BIM 技术在太原植物园全生命周期应用中的探讨

次晓鹏 崔建华

山西省工业设备安装集团有限公司 山西太原 030000

BIM 技术是一种建筑信息模型，它可以对工程施工过程展开实时有效的动态管理，及时发现和了解施工过程中存在的问题，促进问题的快速解决，引导过程施工技术管理工作，从而减少不必要的资金支出。采用BIM 技术，施工过程中不仅可完善施工管理工作，而且能让建筑工程获得更大的经济效益。以下主要针对BIM 技术在太原植物园项目施工过程中的具体应用进行探讨。

1 工程概况

太原植物园项目是2019 年山西省市重点工程，位于太原市晋源区太山脚下。项目采用PPP 模式建设，总投资23.55 亿元，占地2730 亩，于2016 年开工，建设期3 年，运维期11 年。该植物园是以科研为中心，集科普和游览于一体的综合性植物园。山西省工业设备安装集团有限公司承揽了园区智能化、供电、供热、供水、排水系统和能源中心机电安装工程的深化设计、施工及运维。建成后将成为周边全区旅游、景区连片的重要组成部分，对服务二青，改善当地生态具有重要意义。

2 工程的特点和管理重点、难点

2.1 施工场地环境复杂

太原植物园的新建，需要面临洗煤厂及乱石滩无数居民房的拆迁，以及500 多亩树木的砍伐工作。因此在新建过程中，既需要推进拆迁工作的顺利进行，又要保障施工生产工作有条不紊的正常运营。

2.2 工程体量大，工期紧

本工程施工土方开挖约15 万m3，管线共计45000m，且原有地下管线多，存在多条已建路段及河道，而实际安装工期仅11 个月。

2.3 能源中心功能多，空间狭小

能源中心由消防水泵房、生活水泵房、冷冻机房、锅炉房、煤表间、高压配电室、10kV 变电所和热交换机房等多个功能间组成，但建筑面积仅690m2。

2.4 交叉作业，重复开挖，隐患多

施工现场地形复杂，5 个专业交叉作业，12 个施工单位、现场500 余个劳务人员同时施工，施工界面复杂，涉及材料多，设计变更频繁，施工措施多样。

2.5 运维成本高，难度大

运维阶段消防系统、给排水系统、供暖系统、输配电系统和智能化系统功能复杂，且园区人员流量大，故障需及时排除，所需专业运维人员多、运维成本高、难度大。

3 BIM技术的实施

3.1 设计阶段优化设计

在能源中心系统的设计阶段，基于主体建筑工程和其他辅助安装工程的模型，可以进一步具体优化机电系统设备的安装位置和管线连接路径，生成准确的相关工程量。并检查机房之间预留管道等相关专业接口是否保留，位置空间是否干扰，是否有系统设计缺失项目等，进一步优化每个专业设计。

3.2 施工进度模拟

本项目将制定的进度计划与Revit 三维模型关联，通过三维动态模拟来审核进度计划和施工工序制定的合理性，得出最合理的总体进度计划，完善总体管理思路。

3.3 可视化三维质量交底

本项目将BIM 技术与样板引路工程相结合，通过BIM 模型进行可视化交底，更加科学、直观地弥补了传统交底方式的不足。通过虚拟样板既可以让施工作业人员明白施工作业要点和质量标准，又可以让管理人员掌握过程管理的关键点和验收的质量标准。

3.4 BIM信息化安全管理平台

对于安全管理，按照三个阶段来实施应用：

（1）事前，制定安全问题分类和常见问题描述字段；

（2）事中，安全人员通过手机端app 采集问题，现场人员整改，并及时进行问题反馈；

（3）事后，以BIM 信息化安全管理平台数据为基础，召开安全例会总结施工过程中的问题，增强安全管理措施。

4 BIM的应用点

4.1 能源中心机电装配式施工

太原植物园项目能源中心空间狭小，锅炉房占地334m2，冷冻机房占地260m2，高度6m。其中锅炉房共计4台锅炉，2 台分集水器，4 台换热器，11 台水泵，2 台稳压罐；冷冻机房共计2 台螺杆机组，4 台冷却塔，6 台水泵，2台稳压罐，2 台加药装置。锅炉房共计手动蝶阀50 个，电动二通调节阀29 个；冷冻机房共计手动蝶阀32 个，电动二通调节阀18 个。共计设备39 台，阀门129 个。

