吳圓 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)第六設(shè)計(jì)院有限公司

1 前言

BIM全稱Building Information Modeling，意為“建筑信息模型”，是通過對計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)建的一種方便傳遞和共享建筑信息的模型。BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用于市政施工和建筑施工等領(lǐng)域，發(fā)揮了成本控制、協(xié)同管理等方面的巨大優(yōu)勢，極大提升了管理水平、施工效率，并有效減少了因返工造成的資源浪費(fèi)[1]。本文就BIM技術(shù)在泵站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析討論，以期為BIM廣泛應(yīng)用于泵站設(shè)計(jì)提供參考。

2 BIM技術(shù)在泵站設(shè)計(jì)中的管理應(yīng)用

BIM技術(shù)在泵站設(shè)計(jì)中的管理應(yīng)用，體現(xiàn)在泵站設(shè)計(jì)的整個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等各個(gè)階段，在泵站設(shè)計(jì)的全流程中，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)工程信息的無損傳遞，項(xiàng)目各方之間可以通過信息共享實(shí)現(xiàn)更為便捷的協(xié)同工作。BIM應(yīng)用在泵站設(shè)計(jì)全生命周期的信息管理過程中，其構(gòu)建架構(gòu)包括了數(shù)據(jù)層、模型層、功能層。

BIM的數(shù)據(jù)層包含了泵站設(shè)計(jì)和建設(shè)各個(gè)階段的信息，是存儲信息的數(shù)據(jù)庫，并且能夠?qū)崿F(xiàn)模型內(nèi)的信息交換。即BIM的數(shù)據(jù)層包括了數(shù)據(jù)存儲、交換和應(yīng)用等功能。

BIM的模型層是數(shù)據(jù)層之上的信息承載體，模型層的設(shè)計(jì)是為了解決不同工程應(yīng)用中對數(shù)據(jù)的需求，是將數(shù)據(jù)層中的信息進(jìn)行整理和集成，在確保信息有序性的基礎(chǔ)上搭建覆蓋全周期的信息模型。BIM的模型層是BIM技術(shù)能夠在項(xiàng)目中發(fā)揮協(xié)同作用的核心。

BIM的功能層是實(shí)際應(yīng)用中涉及的各個(gè)功能模塊，需要滿足不同應(yīng)用場景的不同需要。BIM的功能層是通過對從不同專業(yè)收集到的不同信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和分析，將已完成的分析結(jié)果再反饋給各個(gè)專業(yè)人員。不同專業(yè)人員的系統(tǒng)中可以應(yīng)用的模塊有所不同，如泵站運(yùn)營管理人員所能接觸到的功能模塊通常會包括設(shè)備管理模塊、空間管理模塊、用戶管理模塊等。

將BIM技術(shù)應(yīng)用在泵站的設(shè)計(jì)管理中，能夠有效解決當(dāng)前管理中存在的大多數(shù)問題，進(jìn)而推動泵站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行效率明顯提升，實(shí)現(xiàn)緩解我國水資源壓力的目的，并切實(shí)提高水資源利用率。

3 BIM技術(shù)在項(xiàng)目投標(biāo)階段的應(yīng)用

3.1 建立BIM模型

根據(jù)招標(biāo)文件中提供的相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，由BIM技術(shù)人員集合施工管理技術(shù)的應(yīng)用建立泵站的三維設(shè)計(jì)模型。該階段設(shè)計(jì)的三維建設(shè)模型需要結(jié)合施工工藝，并采用參數(shù)化的組構(gòu)件，構(gòu)件中包含的信息主要有詳細(xì)的工程量和材質(zhì)等。

3.2 應(yīng)用BIM模型

在BIM模型建立后，要依據(jù)模型做3D漫游展示，向全體制作標(biāo)書的人員進(jìn)行整體和部分效果的展示，讓大家在制作標(biāo)書前能對項(xiàng)目有較為清晰的認(rèn)識，避免了因不同人對設(shè)計(jì)圖紙理解的不同造成的分歧，大大提高了工作效率，并且通過對各種信息的實(shí)時(shí)查看，降低了標(biāo)書制作過程中出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性[2]。在泵站設(shè)計(jì)過程中，對主要工程量的校對核查，能夠幫助規(guī)劃施工工作，BIM技術(shù)的應(yīng)用還能夠設(shè)計(jì)滿足招標(biāo)需求的總體施工圖，并輔助施工方案的編制，合理安排資金和人力計(jì)劃。

4 BIM技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的應(yīng)用

4.1 模擬施工現(xiàn)場總體布置

虛擬施工管理是BIM技術(shù)在施工準(zhǔn)備階段的主要應(yīng)用方式，可以根據(jù)具體的現(xiàn)場施工信息進(jìn)行場地布置、專項(xiàng)施工方案的設(shè)計(jì)，并能夠展示關(guān)鍵工藝，模擬裝修效果。泵站的施工準(zhǔn)備階段要對其總體布置進(jìn)行模擬，包括生產(chǎn)臨時(shí)建筑和生活臨時(shí)建筑，在優(yōu)化方案并最終確定后再開始實(shí)際布置[3]。

4.2 優(yōu)化施工方案

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際工作情況，對施工方案中的重點(diǎn)部位進(jìn)行優(yōu)化，如泵站設(shè)計(jì)中的分層澆筑方案，經(jīng)過不斷的模擬優(yōu)化調(diào)整，最終確定的施工方案是相對最優(yōu)的。如圖1的項(xiàng)目所示，張馬泵站工程是上海市外圍的骨干泵站，在設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)滿足排澇和引水調(diào)度的雙向功能，其泵站規(guī)模為大（2）型，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)有效提高了效率并節(jié)約了項(xiàng)目成本。圖2為上海市在黃浦江上游水源地建設(shè)的金澤水庫工程項(xiàng)目，需要達(dá)到取水速度60m3/s的設(shè)計(jì)規(guī)模，應(yīng)用BIM技術(shù)有效提高了項(xiàng)目的供水安全保障。

圖1 上海張馬泵站工程中的BIM技術(shù)應(yīng)用

圖2 上海金澤水庫泵站工程中的BIM技術(shù)應(yīng)用

5 BIM技術(shù)在施工建設(shè)階段的應(yīng)用

5.1 指導(dǎo)施工

在施工準(zhǔn)備階段完成了對最優(yōu)方案的確定，在施工建設(shè)階段通過4D模擬向全體參與施工建設(shè)的工作人員展示方案，幫助其形成對項(xiàng)目方案的理解，按照模型完成實(shí)體項(xiàng)目的建造。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠讓整個(gè)項(xiàng)目的施工全過程可控，通過技術(shù)交底指導(dǎo)施工。在泵站設(shè)計(jì)中，需要模擬搭建BIM鋼筋模型，以便工人理解和查看具體的鋼筋尺寸和位置，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)有效避免了返工情況的出現(xiàn)。

5.2 進(jìn)度管理

BIM技術(shù)應(yīng)用在泵站設(shè)計(jì)中，能夠輔助項(xiàng)目進(jìn)度管理。可以根據(jù)制定的項(xiàng)目施工進(jìn)度計(jì)劃，將資金準(zhǔn)備、人員安排、材料采購等事項(xiàng)提前進(jìn)行準(zhǔn)備，在保證施工進(jìn)度和施工效率的同時(shí)，減少了因預(yù)判差誤導(dǎo)致的資源浪費(fèi)。BIM的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的驗(yàn)收方式，可以分階段進(jìn)行數(shù)字化驗(yàn)收，存儲相關(guān)資料和數(shù)據(jù)至服務(wù)器，進(jìn)行統(tