BIM技术在地埋式污水处理厂全生命周期的应用

李永龙

（合肥胡大郢国祯污水处理有限公司，安徽 合肥 230000）

水资源是生命源泉，如果水资源被污染，在影响人类生命健康的同时甚至会发生严重的公共卫生事件，随着经济水平的提升，群众更重视生活质量，对水资源的保护项目投资在不断增加，所以污水处理的标准也是随之增高。将BIM技术应用于地埋式污水处理厂全生命周期，可以从更多角度展开设计，具备着可视性、模拟性、整合性等，可以明显提升工程质量缩减工程建设周期。

1 BIM技术

BIM技术也是建筑信息模型，将三维数字技术作为基础，将建筑工程项目中不同阶段的数据整合在一起，把工程项目全生命周期用数字化的方式描述出来，可以应用于工程设计阶段、施工阶段、运营阶段、管理阶段等。该技术具备可视化以及较强的可协调性、较强的模拟性，还包含着传统的二维设计以及三维虚拟技术。在工程中充分应用BIM技术就可以实现，获取三维视图、协同设计、提升工程速度、保证工程的精度、避免浪费材料、通过建模实现虚拟施工、精细化管理投入资金。BIM技术在发达国家已经广泛应用，我国也有很多建筑设计院应用该技术。防止污染生态环境。在医院、风景区、工厂、生活小区更适合建设地埋式污水处理厂，因为其占地面积小，在后期维修保养中也更便捷。地埋式污水处理厂顾名思义就是埋在地表以下，这样可以有效节省物理空间，地表以上的区域可以用于其他。还有生化池应用的生物接触氧化法填料体积负荷相对较低，在运行的时候会产生一定污泥，每隔三个月就需要进行一次排泥作业。污水处理设备系统安装有电气控制系统以及设备故障报警系统，这些系统都是全自动化，工作期间不需要安排人工专门管理，只要定期维修保养即可。然而这种全地埋式污水处理厂需要投入较高的资金，其施工周期较长。产生污泥的周期也比较长，还需要从地下向地面上运输，需要设置专门的运输途径。在设计的时候要充分考虑操作层消防分区问题，从整体上讲，地埋式污水处理厂具备节约资源、污染环境少等特征。

2 地埋式污水处理厂特征

地埋式污水处理厂就是为了提升人们的生活质量，深度保护环境，建设地埋式污水处理厂的目标就是有效处理生活中制造的污水以及工业排放的废水，保证在处理污水以后，排放可以达到国家要求的规范，

3 当前BIM技术在地埋式污水处理厂设计中存在的问题

3.1 缺乏专业性人才

当前建筑企业从事设计行业的工作人员界限比较明显，BIM人员基本上都是从多个专业的二维设计人员中抽调工作的，但是需要明确的是CAD转向BIM还需要一定的技术支持以及发展时间，还有复杂模型的创建对设计师掌握的基本功以及工作能力有严格的要求，另外计算机专业人员还要明确污水厂的设计，否则难以实现BIM全周期设计。因此当地城市可以考虑与高校合作，将BIM添加在日常课程中，不断增加BIM教学力度，力求培养拥有理论知识、实践知识负荷型人才。

3.2 缺乏构件库

其实BIM技术最开始是在建筑领域中应用，建筑结构专业的构件库比较完善，然而将其应用于污水厂工艺设备构建中还是相对缺乏，依然需要设计人员花费大量时间优化、升级、完善设备构件库。不同企业创建的构件库存在很大的差异，其建模水平也是良莠不齐，没有统一的标准，因此说还需要构建一套完善的污水厂设备构建库建模规范，切实实现行业之间的数据互通以及共享数据资料。

3.3 技术停滞于表层

目前阶段，BIM技术在污水厂还局限于管线碰撞的检查以及统计工程量等基础工作中，缺乏深入挖掘信息资料。可以考虑应用Ecotect、CandnaA软件分析污水处理厂的采光、通风除臭、噪声模拟作业等，同时还可以采用Biowin软件仿真模拟不同工艺条件。将BIM技术与CFD模拟软件相结合，深入分析污水处理厂构筑物中污水的流态以及水质的变化情况，不断优化设计参数，提升污水处理质量。

