化溝通，如圖 3 所示;同時(shí)結(jié)合 VR 技術(shù)，模擬了人員實(shí)際視點(diǎn)，漫游地面景觀(見圖 4)，輔助決策和優(yōu)化景觀方案，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

　　3. 3 構(gòu)建基坑模型及場地管線三維分析

　　該污水處理廠位于地下，基坑開挖深度達(dá) 9 m，為預(yù)防施工過程中可能出現(xiàn)的問題，借助 BIM 的可視化特性，構(gòu)建基坑模型，如圖 5 所示。 該模型充分展示了基坑內(nèi)部邊坡構(gòu)造、不同坡度過渡情況、邊坡與護(hù)壁

圖 2   天府新區(qū)第一污水處理廠整合模型

圖 3   景觀模型 

圖 4   地面景觀漫游

圖 5   基坑模型

樁的相互關(guān)系，用以指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提高了工作效率。在基坑模型的基礎(chǔ)上，同時(shí)疊加場地管線模型，進(jìn)行了基坑與管線的碰撞分析。 預(yù)演施工碰撞，消除潛在施工問題，標(biāo)出現(xiàn)場樁基與后裝管道的必然碰撞點(diǎn)，校正圖紙錯誤， 預(yù)先判定和統(tǒng)計(jì)沖突區(qū)域， 加入后續(xù)施工計(jì)劃，保證現(xiàn)場施工的有序、順利開展。

　　3. 4 土方工程量統(tǒng)計(jì)

　　對于大型復(fù)雜基坑模型，傳統(tǒng)的土方工程量統(tǒng)計(jì)軟件無法滿足其精細(xì)深入的要求。運(yùn)用 BIM 建模的方法建立精確的基坑模型，然后模擬基坑土方的開挖與回填，讓人直觀有效地開展土方的挖運(yùn)分析與運(yùn)算， 如圖 6 所示， 從而做到土方平衡計(jì)算的精確化與精細(xì)化，并且大大節(jié)約了爭議的時(shí)間，對項(xiàng)目成本管控發(fā)揮了重要作用。

                              a）精確的基坑模型                                                b）廠區(qū)頂部模型

圖 6   基坑土方開挖、回填模擬

　　3. 5 管線分析優(yōu)化與施工指導(dǎo)

　　在模型更新和深化的基礎(chǔ)上，對廠區(qū)重難點(diǎn)區(qū)域的管道進(jìn)行了碰撞檢測、凈空分析、管線排布優(yōu)化等工作，大大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。 并且創(chuàng)新地使用VR 技術(shù)進(jìn)行虛擬體驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)， 在合理利用空間的傳統(tǒng)效益基礎(chǔ)上，加強(qiáng)了各參建方對于調(diào)整方案的直觀性感受，尤其是增加了管線綜合區(qū)域的人員視角空間感(見圖 7)，提高了管線綜合方案的優(yōu)化性，推進(jìn)了項(xiàng)目數(shù)字化、智能化的實(shí)踐。

                                          a）2017 年 3 月版                                    b）2017 年 7 月版

圖 7   BIM模型與 VR 技術(shù)綜合運(yùn)用

　　運(yùn)用 BIM 技術(shù)可以清晰明確地把握復(fù)雜區(qū)域的管線走向及連接關(guān)系( 見圖 8、9)， 使得復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工工作變得更易理解;現(xiàn)場直接運(yùn)用 BIM 模型指導(dǎo)施工，增加了溝通效率，有助于施工順利進(jìn)行。

圖 8   復(fù)雜區(qū)域 BIM 模型

a）膜池設(shè)備間                                                              b）活性炭儲罐

圖 9   復(fù)雜區(qū)域設(shè)備安裝實(shí)體

　　3. 6 四維施工模擬與工期優(yōu)化

　　為推進(jìn)天府新區(qū)建設(shè)，政府及業(yè)主對工期要求很緊，2016 年 9 月—2017 年 5 月，從開挖、澆筑到封頂，工期壓力極大。

　　該項(xiàng)目通過將 BIM 技術(shù)與空間信息、時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的 4D(3D+Time) 模型中， 直觀、精確地反映了整個(gè)建筑的施工過程。 在該項(xiàng)目的實(shí)踐應(yīng)用中，借助 BIM 技術(shù)對施工組織的模擬，項(xiàng)目管理方能夠非常直觀地了解整個(gè)施工安裝環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和安裝工序，并清晰把握安裝過程中的難點(diǎn)和要點(diǎn)。

　　3. 7 現(xiàn)場協(xié)同平臺

　　采用 BIM 協(xié)同平臺，及時(shí)有效地暴露了施工現(xiàn)場的質(zhì)量安全問題，加強(qiáng)了項(xiàng)目中的質(zhì)量信息交流，避免了“信息孤島”，并協(xié)助人員對質(zhì)量安全問題及時(shí)進(jìn)行管理，更好地實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量安全的動態(tài)控制和過程控制，加強(qiáng)了質(zhì)量安全的監(jiān)控力度，從而避免了質(zhì)量安全隱患， 提高了質(zhì)量檢查的效率與準(zhǔn)確性， 在有效控制危險(xiǎn)源的同時(shí)提升了管理效率。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　3. 8 智慧運(yùn)維平臺

　　在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、智慧水務(wù)等理念的影響下，通過 BIM 與 RFID 技術(shù)結(jié)合，搭建了該污水處理廠的 BIM 運(yùn)營維護(hù)管理平臺(見圖 10)， 應(yīng)用 RFID技術(shù)的特點(diǎn)來突破現(xiàn)有的管理瓶頸，在平臺的支撐下，形成了一套完整的運(yùn)維解決方案，使空間信息與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融為一體，并在平臺上檢測實(shí)時(shí)的運(yùn)維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)目的信息化管理以及物業(yè)、人員、設(shè)備及其巡檢維修的精細(xì)化和可視化管理，將運(yùn)行維護(hù)提升到了智慧建筑的全新高度。

圖 10   BIM 運(yùn)營維護(hù)管理平臺

　　4 建議

　　1)針對四維施工模擬與工期優(yōu)化的應(yīng)用，該項(xiàng)目的落地效果一般， 主要原因是項(xiàng)目體量較小， 利用率不高，此應(yīng)用點(diǎn)在大項(xiàng)目上才能充分體現(xiàn)效益。 并且通過對 NAVISWORK 和廣聯(lián)達(dá) 2 種方法進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)NAVISWORK 對于工作面劃分功能較弱。

　　2)該項(xiàng)目現(xiàn)場協(xié)同平臺采用的是國外服務(wù)器，存在反應(yīng)慢、內(nèi)容外泄的隱患， 因此后期此類公建項(xiàng)目還需要更多地利用國內(nèi)平臺。

　　5  結(jié)語

　　BIM 技術(shù)是信息化時(shí)代建筑行業(yè)應(yīng)用的必然趨勢，天府新區(qū)第一污水處理廠通過 BIM 技術(shù)構(gòu)建了由建筑工程信息數(shù)據(jù)集成的三維模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全生命周期的 BIM 應(yīng)用，優(yōu)化了項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短了施工周期、提高了施工效率。 并且通過協(xié)同平臺為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)方都提供了一個(gè)信息交互、共享的平臺，從而加強(qiáng)了質(zhì)量安全的監(jiān)控力度。 其中，與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的 BIM 運(yùn)營維護(hù)管理平臺更是在全國水處理領(lǐng)域發(fā)揮了領(lǐng)先示范作用，并對公共建筑的全生命周期管理起到了革命性作用。(來源：中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司)