BIM技術在電網工程建設中的應用研究

國網經濟技術研究院有限公司 齊立忠 北京道亨軟件股份有限公司 韓念遐 隗 剛

由于電網工程建設涉及復雜內容，在建設中需要借助有效的手段來加強管理，以保證項目建設的順利進行，并提升工程建設質量。傳統的電網工程建設中存在較多缺陷，在設計及施工等環節都存在問題，難以保證工程建設的質量及安全。在科學技術不斷發展下，BIM技術在項目建設中發揮了有效的作用，因此應對其在電網工程建設中的應用進行分析。

1 BIM技術概述及應用現狀

BIM指的是建筑信息模型，借助3D數字化技術將工程中各專業及階段與工程相關的信息添加到數據模型內容。以傳統二維CAD設計為基礎來進行建模、演示及分析，可使工程建設全過程管理具有精益化及模擬化特點，對工程的設計、施工及進度、安全等全面管控。采用BIM技術可為參建方提供相應的協作共享平臺，可使項目建設管理水平提高。

當前，以建筑行業傳統信息管理為基礎，利用BIM技術的優勢可將其應用在建設領域中，使建設的進行及管理得到支持，使各類問題得到解決[1]。通過對工程項目建設情況的現狀分析，傳統的項目建設管理中存在著較多的不足，難以滿足當前的需求，達不到實際要求。運用BIM技術與電網變電工程建設可視化管理之間結合，可使工程建設的智能化優化，提升了工程的共享水平，也可使建設管理的水平提高，為項目建設的進行提供所需的條件。

2 BIM技術在電網工程建設中的應用優勢

在電網工程建設全過程中應用BIM技術可發揮出良好的作用，為電網工程領域的發展提供支持。在分析后可總結出以下幾方面優勢。

2.1 借助三維動畫式來展示設計結果與最終成果

2.2 實現對工程勘測數據和建設數據的準確控制

將BIM技術與GI工程、遙感以及傾斜攝影等技術結合起來，對各類數據進行關聯，在將誤差控制在合理范圍內的情況下輔助統計工作的開展，可使工程建設中涉及的數據更加準確可靠。在電網工程施工對于細節方面的數據準確性提出了要求，應用BIM技術可使建立更加準確可靠，使工程建設管理得到了支持，避免工程建設中出現數據誤差問題而影響其質量。因此，應用BIM技術可實現對電網工程建設數據的準確控制，為施工的順利開展提供完善的條件[2]。

2.3 提高電網工程建設管理的效率及質量

在以往的電網工程建設中，難以使工程建設問題得到明確定位及解決，管理模式存在著不足，需要項目經理、建立工程師及技術人員等全面參與到建設管理中，管理的效率得不到提高，難以發揮出有效的作用。而采用BIM技術可使工程管理獲得更完善的技術支持，對工程建設中的質量及安全、成本、進度等實施全面的管控，同時可保證管理的效率及可靠性。運用BIM技術可快速地將電網工程建設中的各項數據內容定位，使工程的建設獲得精細化的管理支持，避免資源出現浪費問題，可使電網工程建設的進行更加高效可靠，從而使電網工程建設水平提高。

2.4 為電網工程建設中的風險分析及控制提供支持

運用BIM技術可通過功能動畫來進行電網工程模擬，如圖1所示，在建設開始前在模擬下使管理人員了解各部分的情況，并且對建設過程中的安全風險進行分析，及時解決施工中的安全隱患問題。通過對工程實際情況與計劃的比較，為風險分析及控制提供支持，可使工程建設安全進行，保證了工程施工的進度及安全、質量，為人員的安全帶來保障，從而使電網工程建設效益目標實現[3]。

