BIM技術在給水排水工程中的應用

文/范海慶 山東源達建設發展有限公司 山東濟南 250014

1、BIM 技術概述

BIM 新技術的應用基礎是將每一個構件都看作是單一的元素，是將元素中的幾何數據、物理特性、施工要求、價格等進行有效的整合，進而實現對建筑模型的整體數據化，并將此數據化的建筑模型進行整理，形成有效的數據資料庫。對建筑物構件進行數據的整合，能夠有效的實現對各個建筑元素幾何特征的及物理特性的反映，每個元素還同時能夠保留自身與建筑整體的相互聯系，實現了建筑系統的完整性及層次性。

建筑工程中給水排水設計具有一定的流程，即方案階段、設計階段、施工階段以及運營階段。在此整個流程中，其與建筑自身的壽命周期相一致，當前，BIM 技術在建筑給水排水設計中的應用主要在方案設計階段及施工階段。在設計階段中，所應用到的BIM 技術主要是BIM 設計軟件以及輔助設計軟件，而在施工階段中對BIM 技術的應用主要是施工方案組織及工程量計算。

2、BIM 技術的特點和應用優勢

2.1 技術特點

第一，可視化。隨著建筑行業的快速發展，建筑工程的設計方案更加復雜，會影響施工技術人員的想象和理解。基于BIM 技術下，促使線條式的構件轉變為三維立體實物，一方面方便施工人員讀圖識圖，另一方面加強了構件之間的互動性和反饋性。如此一來，不僅有利于生成報表和效果圖，而且項目設計、施工、運營等均處于可視化狀態下。

第二，協調性。建筑施工是一個多方參與的過程，主要包括業主方、設計方、施工方、監理方，如何協調各方利益和關系，成為施工管理的一個重要問題[1]。舉例來說，設計人員設計的給排水管道，和土建專業的梁柱結構產生沖突，后期只能變更設計。基于BIM 技術下，可以生成建筑模型，對專業碰撞問題進行協調，提供最優化的改進措施，避免設計變更或后期返工。

第三，模擬性。BIM 技術的模擬性，不僅能模擬出建筑模型，還能模擬出真實世界中無法操作的事物，例如節能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等。在招投標期間，通過4D 模擬能制定出科學的施工方案，用來指導現場施工作業；而5D 模擬為成本控制提供了數據支持。

第四，優化性。建筑工程的優化，受到時間、信息、復雜程度三個要素的影響，利用BIM 技術，其一能對項目方案進行優化，將設計方案和投資回報相結合，以供業主合理選擇；其二能對特殊項目設計進行優化，例如幕墻、裙樓等異型設計，可以對造價和工期進行改進。

2.2 應用優勢

結合工程實踐，BIM 技術的應用優勢如下[2]：①三維渲染，給人們帶來真實的視覺沖擊，提高中標幾率；②快速算量，快速準確計算工程量，提高預算的精度和效率，為施工管理提供依據。③精確計劃，及時獲取工程數據，為施工方案的制定提供支持，減少物流和資源浪費。④虛擬施工，對比施工計劃和實際進展，及時發現存在的問題和不足，從而減少安全質量問題。⑤碰撞檢查，可以優化管線布設，加強各個專業的溝通能力，避免出現返工。

3、BIM 技術在給排水的應用策略

3.1 在管道與材料表方面的應用

在給排水構筑物設計環節中，采用BIM 技術進行基礎設計，像拍圖環節中，可以結合管道的實際衡量情況，保證最大限度上滿足工作方需求。給排水的施工人員都會根據設計圖紙進行管道設計，而在實際施工中會發現設計圖紙存在的不足，經過試驗與檢測發現潛藏中的各種問題，對圖紙設計進行分析與整理，繼而在實際施工中出現的一些關于管道設計圖紙的問題能及時得到調整與改善。

3.2 給排水協同方面的設計

在對建筑工程進行設計時，各專業圖紙均應基于建筑專業的圖紙進行繪制，最終完成一套完整的建筑施工圖紙。在圖紙設計的過程中，各個專業的管線可能出現交叉，重疊等現象，但由于各專業圖紙設計是同時進行的，所以這些問題是很難發現的，有時只有在施工時才能夠被發現。通過BIM 技術的應用可以實現對建筑工程信息模型的建立，并在所建立的模型內部可以進行給排水工程等全部信息的建立，具體到可以明確水泵的具體尺寸及信息。與此同時，通過對BIM技術的應用可以實現對不同專業信息的讀取。所以，對于BIM 技術的應用能夠有效提高建筑給水排水工程和各專業的協作性。

3.3 在給水排水工程使用階段的應用

BIM 技術在給水排水工程中的應用通常是貫穿整個工程生命周期的，從設計階段到施工階段、使用階段，就使用階段而言，其應用主要集中在后續調整、修補工作。城市給水排水系統的設計，往往是結合城市當前情況和未來所需，即是說，即便城市未來給水量、排水量出現變化，也可以完成給排水工作，但需注意的是，部分地區可能出現一些難以預料的變化，比如建設了大型工廠，該工廠的排水和市區排水歸屬同一個系統，但排水量較大，現有管道難以滿足所需，這種情況下，可以應用BIM 技術設計排水量較大的局部管道，滿足排水需求，基本流程和設計、施工階段是類似的，針對有問題的部位進行局部優化，直到滿足要求為止。

3.4 在安裝模型上的應用

BIM 技術在給排水的應用中，因構筑物的設計比較復雜，在實際施工中的工序又比較繁瑣，特別是管道與線路等一些方面的安裝中，需要尤為重視。像在吊頂區域中開展施工時，此時施工涉及到的工序就十分復雜，需要工作人員精心與細致的工作，避免出現不必要的問題。在施工中應用BIM 技術時，設計安裝模型的工作要順利開展，保證其設計能發揮出對建筑工程給排水安裝工作的有效指導作用。在實際施工操作工作中，可以根據時間的維度進行BIM 技術設計，保證安裝模型設計能符合實際工程施工需求。

3.5 三維掃描的設計

對于三維掃描技術來說，其工作原理是將光、機、電機計算機技術進行有效結合的技術，其主要的用途就是可以實現對物體空間外形、結構及色彩的掃描，這樣就能夠實現對物體表面空間坐標的獲取。三維掃描技術的應用能夠實現空間測量，具有速度快、精度高的有點。對于建筑給水排水工程來說，三維掃描技術的應用主要在項目的改造及施工結果的驗收過程。當前，我國許多項目的測量和定位還是采用人工的方式，這就會造成測量結果存在極大的誤差。但是以BIM 模型為基礎的設計和施工，想要對施工結果進行檢驗，也需要用到三維掃描技術。

結語：

綜上所述，BIM 技術具有可視化、協調性、模擬性、優化性的特點，將其用于工程設計施工中，凸顯出諸多優勢，成為建筑工程行業的重要發展趨勢。本文從管道設計安裝、材料表統計、協同作業、參數確定、三維掃描等方面，介紹了BIM 技術在給水排水工程中的應用。結合實際工程案例，利用BIM 技術可解決管道碰撞和交叉問題，減少后期設計變更，提高工程質量和效率。