BIM技术在市政污水处理工程施工中的应用

随着我国环保产业的高速发展，市政污水处理工程的规模不断增大、污水处理工艺更加繁杂，导致污水处理工程施工规模、技术、管理难度越来越大。主要体现在：污水处理工程中每个工艺环节对应一个单体结构或单体组合结构，构筑物数量繁多；小区域内构筑物集中，涉及建筑、结构、管道、设备安装、电气安装等工程，各工序相互制约、立体交叉，施工组织、管理难度大；结构物形式多样、异形结构量大、薄壁高墙多，对结构线条施工要求高；与管道连接的预留洞口、预埋件数量多、定位精度要求高。下面介绍天津津南水厂引进BIM技术彻底解决这些问题。

1 识图

以往的市政污水处理工程单体结构复杂、总类繁多，采用单纯的二维图纸所能体现的信息有极大的局限性，在图纸理解、工程量计算、设计纠错、施工协调等方面难以拥有足够的效率性。为此引入了BIM技术。

通过BIM技术中Revit软件建立的建筑模型能直观、高效地传递信息，最大限度减少结构、管线和机电安装设备专业设计之间的协调错误。水务工程中结构复杂、总类繁多，二维图纸识图表述复杂，见图1；但利用BIM技术建立了三维信息模型后，得到按设计参数虚拟的建筑，直观反映项目建成后的效果，能展现二维图纸所不能给予的视觉效果和认知角度，见图2和图3，不用传统的对照许多张二维图纸去艰难的识图，能更直观的领悟设计意图。

图1 津南污水处理厂项目综合楼建筑图纸

图2 津南污水处理厂项目综合楼3D建模后的效果

图3 天津津南污水处理厂复杂池体高效沉淀池三维模型

水务工程中的预留孔洞、预埋件、设备基础的位置等，在设计图中都不能直观确定其位置及尺寸，利用BIM软件将其直接在模型上按比例显示出来，通过软件剖面框功能可以将模拟建成的结构按使用者的需要从各个角度剖开，见图4，能直观查询预留孔洞、预埋件、设备基础的位置、混凝土构件的形状、尺寸等，为水厂施工带来极大的便利、也方便对结构物的复核、检查工作。

图4 津南水厂级配水井的多剖面立体效果

BIM技术建立的参数模型可供直观的查询，减少了工程技术人员的工作强度，便于识图能力欠佳的管理人员掌握工程信息；为项目的整体规划、施工方案的制定提供了全面准确的信息参数。因此它能有效控制施工，杜绝返工，控制成本，对绿色环保低碳施工提供了有力的支持。

2 工程数量计算

在市政污水处理厂工程设计图中没有给予参考数量表，在施工中需要花费大量的时间去识图后算出工程量。但是BIM模型作为参数化的模型，在建模的同时，各类的构建就被赋予了尺寸、型号、材料等约束参数；同时由于BIM是经过可视化设计的环境反复验证和修改的成果，所以由此导出的材料设备数量准确率高。津南水厂将BIM模型导出的数据表直接应用到工程预算和物资计划中，避免了利用平面图纸按比例测算和分步累加易出现的繁杂、漏算、超算等不足，确保了数量计算的准确性和速度，提高了施工预决算、物资计划的速度和质量，大大提高了水务施工管理效益，见图5。

图5 津南污水处理厂二沉池模型信息

3 构件施工

污水处理工程中有大量的构件，如门窗、钢结构、机电管道、弯头等。利用软件绘制加工图，确保构件预制加工尺寸的精确、数量的准确，避免材料的浪费。图6清楚地反映了每段关键的尺寸、长度、高程及相关参数，方便管件的订购和加工，同时对每个构件、管段等都进行物流编号，根据施工进度分期进场、分类储存堆放、均衡顺序施工，提高施工效率。

图6 模型中门明细

津南污水处理工程中对于管道的施工，往往随意性很大，设计图纸往往只是一种理论上的走向表示，所以在管道施工中现场的布置很难控制，往往会造成不必要的浪费。通过BIM技术将管道布置进行实际模拟后再进行优化，能很直观的看到即将施工时管线到底如何布置是最合理的，避免了不必要的浪费；同时能帮助技术人员在现场进行管道施工指导，管道安装不需要有丰富现场安装经验的技术人员也能完成施工指导，这样也是一种人力资源的节省，见图7。

图7 津南构筑物中管线模型

4 复核设计

在污水处理施工中，各种管线交叉密集，在施工中往往发现一根管道施工完成后，再施工另一根时会发现管道碰撞现象没办法进行施工，需要花费大力气进行改线增加弯头等费工费力，津南水厂管道施工前利用BIM技术的碰撞检查将管线优化后再进行方案的确定、施工指导，保证了在第一时间尽量减少现场的管线碰撞和返工现象，以最实际的方式体现降本增效，践行低碳施工的理念，见图8。

图8 管线冲突检查

5 虚拟施工

BIM技术中三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。津南项目中通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改，见图9和图10。

图9 模拟施工阶段1

图10 模拟施工阶段2

6 结语

BIM技术在市政污水处理工程施工中具有3个最突出的效果：一是设计效果可视化，二是模型效果参数统计提取，三是四维效果的模拟和施工的监控。同时BIM技术的运用可以提高施工预算的准确性，加强成本管理，对预制加工提供支持，有效地提高设备参数的准确性和施工协调管理水平；充分利用BIM的共享平台，可以真正实现信息互动和高效管理；同时BIM所建立的模型正是通过该工程的实际信息的收集，对信息集成转化成模型的一种交流平台，给使用者一种直观的信息体现，能减少管理者对信息的收集及梳理，给管理者一个更舒服的环境去研究方案、计划的思考，把管理者的思维从繁重的信息收集、梳理、归纳中解放出来，用更多的时间去做施工的控制、管理工作，充分体现项目班子的核心决定作用。

[1]赵晓刚，周力坦.将学习进行到底——BIM为建筑院校构建完整教学案例[J].建筑技艺，2011，（Z1）：119-123.

[2]张培亮.BIM对施工企业的应用价值[N].建筑时报，2012-01-09.

[3]王众托.企业信息化与管理变革[M].北京：中国人民大学出版社,2001.