圖1 BIM建模圖

3 BIM技術在電網工程建設中的實際應用

3.1 建立BIM模型及數據庫來為施工提供準備

電網工程建設過程中需要靈活利用BIM技術建立符合工程項目建設要求的模型，增強主流建模軟件與BIM技術的結合力度，推進電網工程建模快速合理開展，使得BIM模型可滿足電網工程建設和現場規劃要求。靈活應用BIM技術推進電網工程參數化建模順利開展，將電網工程構件的屬性信息輸入到相關模型當中，避免電網工程建模因為數據信息不夠合理而出現問題，以此保障電網工程建模的準確性和可靠性。

在電網工程建模之前，需要技術人員結合施工圖紙展開詳細分析，參考施工圖紙進行電網工程建模，將電網工程基礎信息和機電專業等信息結合到一起，保障電網工程建模的全面性和基礎信息準確性。對電網工程建模過程中的文件和相關信息進行統一規劃，通過BIM技術對電網工程建設實際情況和基礎信息展開有效研究，保證電網工程模型中各項數據信息的完善性和準確性，突出系統族庫和自定義族庫在電網工程建模和數據庫規劃中的作用，使得電網工程建模可以在BIM技術支持下順利開展。

根據電網工程建設的建模需求來對系統族庫進行完善，并且結合工程設計的內容及相關的設備信息來創建，可為電網工程的建設提供支持，為后續的工程設計及建設建立完善的基礎[4]。

3.2 運用BIM技術開展工程設計管理

3.2.1 碰撞檢測

在電網工程建設中結合傳統二維平面進行設計無法達到實際的要求，在各專業之間溝通不足的情況下，會產生圖紙協調不當引起的問題。由于電網工程二維設計存在可視化差和整體規劃水平不合理的問題，設計人員通常依靠自身經驗開展各項工作，沒有按照電網工程安全建設要求對管線和設備之間的距離加以把控，電網工程建設過程中出現管線碰撞問題的可能性驟然提升，電網工程建設質量和電能傳輸安全性均會受到一定影響。

(2) 采用四跨板帶井字梁方案時，桁架撐兩個水平方向的最大變形分別為7.9 mm和10.7 mm，結構柱的最大側向變形約為6 mm，地下連續墻的最大彎矩為521 kN·m；采用三跨板一字梁帶結合桁架撐方案時，地下連續墻的水平位移為13.3 mm，桁架撐全部處于受壓狀態，最大軸力標準值為4 740 kN，地下連續墻的最大彎矩為596 kN·m。由此可見，前者所需截面更小，對后期結構板的施工影響亦較小。

雖然各份圖紙使用前經過了圖紙會審，但是變更問題仍然存在，這對工程的建設產生了不利，還會使成本增加等。應考慮到電網工程施工設計變更問題帶來的影響，對設計進行優化，并且認識到工程變更及返工等引起的消極影響，結合工程建設資源使用需求及要求來改善該環節。可借助BIM技術來彌補傳統工程設計中的不足，靈活應用BIM技術和專項軟件對電網工程進行三維模型碰撞檢查工作，為電網工程建設管線碰撞檢查和基礎管線規劃布置提供合理參考依據。

對電網工程設備基礎和排水管道規劃布置過程中出現的碰撞問題加以處理，以此做好項目架構，保證碰撞定位的針對性和可靠性，了解電網工程管線碰撞的詳細情況，生成完善可靠的電網工程碰撞檢測報告，并借助碰撞檢測報告和相關信息針對電網工程展開全方位規劃設計。

3.2.2 應用BIM技術進行圖紙會審

電網工程建設對于圖紙內容和整體規劃情況也有較高要求，應在果實具體要求情況下合理應用BIM技術，借此為電網工程建設圖紙會審提供合理參考依據，幫助電網工程設計人員通過圖紙和詳細信息了解變電站的整體情況和細節部位，通過全面立體的方式對電網工程二維圖紙和三維立體模型進行全面審查，保證圖紙會審的全面性，從而形成完善準確的碰撞檢查報告，對電網工程圖紙中管線碰撞情況進行有效檢查，細致描述專業構件類型，解決電網工程圖紙會審過程中面臨的問題，為電網工程的建設的準備提供保障。

