BIM技术在某大型国际水电项目中的运用

孙正华，徐 林，况 渊，黄 洁，王正清

(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 概述

国内水电市场竞争日趋激烈，我国大部分企业开始角逐于国际市场，不仅要与法国科因贝利公司、美国美华集团、英国迈克丹纳公司、澳大利亚雪山公司、德国拉美尔公司等国际顶级设计咨询公司竞争，更需要与国内诸多著名咨询公司较量[1- 2]。如何在此激烈的竞争中取得优势，实现弯道超车，是国内企业面临的考验。特别是因为设计理念的不同，对国际工程实践缺乏经验是国内企业中标率不高的根本原因[3- 4]，那么我们就必须依靠新设计技术，以弥补这方面的不足。

BIM(Building Information Modeling)技术是由Autodesk公司在2002年率先提出，经过10多年的发展，已经开始大量运用于水电项目设计及施工中，并且取得了一定技术优势[5- 8]。国内外的BIM技术设计也基本处于同一起步阶段，想要实现在国际项目竞争中取得优势，就要求国内企业在BIM技术运用方面有所突破[9- 12]。某院在大型国际水电市场业务中运用BIM技术运用积累了一些经验，现将其在某大型国际水电项目投标及基本设计过程中运用BIM实践经验[12- 14]与大家进行分享，以期国内企业在国际水电项目中的BIM技术运用有所突破。

2 BIM技术应用情况

2.1 项目简介

某大型国际水电站的工程任务为发电、防洪和环境供水。工程挡水建筑物由1座碾压混凝土主坝和4座土石副坝组成，挡水主坝最大坝高为131.00m，4座副坝总长16.7km，其正常蓄水位为184.00m，水库总库容超过300亿m3，电站总装机容量2115MW，年发电量6307GWh，工程建成后将使坦桑尼亚全国电力装机容量增加1倍以上。中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司在该项目投标中使用BIM技术，并成功中标，在基本设计阶段(相当于国内水电项目的预可研和可研阶段)系统性运用BIM技术进行设计，在短短2个多月的时间内，按合同要求完成基本设计阶段工作。

2.2 采用BIM技术的原因

为了在该大型国际水电项目投标中突出亮点及技术优势，以及分析总结项目特点，经过深入讨论，基于以下原因，项目部决定开展BIM技术运用于该项目的投标及基本设计工作中。

(1)本项目为大型国际总包项目，投标单位众多，中标难度极大，业主及总包要求高。

(2)项目涉及专业众多，方案比选多，参与单位和人员多。

(3)项目投标及基本设计阶段周期短，需打破传统设计流程和沟通壁垒。

(4)以数字工程信息模型为载体，打破语言沟通障碍。

2.3 项目BIM应用情况

在项目投标阶段，利用BIM技术进行了多方案比选，并以BIM模型为基础开展了效果图和三维动画应用，提升了投标文件质量，促成了总包签约，加快了项目落地；在基本设计阶段系统应用BIM技术，借助无人机和GIS技术快速完成测绘工作并复核业主资料，多专业同步协调开展设计工作，随着勘测设计的深入，同步优化调整水工设计，打破了传统设计流程和沟通障碍；设计人员自主开展三维设计、研发中心提供软件，高效应用二次开发技术支持的生产模式，既保证了设计的意图的真实表达，也确保了设计成果的输出效率；应用我院数字工程生产管理系统(PDM)，在线质量控制，确保二、三维设计成果经过严格校审，确保成果质量；在国际审查中，以BIM模型为载体，提升了汇报效果和设计品质，尤其是有效的提升了第三方(国外)工程师审图的效率，减少工期风险，解决了语言沟通中的听不懂、听不清、理解不了的痛点，使工程师之间能够使用简单词汇进行交流，避免了沟通中的理解偏差，能够快速应对专家的评审意见，全方面提升应对的时效性；以数字工程平台为基础，打造设计数据安全管理平台，集数字模型、报告和图纸为一体，实现项目文件在线管理。

2.4 项目BIM应用特点及应用价值

(1)系统应用BIM技术，实现多专业同步协调设计，提升了设计效率和成果输出质量，如图1所示。

(2)充分发挥BIM技术优势，突破设计瓶颈，打破传统设计流程和沟通障碍，快速验证方案可实施性，提升设计成果品质，如图2所示。

(3)以BIM模型为载体，解决国际项目语言沟通中的听不懂、听不清、理解不了的痛点，使工程师之间能够使用简单词汇进行交流，避免了沟通中的理解偏差，如图3所示。

(4)二、三维设计成果经过在线数字工程管理平台(PDM)校审，保证设计成果质量，如图4所示。

(5)运用先进的BIM设计技术，为中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司赢得此次标段，开拓了国际市场，提升了国际竞争力。

2.5 主要成果

(1)投标阶段，多方案设计比选，快速验证方案的可行性，如图5所示。

(2)投标阶段，BIM设计成果输出，提升设计品质，如图6所示。

(3)基本设计阶段，无人机航拍+GIS运用，快速复核业主资料，如图7所示。

(4)基本设计阶段，随着地质勘测深入，不断调整地质模型，同步更新水工模型，如图8所示。

(5)基本设计阶段，借助我院自主开发软件，快速进行工程量计算和更新，如图9所示。

(6)数字工程生产管理平台(PDM)，在线管理校审流程，严控设计质量，如图10所示。

(7)打造设计数据安全管理平台，集数字模型、报告和图纸为一体，实现项目文件在线管理，如图11所示。

图1 多专业在线协同设计

图2 突破设计瓶颈

图3 打破语言沟通障碍

图4 保证设计成果质量

图5 项目特点

图6 项目三维彩图

图7 测绘专业BIM运用

图8 地质专业BIM运用

图9 水工专业工程量累积曲线提取

图10 PDM平台质量管控

图11 BIM数据安全管理平台

2.6 BIM技术应用效益及创新

2.6.1应用效益

开拓国际市场——BIM技术的运用，展示中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司设计水平，提升在国际项目中影响力，开拓了国际市场，促进了总包协议的签订，并赢得此标段。

提高设计效率——多专业协同设计节约了专业间配合和沟通时间，利用无人机航拍和GIS技术，快速复核了业主提供的设计资料，以及设备及元器件库、自主开发软件的应用，提高综合设计效率40%。

提高产品质量——多专业协同设计、碰撞检查和三维校审减少设计错误80%，BIM模型的直观性促进了设计方案的最优解。

提高服务质量——BIM模型、效果图、三维动画、数字展示、审查汇报等方面得到了各方的赞誉，促进了设计方案的快速落地实施。

提高核心竞争力——本项目的BIM技术应用，进一步增强了设计院的综合竞争力，为国际水电业务提供了BIM设计解决方案。

2.6.2应用创新

摸索出一套完整的大型国际项目BIM设计流程管理模式，以及积累了BIM模型标准化运用经验，能快速提升设计效率和质量，为国际项目沟通顺畅提供了强有力的支持。

3 结语

(1)BIM技术在工程设计中的角色，不是简单的创建三维模型，而是要践行将设计师从重复性劳动中解放出来、提升设计效率和质量的理念。要将BIM的技术研发和BIM技术应用紧密结合，在项目应用中发现需求，在开发中不断完善BIM解决方案、提高设计效率和质量。

(2)建模方案的标准化、规范化提升设计效率的重要途径之一，凡事预则立，不预则废。项目开展三维设计之前，执行统一的建模方法、建模精度，无论对设计建模效率，还是校核审模效率，以及最终的用模效率，均可做到有效提升。

(3)与国内设计项目对比，国际项目由于认知观念上的不一致，设计审批更为严苛，以及非母语交流环境的偏差，更需要设计对多个方案进行全面、直观呈现，进而促进设计方案通过评审。BIM技术正是能够有效解决国际项目设计存在的这些痛点，解放生产力，减少沟通障碍。