BIM技術在某水廠工程設計中的應用

岑發寬

（黔西南州興源水利電力勘察設計有限公司，貴州興義 562400）

1 工程概況

擬建水廠場地內現狀有魚塘、簡易民房、工廠廠房（工棚）、果林地和菜地等。場地內北側有山林地，南側為魚塘，西側靠近工業廠房，東側為魚塘和菜地。場地南側靠近現狀道路，整個場地地形高差為：9～28 m。水廠主要包括：預臭氧接觸池、泵房、活性炭濾池、臭氧發生間、超濾膜車間等建筑物。

2 初步設計階段BIM應用

2.1 創建實景模型

采用無人機傾斜攝影技術，獲取水廠廠區現狀地形地貌數據，創建廠區現狀實景模型，以便于水廠場地規劃，同時可將現狀數據歸檔。為水廠項目后續設計提供可視化數據，從而實現在實景模型中開展水廠BIM 設計。將BIM 模型與現狀實景模型整合查看，可快速進行方案比選，分析方案布局可行性，利用真實模型，可提高方案溝通評審效率。

新建水廠整體規劃面積約為0.30 km2。根據現狀實景建立水廠生產流程模型。首先需要進行場區區域規劃，初步確定項目的航拍內容，并結合相應的衛圖明確航拍風險區域和重點控制區域，然后使用無人機完成航拍作業，通過相關軟件規劃項目的航線、飛行高度、鏡頭傾角等相關參數。在獲取現場照片并篩選之后，使用軟件完成模型的分析計算，最后輸出項目所需的各種成果。

2.2 實景測量

應用前期獲取的場區實景模型的成果，使用專用軟件來瀏覽、測量模型。在CGCS2000坐標系下，可以準確地測量長度、坐標、面積、體積等信息。在實景模型基礎上，項目相關人員可以更加深入了解項目現狀，指導項目方案設計。

通過坐標測量，能夠快速、便捷獲取項目關鍵建筑物或設計起點的控制高程。

2.3 空間分析

與傳統的二維DWG 地形圖相比，采用實景建模可以直觀分析水廠場區及周邊的環境情況，獲取更加豐富的信息，設計場景與周邊環境可融為一體。三維實景模型的建立，有助于空間分析，提高設計效率和準確性。

2.4 方案設計

傳統的DWG地圖無法完全表明現狀地物和地形情況以及其他設計必要的信息。通過建立三維實景模型，能夠直觀了解真實場景、準確位置，為水廠方案設計提供更好的服務。與傳統平面設計相比，三維方案設計更加直觀，有助于各方之間的交流溝通，對提高設計效率有極大的幫助。

2.5 場地設計

利用三維實景模型，可以創建DTM數字地形，基于DTM數字地形進行場地設計，利用軟件統計功能獲取準確的土方工程量。在三維實景模型上疊加填挖方模型、場地設計模型，可以進行土石方分析和計算，速度快、準確率高。從而精確化實現土方平衡計算，有助于成本管控。

2.6 地質建模

根據地勘單位提供的地質勘察資料，可以建立廠區范圍內三維地質模型，該模型包括地質分層和土層地質信息，為水廠后續工作的開展提供地質空間基礎資料。通過建立地質模型可直接查明出構筑物基礎與土層的空間關系。

2.7 創建可行性研究階段BIM模型

為了充分發揮BIM可視方面的優勢，可以結合虛擬現實技術（VR），為建設單位展示不同方案，從而提高項目比選及決策的效率。利用三維可視化方式可以實現高效溝通，提高決策的科學性。

圖1 構筑物整合模型圖

2.8 創建渲染漫游動畫

目前，BIM 技術已經實現一鍵導出渲染的功能，基于輕量化后的BIM模型，可利用一鍵導出渲染的功能實現快速制作動畫，輔助初設匯報，便于建設單位直觀了解項目建成效果，提高設計方案匯報效率和效果。同時還可與虛擬現實技術相結合，實現交互式體驗。