4.1.1 BIM 深化设计

通过BIM 建模对能源中心整体布局进行重新优化，对设备布置、管线走向、标高控制、配套设施、单体框架和零构件等高精度模型进行建模，生成各工序流程时间表，精确指导场内预制、场外运输、装配施工等各个环节。利用三维可视化虚拟施工，有效检测碰撞，减少返工。各模块间长距离管道合理分段，采用法兰连接，便于场外预制和场内组装。

4.1.2 BIM 预制加工

管道预制采用高精度机床完成下料切割、坡口加工；采用焊接机器人完成焊接打底、填充和盖面全部作业工序；对单体模块内阀门、管段、支架、泵体最大限度集成，导入模型后统一分类和编码，有效节省空间，降低现场组对能耗。

4.1.3 BIM 现场装配

利用BIM 模型拆解，将框架分解下料，加工成型的管段及阀门按照BIM 设计图依次装入拼接好的单体框架内，在加工区完成一个单元模块的完整拼装；单体模块由里到外顺序依次精准就位在设备基础上；管排整体利用多组倒链提升，通过BIM 管段编号，三维施工模拟，优选最佳管排安装顺序，完成机房管道整体提升组对及法兰盘拼接。图1 为现场单体模块。

图1 现场单体模块

4.1.4 物料状态跟踪

经深化设计后形成图纸，包括综合布置图、设备布置图、模块预制加工图、管段预制加工图和支吊架预制加工图。在每张图纸的制作中，采用自主研发的二维码计算系统进行图纸二维码的制作追溯，提高现场管理人员的图纸交底和装配工人查询的效率。

4.2 智慧工地BIM应用

智慧工地管控平台搭建在集团BIM 平台的数据之上，集成了劳务实名制管理、物联网管理、环境监测、远程监控、物料验收和安全质量管理。系统以BIM 引擎为核心，将能源中心模型、园区地形地貌模型、视频摄像头、扬尘监测等组成完整三维模型后轻量化处理，实时输出到BIM 平台，实现设备运行数据无缝相连。管理人员在BIM轻量化模型中可清晰地查看各部位的进度和安全质量信息，实现高效交互。图2 为智慧工地平台图。

图2 智慧工地平台

4.3 运营维保BIM应用

4.3.1 设备故障监测

对不同的监测设备，可接收其主动推送的报警信息，或设定报警阈值，根据实时信息实现分级报警。在报警事件发生后，系统将自动定位到报警设备所在位置，相关设备高亮显示，单击后显示报警设备的基本信息、历史维护维修信息和处置预案信息等，方便工作人员高效地进行事故处理。

4.3.2 备品备件管理

通过设立备件台账可对建筑重要备品、备件及日常设备的运维管理功能进行整合，提供了包括备件台账、备件模型和备件参数等各种功能。通过编码可查询设备数量、模型数据和备件的各种数据。

4.3.3 模型管理系统

通过模型管理系统可查询各个系统的模型，熟悉系统配置，追溯原始数据。主要模型包括能源中心、室外管网、冷却塔系统和消防泵房等。

4.3.4 能源管理系统

通过能源管理系统能够在三维可视化场景中，直观显示各设备的运行状态（图3）。实时显示温度、压力、流量、电流和电压等参数，并保存在数据库中，以备随时查询并可打印导出。这不仅仅是一个能源管理的信息化平台，更是一种先进的管理模式。

图3 植物园BIM能源管理运维平台

4.4 绿色施工管理

施工道路四周合理设置喷淋降尘装置。为控制粉尘及气体排放，土方施工扬尘≤1.5m，项目利用BIM 技术对喷淋设备进行预排布，以达到最大化降降尘目的。喷洒主管为DN50，支管为DN15，控制阀门使用DN15 球阀，根据每个喷头喷洒路面的范围，并通过BIM 模型模拟出最优喷淋方案。每间距5m 设计1 个降尘喷洒头，基坑四周根据道路周长设置支管，分双供水系统控制管道压力及水量。传统的施工工地临时道路降尘均采用人工洒水的方法进行，管口出水量不好控制，且50%以上的水流淌出了道路，浪费大量的水资源。本工程喷淋降尘除了利用地下水，还运用了BIM 技术对喷淋效果进行模拟，保证现场整洁卫生、无扬尘，取得了良好的环保和经济效益。

5 结语

BIM 技术在太原植物园项目中全生命周期的充分应用，对项目在过程精细化管理、如期高质量交付、后期稳定高效运维起到了决定性作用。同时也为山西安装集团公司在BIM 人才培养、BIM 技术推广、BIM 成果转换、BIM技术总结起到了良好示范作用，也为国内同类型公共园区项目从设计到施工再到运维提供了有价值的数据和可推广的案例。