BIM：蘭州市“一號(hào)工程”的管理利器

文／楊寧 楊應(yīng)兵

楊寧，蘭州市水源地建設(shè)工程項(xiàng)目BIM組組長(zhǎng)，河南城建學(xué)院建筑歷史與建筑技術(shù)教研室副主任，德國(guó)安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士，主要研究方向?yàn)榻ㄖ夹g(shù)和數(shù)字建筑、BIM技術(shù)。

楊應(yīng)兵，蘭州市水源地建設(shè)工程項(xiàng)目BIM組副組長(zhǎng)、標(biāo)段工程師，注冊(cè)建造師，河南省城鎮(zhèn)綜合設(shè)計(jì)研究院造價(jià)工程師，具有多年大型項(xiàng)目施工管理經(jīng)驗(yàn)，主要研究方向?yàn)榻o排水、BIM技術(shù)。

作為甘肅省蘭州市的“一號(hào)工程”，蘭州市水源地建設(shè)工程項(xiàng)目是以劉家峽水庫(kù)作為飲用水水源地，向蘭州市360萬(wàn)市民供水的重大民生工程。本工程采用EPC模式，主要由總長(zhǎng)約32千米的輸水隧洞和總規(guī)模150萬(wàn)立方米/天的兩個(gè)大型凈水廠組成，工程總投資約60億元。經(jīng)過(guò)緊張的籌備， 2015年8月20日正式拉開(kāi)了水源地項(xiàng)目主體工程建設(shè)的序幕。本工程主要由取水、輸水、分水、凈水、配水五部分組成，劉家峽水庫(kù)的原水經(jīng)輸水隧道送至兩個(gè)凈水廠，經(jīng)過(guò)處理后的水再由配水管網(wǎng)送至蘭州市千家萬(wàn)戶。本文主要闡述BIM技術(shù)在凈水部分的應(yīng)用，不斷探索并促進(jìn)BIM技術(shù)的發(fā)展。

BIM在國(guó)內(nèi)大規(guī)模供水工程的首秀

蘭州市水源地建設(shè)工程項(xiàng)目?jī)羲糠钟膳砑移簝羲畯S和蘆家坪凈水廠組成，其中彭家坪凈水廠設(shè)計(jì)規(guī)模100萬(wàn)立方米/天，一期規(guī)模75萬(wàn)立方米/天；蘆家坪凈水廠設(shè)計(jì)規(guī)模50萬(wàn)立方米/天，一期規(guī)模25萬(wàn)立方米/天。兩凈水廠水處理工藝均采用混凝（機(jī)械混合+折板絮凝）、沉淀（平流+斜管沉淀池）、過(guò)濾（氣水反沖洗濾池）、消毒（紫外線+次氯酸鈉消毒）的方式，處理后的水經(jīng)配水管網(wǎng)供給用戶。本工藝具有工藝先進(jìn)、出水水質(zhì)好，設(shè)備節(jié)能、運(yùn)行成本低，科學(xué)管理、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。處理后的出水水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，出廠水濁度不大于0.5NTU（散射濁度單位）。

作為全國(guó)首個(gè)一次性建成的規(guī)模為100萬(wàn)立方米/天的凈水廠，彭家坪凈水廠和蘆家坪凈水廠具有工期緊迫、工藝復(fù)雜、工序繁多、專業(yè)性強(qiáng)、交叉施工多、施工難度大等特點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)又缺少相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)。為協(xié)助實(shí)現(xiàn)把蘭州市水源地建設(shè)工程項(xiàng)目打造為“百年工程、綠色工程、精品工程、智慧工程”的目標(biāo)，兩座凈水廠于2016年3月正式啟動(dòng)了BIM技術(shù)應(yīng)用工作，并成立了BIM小組，主要利用BIM技術(shù)保證工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)、高效、保質(zhì)、保量地完成。值得一提的是，BIM技術(shù)與如此大規(guī)模的市政供水工程相結(jié)合在國(guó)內(nèi)尚屬首例，建設(shè)者們用實(shí)踐充分證明了BIM技術(shù)的實(shí)用性和先進(jìn)性。

彭家坪凈水廠2#水處理間沉淀池及屋面網(wǎng)架

五大優(yōu)勢(shì)

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型科技手段。它是以建筑工程項(xiàng)目的二維圖紙等相關(guān)信息為基礎(chǔ)，建立的帶有各個(gè)建筑構(gòu)件真實(shí)信息的三維建筑模型。BIM具有可視化、數(shù)字化、協(xié)調(diào)性、多維性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等幾大特點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)將建設(shè)單位、監(jiān)理單位、EPC總承包單位、設(shè)計(jì)單位和施工單位等各參建方聯(lián)合在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享的一個(gè)大平臺(tái)。