2.9 生成工程量清單

工程量清單統計計算是工程概算過程中的重要工作內容。在初步設計階段，已將水廠的管件、管道及其附件附加相關屬性。利用BIM模型，可以直接生成工程量明細清單，后續BIM的更改也可同步更新，大大提高了工作效率。

3 施工圖設計階段BIM應用

3.1 施工圖BIM模型創建

施工圖設計階段的BIM 模型是對初步設計模型的進一步細化。施工圖階段需要創建全專業BIM模型，保證預留預埋件和設備設施定位準確，各關鍵節點精細化建模，導出重要節點三維圖紙。制定《某水廠BIM模型數據標準》，添加模型構件的相關信息，使模型能夠持續向后續階段傳遞應用。

3.2 碰撞檢查及管線優化

傳統二維圖紙空間表達難度較大，導致圖紙中可能存在諸多碰撞盲區。在傳統二維圖紙設計中，各專業分工作業，將各專業設計圖紙匯總后，主要依靠人工檢查和協調問題，工作難度大、效率低。利用BIM技術可開展專業內、專業間的設計聯合審查工作，制定合理的項目碰撞規則，即可通過軟件的空間沖突檢查功能快速、準確查找構件間的空間沖突可疑點，快速進行工藝、結構、建筑、電氣等各專業的碰撞檢查、分析模擬。同時，可對所有的碰撞點進行坐標標示和截圖分析，最終形成碰撞檢查報告，提出優化解決方案。利用BIM模型碰撞檢查不僅可以徹底消除硬碰撞和軟碰撞，同時還可優化工程設計，減少在項目施工階段可能出現的返工，降低成本，節約投資。

圖2 碰撞檢查分析圖

3.3 預留預埋定位

基于BIM模型，可以全面核查圖紙中遺漏的洞口，在完成水廠工程管線設計后可快速進行洞口位置調整和定位，出具洞口報表，指導現場作業，減少后期開鑿及返工。

3.4 工程量及造價管理

工程造價工作需要耗費大量的人力去理解設計、讀圖識圖、算量建模。采用BIM技術輔助工程計算與造價控制，可加快工程量計算的速度。通過BIM模型自動生成的工程量明細表真實性高，減少人工統計造成的遺漏及誤差。同時BIM模型與工程量明細表聯動，無需人工核實修改工程量，大大提高造價工作效率。

在施工圖階段的BIM 模型的基礎上，按照工程量計算要求，對模型進行扣減。根據項目分部分項進行清單編碼，工程量根據模型構件自動統計計算，保障了數據結果的準確性。BIM 模型能夠快速統計和查詢各專業工程量，交付工程量清單，該清單可作為標底編制、工程進度款支付的參考依據。同時利用BIM技術可將工程量清單匹配項目造價定額庫，將造價信息和模型相結合，最終能實現模型變化與工程量變化的同步，使得項目成本控制快速、高效、準確。

3.5 多媒體文件制作

BIM 模型軟件具有強大的建模、渲染和動畫輸出能力，可直觀、形象表達建筑，使非專業人員對水廠項目的各種功能性表達達到更為明確和高效的認識。效果圖及動畫的制作是BIM 技術的一項附加功能，其成本較低，能夠利用BIM 軟件提供的三維模型，將復雜的建筑物轉化為多媒體文件，提供直觀感受，也能為施工提供參考。

3.6 VR交互模擬

隨著VR技術的快速發展，提高了BIM技術的交互體驗，除一般的三維模型展示和視頻展示之外，采用BIM+VR模式進行交互模擬，可為水廠工程建設相關方提供更加真實的虛擬場景體驗。水廠項目將BIM 模型導入VR 軟件，使得模型以VR 方式顯示和瀏覽，實現人機交互。同時，在VR 環境里可以完整保存BIM模型的各種屬性信息，在保證到良好的可視化效果的同時又可保留完整的BIM信息。

4 結論

在初設階段可實現實景建模及測量、空間分析、地質建模等功能，在施工圖階段可實現碰撞檢查、VR交互等功能。采用BIM技術可以在施工前全面分析設計問題，同時可預防施工中可能發生的不利情況，減少返工，節約工程造價，在水廠設計中采用BIM技術優勢明顯，可進行推廣應用。