BIM技術在市政污水處理工程施工中的應用

隨著我國環保產業的高速發展，市政污水處理工程的規模不斷增大、污水處理工藝更加繁雜，導致污水處理工程施工規模、技術、管理難度越來越大。主要體現在：污水處理工程中每個工藝環節對應一個單體結構或單體組合結構，構筑物數量繁多；小區域內構筑物集中，涉及建筑、結構、管道、設備安裝、電氣安裝等工程，各工序相互制約、立體交叉，施工組織、管理難度大；結構物形式多樣、異形結構量大、薄壁高墻多，對結構線條施工要求高；與管道連接的預留洞口、預埋件數量多、定位精度要求高。下面介紹天津津南水廠引進BIM技術徹底解決這些問題。

1 識圖

以往的市政污水處理工程單體結構復雜、總類繁多，采用單純的二維圖紙所能體現的信息有極大的局限性，在圖紙理解、工程量計算、設計糾錯、施工協調等方面難以擁有足夠的效率性。為此引入了BIM技術。

通過BIM技術中Revit軟件建立的建筑模型能直觀、高效地傳遞信息，最大限度減少結構、管線和機電安裝設備專業設計之間的協調錯誤。水務工程中結構復雜、總類繁多，二維圖紙識圖表述復雜，見圖1；但利用BIM技術建立了三維信息模型后，得到按設計參數虛擬的建筑，直觀反映項目建成后的效果，能展現二維圖紙所不能給予的視覺效果和認知角度，見圖2和圖3，不用傳統的對照許多張二維圖紙去艱難的識圖，能更直觀的領悟設計意圖。

圖1 津南污水處理廠項目綜合樓建筑圖紙

圖2 津南污水處理廠項目綜合樓3D建模后的效果

圖3 天津津南污水處理廠復雜池體高效沉淀池三維模型

水務工程中的預留孔洞、預埋件、設備基礎的位置等，在設計圖中都不能直觀確定其位置及尺寸，利用BIM軟件將其直接在模型上按比例顯示出來，通過軟件剖面框功能可以將模擬建成的結構按使用者的需要從各個角度剖開，見圖4，能直觀查詢預留孔洞、預埋件、設備基礎的位置、混凝土構件的形狀、尺寸等，為水廠施工帶來極大的便利、也方便對結構物的復核、檢查工作。

圖4 津南水廠級配水井的多剖面立體效果

BIM技術建立的參數模型可供直觀的查詢，減少了工程技術人員的工作強度，便于識圖能力欠佳的管理人員掌握工程信息；為項目的整體規劃、施工方案的制定提供了全面準確的信息參數。因此它能有效控制施工，杜絕返工，控制成本，對綠色環保低碳施工提供了有力的支持。

2 工程數量計算

在市政污水處理廠工程設計圖中沒有給予參考數量表，在施工中需要花費大量的時間去識圖后算出工程量。但是BIM模型作為參數化的模型，在建模的同時，各類的構建就被賦予了尺寸、型號、材料等約束參數；同時由于BIM是經過可視化設計的環境反復驗證和修改的成果，所以由此導出的材料設備數量準確率高。津南水廠將BIM模型導出的數據表直接應用到工程預算和物資計劃中，避免了利用平面圖紙按比例測算和分步累加易出現的繁雜、漏算、超算等不足，確保了數量計算的準確性和速度，提高了施工預決算、物資計劃的速度和質量，大大提高了水務施工管理效益，見圖5。

圖5 津南污水處理廠二沉池模型信息

3 構件施工

污水處理工程中有大量的構件，如門窗、鋼結構、機電管道、彎頭等。利用軟件繪制加工圖，確保構件預制加工尺寸的精確、數量的準確，避免材料的浪費。圖6清楚地反映了每段關鍵的尺寸、長度、高程及相關參數，方便管件的訂購和加工，同時對每個構件、管段等都進行物流編號，根據施工進度分期進場、分類儲存堆放、均衡順序施工，提高施工效率。

圖6 模型中門明細

津南污水處理工程中對于管道的施工，往往隨意性很大，設計圖紙往往只是一種理論上的走向表示，所以在管道施工中現場的布置很難控制，往往會造成不必要的浪費。通過BIM技術將管道布置進行實際模擬后再進行優化，能很直觀的看到即將施工時管線到底如何布置是最合理的，避免了不必要的浪費；同時能幫助技術人員在現場進行管道施工指導，管道安裝不需要有豐富現場安裝經驗的技術人員也能完成施工指導，這樣也是一種人力資源的節省，見圖7。

圖7 津南構筑物中管線模型

4 復核設計

在污水處理施工中，各種管線交叉密集，在施工中往往發現一根管道施工完成后，再施工另一根時會發現管道碰撞現象沒辦法進行施工，需要花費大力氣進行改線增加彎頭等費工費力，津南水廠管道施工前利用BIM技術的碰撞檢查將管線優化后再進行方案的確定、施工指導，保證了在第一時間盡量減少現場的管線碰撞和返工現象，以最實際的方式體現降本增效，踐行低碳施工的理念，見圖8。

圖8 管線沖突檢查

5 虛擬施工

BIM技術中三維可視化功能再加上時間維度，可以進行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協同，施工方、監理方、甚至非工程行業出身的業主領導都對工程項目的各種問題和情況了如指掌。津南項目中通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測，大大減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改，見圖9和圖10。

圖9 模擬施工階段1

圖10 模擬施工階段2

6 結語

BIM技術在市政污水處理工程施工中具有3個最突出的效果：一是設計效果可視化，二是模型效果參數統計提取，三是四維效果的模擬和施工的監控。同時BIM技術的運用可以提高施工預算的準確性，加強成本管理，對預制加工提供支持，有效地提高設備參數的準確性和施工協調管理水平；充分利用BIM的共享平臺，可以真正實現信息互動和高效管理；同時BIM所建立的模型正是通過該工程的實際信息的收集，對信息集成轉化成模型的一種交流平臺，給使用者一種直觀的信息體現，能減少管理者對信息的收集及梳理，給管理者一個更舒服的環境去研究方案、計劃的思考，把管理者的思維從繁重的信息收集、梳理、歸納中解放出來，用更多的時間去做施工的控制、管理工作，充分體現項目班子的核心決定作用。

[1]趙曉剛，周力坦.將學習進行到底——BIM為建筑院校構建完整教學案例[J].建筑技藝，2011，（Z1）：119-123.

[2]張培亮.BIM對施工企業的應用價值[N].建筑時報，2012-01-09.

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