三維技術(shù)交底

設(shè)計(jì)院傳統(tǒng)的出圖方式是以二維圖紙為媒介來(lái)表達(dá)建筑物（構(gòu)筑物）的布置和結(jié)構(gòu)形式，彭家坪及蘆家坪凈水廠在設(shè)計(jì)上采用了較為先進(jìn)的水處理工藝，水廠構(gòu)（建）筑物種類繁多，其中，彭家坪凈水廠共18個(gè)構(gòu)（建）筑物，蘆家坪凈水廠共16個(gè)構(gòu)（建）筑物。凈水廠設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)施工單位的綜合能力要求較高，再加上工期較緊，工程量大，識(shí)圖難度也較大。然而，利用BIM技術(shù)可以將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，對(duì)于二維圖紙上難以詳細(xì)表達(dá)或較為抽象的地方，都可以用三維模型以360°角度進(jìn)行展示。同時(shí)，BIM還可以在任意位置進(jìn)行剖切，有助于施工人員更好地了解構(gòu)（建）筑物復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處的構(gòu)造和連接方法，真正實(shí)現(xiàn)了多視角、可視化施工技術(shù)交底，方便施工單位編制施工計(jì)劃，保證施工組織和施工方案的合理性。通過(guò)前期建模，兩座凈水廠共建立土建及安裝模型147個(gè)，極大地提高了施工效率。

施工預(yù)警和設(shè)計(jì)優(yōu)化

在傳統(tǒng)的項(xiàng)目施工管理中，技術(shù)人員只有深入施工現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真研究圖紙后，才能在腦海里大致形成項(xiàng)目的空間結(jié)構(gòu)、管線走向及設(shè)備布置等，遇到空間復(fù)雜、管線眾多的更是難以形成立體空間布局，只有當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工完成后才會(huì)發(fā)現(xiàn)某些構(gòu)件布局不合理、待優(yōu)化之處，但已為時(shí)已晚。利用BIM技術(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題，它將以往的線條式構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在我們面前，構(gòu)件的位置、與周圍空間的關(guān)系一目了然，方便及時(shí)對(duì)構(gòu)件的走向和高度進(jìn)行調(diào)整。

利用BIM技術(shù)的碰撞檢查功能和BIM WORKS軟件平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多專業(yè)BIM模型進(jìn)行三維空間碰撞檢查，可以發(fā)現(xiàn)空間與空間、空間與時(shí)間之間是否沖突，通過(guò)對(duì)構(gòu)筑物各個(gè)專業(yè)信息模型加以整合，識(shí)別出管線、設(shè)備、構(gòu)件之間的碰撞點(diǎn)，便于我們第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題。通過(guò)凈水廠模型的建立，共發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題上百處，通過(guò)不同單體、不同專業(yè)之間碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)有1 000多處。這樣就打破了傳統(tǒng)施工管理中二維平面圖紙的瓶頸，避免返工造成的成本浪費(fèi)和工期延誤，同時(shí)也保證了施工質(zhì)量。

濾池管廊BIM漫游

施工動(dòng)態(tài)模擬

彭家坪及蘆家坪凈水廠工程規(guī)模大，復(fù)雜程度高，為了能夠有效縮短工期、提高質(zhì)量、降低成本，需對(duì)場(chǎng)地布置和施工動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬，比較各不同施工方案的優(yōu)劣，從而優(yōu)化施工組織和施工方案。通過(guò)BIM漫游可直觀地提前發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題，在進(jìn)行場(chǎng)地布置前，為避免出現(xiàn)二次搬運(yùn)及施工工作面不足的情況，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)料和設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)路線以及堆放區(qū)進(jìn)行模擬布置，對(duì)于不滿足設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝條件的土建狀況進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化設(shè)備安裝計(jì)劃及施工方案。這些都可以在BIM模型中進(jìn)行驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)“模型等于圖紙”“模型高于圖紙”的目標(biāo)。