3.4 出图效率弱化

污水处理厂的工作效率以及工作质量、技术都存在很大的差异性，构筑物的尺寸也是大小不一，建设的单体模型不能实现再次利用，因此在遇到新项目的时候，就需要重新建模，这样就会影响工程建设的速度。我国应用BIM技术的程度还是相对较低，标注以及图例这样二维表达方式还没有达到国家的要求，Revit虽然三维模型的表达成效比较理想，传统CAD出图效率相对弱化，因此需要将Revit模型生成的平面图以及剖面导出二维图纸，然后经过CAD不断优化再出图。可以深入研究Revit、BIM软件的开发以及应用，满足我国出图的标准。然后应用Dynamo等参数化手段调整污水厂建筑物的尺寸，达到快速建模以及模型复用的目的。

4 BIM技术在地埋式污水处理厂全生命周期的应用

4.1 科学规划场地

如果说项目的建筑地址位于闹市区，且物理空间有限，周围的环境、人文水文条件非常复杂，这个时候科学规划场地就成为施工的基础工作，应用BIM技术对施工现场以及项目部临建设备进行信息化建模作业，这样可以直观且深入地进行三维布置模型作业，模拟施工平面组织以及材料的储存、现场临时建筑、运输途径等，优化安排施工机械，合理布置施工现场。

4.2 充分分析三维地质模型以及边坡受力

如果工程基坑面积比较大，地下箱体基槽开挖的深度就在17 m左右，因此计量土方就是一个难题，应用BIM技术可以将现场采集到的数据导入在CIVIL3D中生成曲面，根据地质情况分层建立地质模型，然后应用三角网计算土方量，提升准确率，为进出基坑通道的安全提供保证，应用迈达斯软件可以分析通道边坡的受力情况，保证安全施工。

4.3 构建设计规则

BIM技术就是以建筑工程为基础进行开发应用，但是给排水工程就是其中关键性的项目，从获取的成果以及工程语言方面讲，和其他类型的建筑工程相对比，这个工程具备独特的特点。可以有效推广BIM设计，但是需要建立给排水专业的设计规则，切实增加BIM设计的效果以及质量。构建期间，需要充分考虑相应的BIM设计规则，比如说污水处理厂设备图库、涂层命名等。

4.4 综合管线排布

构建碰撞检查以及优化调整是综合管线排布的核心内容，在确定设计图纸以后，及时检查设计图纸以及施工图纸，然后将参与方都聚集在一起，分析系统构建在空间排布位置的可行性以及有效性，然后审核以及纠正管线、构建比较集中的空间以及出现碰撞概率较大的空间。参考碰撞的性质，可以将碰撞分成硬性碰撞以及软性碰撞两种。硬性碰撞就是两个实体构建在空间位置上交叉，这是在建设工程中最常见的一种碰撞形式。出现这种碰撞的主要因素就是工程设计与不同专业设计部门是同时工作，因此在设计信息交互的时候就形成漏洞，在整合模型的时候会出现硬性碰撞。至于软性碰撞出现的几率小于硬性碰撞出现的几率，其实两个构建的实体并没有交互，而因为距离比较小，没有达到操作空间要求，在管线相对密集的管道中容易出现软性碰撞的情况，受空间影响，增加后期安装的难度。将BIM技术应用其中就是为了检查硬性碰撞。

4.5 团队协同设计

设计地埋式污水处理厂的时候，经过将不同专业的设计师集中在一起，协同设计以及审核设计图纸。协同设计可以打破时间与空间的壁垒，将项目组成员通过BIM服务器相联系，实现不同设计人之间共享资料图纸，防止出现个人修改不能将真实问题反映出来的情况。BIM技术将信息融入模型中，跨专业读取信息资料，通过多人的协同设计，还是要有完善的设计规则保证协同设计工作中防止有人修改工作内容。应用该软件可以设置保存以及释放，给不同层次的设计师设置对应的权限，保证协同设计工作中设计规则的完整性。

