程 江,王 斌,張 騰

(中鐵一局市政環(huán)保工程有限公司，甘肅 蘭州 730050)

1 工程概況

西朗污水處理廠二期工程位于廣州市荔灣區(qū)花地大道南與花地河漁尾大橋交叉口東南角。工程總平面示意見圖1。

圖1 工程總平面示意

西朗污水處理廠二期工程規(guī)模為30萬m3/d，總變化系數(shù)Kz=1.3。新建粗格柵及污水提升泵房、細(xì)格柵曝氣沉砂池及精細(xì)格柵、生化池、MBR膜池及清洗間、接觸消毒池、出水提升泵房、計(jì)量渠、排空泵房、污泥脫水與干化車間、鼓風(fēng)機(jī)房、加氯及除磷加藥間，在線監(jiān)測(cè)用房(進(jìn)、出水)，門衛(wèi)室、地面值班室、高壓電房、機(jī)修倉(cāng)庫(kù)等。西朗廠二期為地埋式污水處理廠，廠區(qū)總平面布置分為地面層、地下負(fù)一層和地下負(fù)二層三個(gè)部分。污水廠采用全地埋方式布置，地下主體構(gòu)筑物采用整體基坑開挖，基坑開挖深度大部分為16.8 m(東南角部位置坑中坑開挖深度為22.95 m)，基坑開挖范圍為239.7 m×193.7 m。

2 BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用模式

2.1 施工現(xiàn)場(chǎng)臨建場(chǎng)地規(guī)劃

項(xiàng)目施工由于在鬧市區(qū)，場(chǎng)地較為狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜，合理的場(chǎng)地布置是保障施工部署的前提。利用BIM軟件將施工現(xiàn)場(chǎng)和項(xiàng)目部臨建設(shè)施進(jìn)行信息化建模，從直觀、高效的角度進(jìn)行規(guī)劃布置。通過利用BIM技術(shù)[1]創(chuàng)建的場(chǎng)地三維布置模型，可對(duì)施工平面組織、材料堆場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)建筑及運(yùn)輸通道進(jìn)行模擬，調(diào)整施工機(jī)械的安排，使現(xiàn)場(chǎng)布置更加合理。施工現(xiàn)場(chǎng)布置效果示意見圖2，施工項(xiàng)目部布置效果示意見圖3。

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)布效果示意

圖3 項(xiàng)目部補(bǔ)助效果示意

2.2 三維地質(zhì)模型及邊坡受力分析

本工程基坑面積約23 500 m2，地下箱體基槽開挖深度約14.6～18.5 m，地質(zhì)條件復(fù)雜，在土方量計(jì)算方面是一大難題，利用BIM技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CIVIL 3D生成曲面，按地質(zhì)情況分層建立地質(zhì)模型，采用三角網(wǎng)法進(jìn)行土方量計(jì)算[2]，準(zhǔn)確率達(dá)到97%以上。為保證進(jìn)出基坑通道安全，對(duì)通道邊坡應(yīng)用邁達(dá)斯軟件進(jìn)行受力分析，確?；邮┕ぐ踩５刭|(zhì)模型邊坡穩(wěn)定性分析見圖4，安全穩(wěn)定性分析見圖5，最大位移分析見圖6。

圖4 SRM邊坡穩(wěn)定性分析示意

圖5 安全穩(wěn)定系數(shù)為1.29示意

圖6 最大位移值為11.5 cm示意

2.3 BIM模型創(chuàng)建

在項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，根據(jù)甲方提供的項(xiàng)目施工藍(lán)圖(電子圖紙)，完成本項(xiàng)目支護(hù)結(jié)構(gòu)、主體結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝部分BIM模型的創(chuàng)建，基坑支護(hù)及主體結(jié)構(gòu)模型整合效果示意見圖7；在項(xiàng)目施工過程中，根據(jù)項(xiàng)目變更圖紙及實(shí)體對(duì)BIM模型進(jìn)行維護(hù)完善；在項(xiàng)目竣工時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)體，完成項(xiàng)目BIM機(jī)電管綜調(diào)試優(yōu)化模型(見圖8)[3]。

圖7 基坑支護(hù)及主體結(jié)構(gòu)模型整合效果示意

圖8 機(jī)電管線優(yōu)化模型效果示意

2.4 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

在項(xiàng)目實(shí)施過程匯總，主要完成以下幾項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)。

1)圖紙問題報(bào)告：在建模過程中對(duì)設(shè)計(jì)院提供圖紙進(jìn)行審閱，檢查圖紙問題，并整理形成問題報(bào)告(見圖9)，輔助技術(shù)總工進(jìn)行圖紙會(huì)審。

(1)

2)主體碰撞檢測(cè)：利用創(chuàng)建的BIM模型，對(duì)項(xiàng)目主體、機(jī)電管線進(jìn)行檢測(cè)，分析主體、機(jī)電管線部分碰撞沖突，并形成碰撞分析報(bào)告(見圖10)；結(jié)合本工程的特點(diǎn)生成工藝與橋架、工藝自碰撞、結(jié)構(gòu)與機(jī)電、暖通與工藝、暖通與橋架、暖通自碰撞、橋架自碰撞等碰撞報(bào)告，項(xiàng)目部提前管綜優(yōu)化。

圖10 碰撞問題報(bào)告示意

3)施工場(chǎng)地三維布置：結(jié)合圖紙及現(xiàn)場(chǎng)布置、周邊環(huán)境，創(chuàng)建施工場(chǎng)地三維布置BIM模型，對(duì)場(chǎng)地布置及周邊環(huán)境進(jìn)行模擬分析，保障施工場(chǎng)地布置合理。BIM模型與周邊環(huán)境模型融合見圖11，項(xiàng)目完工地表景觀層效果見圖12。

圖11 BIM模型與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)示意

圖12 地表經(jīng)觀層效果展示示意

4)施工方案模擬：對(duì)施工中的核心施工技術(shù)方案，利用BIM技術(shù)制作三維可視化動(dòng)畫，模擬施工工藝，論證方案可行性,污水廠底板分區(qū)施工模型見圖13；并利用模擬動(dòng)畫對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員及工人進(jìn)行交底，提高交底效率及質(zhì)量，泵房設(shè)備管線優(yōu)化調(diào)整示意見圖14。

圖13 污水廠底板分區(qū)施工模擬示意

圖14 泵房設(shè)備管線優(yōu)化調(diào)整示意

5)虛擬漫游：利用創(chuàng)建的項(xiàng)目BIM模型，結(jié)合BIM漫游軟件，對(duì)項(xiàng)目整體及各區(qū)域進(jìn)行漫游，進(jìn)行可視化項(xiàng)目檢查。地表景觀層VR場(chǎng)景展示見圖15，主體結(jié)構(gòu)可視化交底見圖16。

圖15 地表經(jīng)觀層VR場(chǎng)景展示示意

圖16 主體可視化交底示意

2.5 BIM模型指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工

應(yīng)用BIM技術(shù)，通過形象化的設(shè)計(jì)減少產(chǎn)品生產(chǎn)中的問題以降低試錯(cuò)成本;通過三維化的展示以加深所有參與部門的相互了解，減少溝通成本，降低勞動(dòng)成本，提高工程質(zhì)量。利用BIM模型進(jìn)行三維技術(shù)交底，然后生成二維管道安裝圖紙資料指導(dǎo)管道現(xiàn)場(chǎng)施工。廊道交底模型示意見圖17，廊道施工后效果示意見圖18。

圖17 廊道交底模型示意

圖18 廊道施工后效果示意

2.6 BIM+新技術(shù)應(yīng)用

二維碼形成了一座溝通的橋梁，將書面與口頭的信息利用網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)到了每一個(gè)施工人員，其可多次重復(fù)掃描的優(yōu)點(diǎn)，豐富了施工管理的溝通手段，提高了現(xiàn)場(chǎng)管理的效率。利用BIM+二維碼新技術(shù)[4]將模型結(jié)合二維碼，實(shí)現(xiàn)手機(jī)操作查看模型、漫游展示。污水處理廠內(nèi)部模型展示見圖19，污水處理廠外部效果漫游二維碼見圖20。

圖19 污水處理廠內(nèi)部模型展示示意

圖20 污水處理廠外部效果漫游二維碼示意

“BIM+無人機(jī)”的融合，實(shí)現(xiàn)了將設(shè)計(jì)構(gòu)筑物鑲嵌在工程實(shí)際場(chǎng)景中的構(gòu)想，可以通過可視化方式查看過程或成果中存在的問題，從而提前進(jìn)行方案改進(jìn)和優(yōu)化?；跓o人機(jī)航拍技術(shù)，在項(xiàng)目施工進(jìn)度進(jìn)行影像資料記錄，同時(shí)通過無人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)水廠附近的建(構(gòu))筑物、車輛、行人進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。采用無人機(jī)全景技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行宣傳，提升項(xiàng)目整體形象。無人機(jī)拍攝施工現(xiàn)場(chǎng)照片如圖21。

圖21 無人機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)圖片示意

BIM+3D打印機(jī)技術(shù)，在中鐵一局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司西朗污水處理廠項(xiàng)目首次應(yīng)用，項(xiàng)目根據(jù)施工圖紙采用BIM技術(shù)對(duì)西朗污水處理廠工程建模并進(jìn)行3D打印，通過三維模型，便于現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員理解結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工工藝、安全注意事項(xiàng)等相關(guān)內(nèi)容。3D打印整體模型見圖22，3D打印V型濾池模型見圖23。

圖22 3D打印整體模型示意

圖23 3D打印 V型濾池模型示意

3 結(jié)語

在廣州西朗全地埋污水處理廠施工中應(yīng)用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)且多單位的協(xié)同作業(yè)、場(chǎng)布合理緊湊、廊道空間優(yōu)化整合、施工方案模擬對(duì)比、BIM+新技術(shù)的融合等，并為污水處理廠運(yùn)維階段的構(gòu)件信息、管線維修管理提供了有力的載體。隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用、施工管控平臺(tái)和運(yùn)維管理平臺(tái)的完善更新，BIM技術(shù)將給城市給水排水體系的信息化管理提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐，助力都市圈實(shí)現(xiàn)基于CIM的智慧城市建設(shè)。