施工全面管理

BIM技術(shù)與工程量和造價(jià)相結(jié)合，直觀展示了項(xiàng)目形象、進(jìn)度、產(chǎn)值的統(tǒng)一結(jié)合。BIM技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)框圖出量，可以準(zhǔn)確地知道所選區(qū)域的工程量數(shù)據(jù)，用于兩量對(duì)比后，就能知曉預(yù)算與實(shí)際材料用量的差異。通過(guò)建立的BIM模型精確出具工程量清單，根據(jù)施工條件進(jìn)行材料用量的精確統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目上各參建單位人員都可以利用BIM系統(tǒng)隨時(shí)隨地調(diào)取工程所需清單，并可實(shí)現(xiàn)用量與模型的反查。通過(guò)BIM模型出量和實(shí)際施工用量的對(duì)比，分析原因形成對(duì)比報(bào)告，提出施工改進(jìn)的建議，從而實(shí)現(xiàn)工程量精細(xì)化管理，節(jié)約項(xiàng)目投資和成本的目標(biāo)。

隨著建筑施工動(dòng)態(tài)管理要求的日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的進(jìn)度管理模式已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化項(xiàng)目管理模型的需要，基于BIM的施工進(jìn)度模擬應(yīng)運(yùn)而生。4D施工進(jìn)度模擬以BIM技術(shù)為工具，通過(guò)在BIM系統(tǒng)中錄入進(jìn)度計(jì)劃，可以動(dòng)態(tài)展示某構(gòu)筑物在不同時(shí)期的建設(shè)狀態(tài)，三維可視化功能加上時(shí)間維度可以進(jìn)行虛擬施工，隨時(shí)隨地、直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，對(duì)進(jìn)度提前或者滯后的天數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)注提醒，管理人員可隨時(shí)掌握進(jìn)度情況并實(shí)時(shí)做出調(diào)整，降低工期控制風(fēng)險(xiǎn)。

在凈水廠施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)管理人員可以通過(guò)手機(jī)客戶端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、安全進(jìn)行全面掌控。在現(xiàn)場(chǎng)巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題可以隨時(shí)通過(guò)手機(jī)在BIM模型的具體位置上標(biāo)注，并以圖文的形式上傳到BIM系統(tǒng)上，各參建方均可通過(guò)手機(jī)客戶端查看質(zhì)量安全問(wèn)題及整改回復(fù)情況，極大地提高了溝通及管理效率。

在建筑工程信息化高速發(fā)展的今天，對(duì)工程資料的時(shí)效性及資料管理的整體要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的紙質(zhì)資料管理模式已無(wú)法滿足逐漸信息化、現(xiàn)代化的建筑行業(yè)項(xiàng)目管理的發(fā)展要求，而BIM技術(shù)就很好地解決了這一問(wèn)題。兩座凈水廠施工資料及設(shè)備資料數(shù)量非常龐大，在施工管理過(guò)程中，BIM小組人員將重要的設(shè)計(jì)圖紙、變更通知、工程簽證、工作聯(lián)系單、檢驗(yàn)批驗(yàn)收記錄、施工方案等施工過(guò)程資料上傳到BIM系統(tǒng)中，并將模型與相關(guān)資料進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可隨時(shí)全方位地查看構(gòu)筑物的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)資料的協(xié)調(diào)管理，最終逐步達(dá)到“無(wú)紙化”管理目標(biāo)。

提升運(yùn)維效率

彭家坪及蘆家坪凈水廠大大小小設(shè)備上千種，設(shè)備供貨單位近30家，每個(gè)設(shè)備的規(guī)格型號(hào)、技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)廠家、設(shè)備品牌、操作說(shuō)明等信息都不相同。為了方便業(yè)主單位后期的運(yùn)營(yíng)管理，BIM小組人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將所有設(shè)備建立起1︰1比例的三維模型，將設(shè)備所有相關(guān)信息在BIM系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的設(shè)備模型中進(jìn)行錄入，并可生成二維碼，查看設(shè)備信息極為方便。BIM系統(tǒng)同時(shí)具有設(shè)備保養(yǎng)提醒功能，讓設(shè)備與不同的崗位和人員關(guān)聯(lián)，到保養(yǎng)維護(hù)期及時(shí)發(fā)出信息提醒，從而減少水廠運(yùn)行故障率。

結(jié)語(yǔ)

目前，彭家坪及蘆家坪兩座凈水廠正處于管道及設(shè)備安裝階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用真正起到了為項(xiàng)目管理增值的目的。這極大地增加了該項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)發(fā)展BIM技術(shù)的決心和自信，同時(shí)大力投入發(fā)展BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，逐步把BIM技術(shù)全面貫穿到規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)全生命周期階段，這樣才能始終走在行業(yè)發(fā)展的前列。

2017年2月，《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》也明確指出，加快推進(jìn)BIM技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項(xiàng)目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效。由此可見(jiàn)，BIM的發(fā)展已是大勢(shì)所趨，但BIM的推廣和應(yīng)用仍需要一個(gè)長(zhǎng)期的循序漸進(jìn)的過(guò)程。