在該環節中要求工程師對各方的意見進行整合，并且對模型恰當的調整，經過對模型的優化來明確是否符合要求。運用BIM技術來改善會審環節可使設計工作更加精確可靠，避免在其中存在漏洞等而帶來影響，使問題得到及時解決，也可使材料的使用效率提高，防止材料浪費等帶來成本增加的問題，為工程的建設效益提供保障[5]。

3.3 建立BIM技術施工管理模型控制施工過程

電網工程建設中工序比較復雜，比如變電站防火墻安裝施工等，在施工中需要加強安全管理，有效控制施工各個環節，以保證施工的效果。電網工程施工過程中涉及諸多細節，但是二維圖紙難以將電網工程建設細節詳細呈現出來，造成電網工程施工過程和具體工序規劃不夠合理，加大電網工程建設施工過程中出現質量安全問題的可能性。應合理應用BIM技術對電網工程施工展開全面模擬，增強電網工程建設方案的可視化呈現效果，建立臨時的BIM模型，將BIM模型融入電網工程三維軟件系統當中，以此將BIM技術在電網工程建設中的模擬性特點有效表現出來。

采用施工模擬的方式可為方案驗證提供支持，也可為交底環節帶來幫助。管理人員在開展施工前應召集作業班組，根據模擬動畫來實施交底工作，并且使管理人員向施工人員詳細展示施工工序及其中的細節，并且將要點部分添加文字說明，將危害類型確定，可避免施工風險問題的產生。在施工質量控制方面，可對重要的材料及規格等進行詳細說明，以保證施工的質量。在安全方面，可對場地的布置及工具材料管理、使用等提出明確要求，確保施工的安全進行。

以某330kV變電站開關罐體更換施工作業為例，可借助BIM技術的可視化功能來建立3D模型，對數據實時更新，運用檢測模型定量分析危險點，包括更換罐體的過程中套管及吊裝開關本體過程中吊車支撐位置、吊臂旋轉半徑及起吊方向等。在開展本體耐壓試驗過程中對檢修場地范圍中試驗設備設置位置進行優化，保證現場的設備布置條件符合安全要求，可滿足工程建設安全管理的需求。

3.4 采用BIM技術優化施工進度管理過程

電網工程建設進度管理可通過甘特圖將數字和文字表達等內容動態化呈現出來，但是隨著電力行業不斷發展，甘特圖在電網工程建設進度管理中的作用下降。為改善這一現狀，需要將BIM技術的可視化優勢表現出來，促使相關人員通過BIM模型有效掌握電網工程建設施工進度情況，針對改善電網工程建設面臨的限制阻礙。

管理人員應有效運用BIM技術，借助特定軟件針對電網工程建設開展進度管理，增強電網工程建設進度計劃與BIM模型的結合力度，借此對電網工程建設進度展開有效模擬和相應管理，應用BIM技術為電網工程建設進度管理構建適當審核計劃，通過三維動畫的方式對電網工程建設進度和相應計劃展開有效管理和相應審核，保證電網工程建設工序前后銜接的合理性，對比分析電網工程實際建設情況和相應計劃，以此滿足電網工程建設進度管理規范合理開展目標。

利用進度模型可使管理人員更好地掌握施工現場的情況及進度情況，為進度管理工作的開展帶來幫助，將各環節的節點確定，對各個工序的進度科學安排，以直觀的形式來給施工人員明確其中的要點，為施工的順利開展提供條件，也可避免由于信息傳遞錯誤或者效率低等引起的問題，為工程的進度管理帶來了有效的保障。

4 結語

隨著我國的電網工程建設的發展，對工程建設技術應用要求提高，BIM技術在較多領域中有著顯著的應用優勢，為了加強工程建設及管理效果，應對有效應用。可根據電網工程建設特點來明確技術應用要求，通過對電網建設的優化，將BIM技術融入其中，可使工程建設發展得到推動。