4.6 管理资料

现在工作对建筑工程资料的管理要求是越来越高，且工程文档资料都非常繁琐，甚至没有进行分类整理，应用BIM技术可以优化资料管理的有效性，这样档案电子化管理可以规范项目工作的管理制度。有了BIM技术以及大数据技术做基础，可以将各种类型的资料整合起来，完整保存信息内容。

4.7 提升设计质量降低工程造价

地埋式污水处理厂的设计专业性非常强，但是会因为设计人员理念的差异，在设计的时候存在矛盾，但是二维设计图纸不能将建设以及应用中可能出现的设计问题表现出来，应用BIM技术的整合数据、构建三维立体模型仿真模拟污水处理厂建设规程。模型模拟运行的时候，会发现设计方案存在的问题，出现返工的情况。BIM技术具备自动提供工程量的功能，自动统计以及精准计算造价，不断降低投入的人力成本。

4.8 采购设备

地埋式污水处理厂需要购买专业的设备，等建模以后，标注每台设备以及生成二维码，然后将有关的二维码信息发送给设备的厂家，这样设备厂商可以将二维码标注在设备包装箱以及设备本体最明显的部位。等设备进场进行质量验收以及安装之后，可以经过类似质量验收的程序在协同管理系统中有效完成。负责采购的工作人员应用协同管理系统中的BIM模型构建信息统计，控制施工过程中用料以及造价，快速获取过程中实物的数量。与进度计划模块联动起来，编制采购计划、保证数据信息的准确性，防止管道辅助材料超供以及浪费资源的情况提供参考。

4.9 三维展示设计成果

三维视图下的设计成果就是负责施工方以及业主提供工程项目的虚拟展示，更直观且准确的展示设计的用意。通过总结工作经验可以看出，直接展示三维模型会占用大量的内存，导致运行补流程，当然也具有一定的优势就是信息的全覆盖。因为三维动画前期制作比较复杂，但是可以直观表示设计理念，比较适合展示投标以及汇报中的总体成绩。三维漫游信息未覆盖，占用系统内存较少，不需要另外安装专业的三维设计软件，只要有计算机，就可以打开图纸，但是内部模型不可随意编辑，这样可以保护知识产权，分析成果细节，把设计结果传输给对方。部分人将BIM三维模型和效果图混淆，但是两者是独立存在的个体，BIM模式就是工程设计师构建，重点就是将建筑的功能以及结构表述清楚；至于效果图则是注重建筑物的外表，应用BIM技术可以更细化展示设计细节。

4.10 优化支吊架

可以用BIM技术直接剖切支吊架端面，参考管线综合优化之后的排布方式，确定支吊架样式同时进行三维设置。考虑安全性以及符合型，审核支吊架以及管线相结合之后进行科学布置。在施工交底之后，明确管线以及支吊架施工的安全性，经过优化设计支吊架，明确综合管线布置与支吊架布置的协同性，对项目的实际推进与工程质量的提升有一定的贡献。

4.11 确认预留预埋孔洞

在地埋式污水处理厂项目中，因为其规模比较大、需要预留预埋孔洞比较多、受水力学影响结构比较复杂，因此对精度有很高的要求。应用BIM技术可以实现平面与三维的联动，将墙体、楼板预留孔洞位置、大小有更详细的现实，可以直观指导施工人员进行孔洞预留以及预埋作业，在有效提升效率的同时避免出现错误、遗漏、碰撞等问题，可以节约施工投入资金以及减少施工周期。

5 结语

综上所述，在工程建设中应用BIM技术已经成为建筑行业跟上时代潮流发展的一个趋势，将BIM技术应用于污水处理厂，可以构建建筑工程信息数据的三维模型，基于此应用全生命周期的BIM技术应用，通过应用该技术可以提升项目的质量、提升施工效率、缩减施工周期等，可以为建筑工程项目的参与方提供共享信息平台，不断增强质量安全的监管力度。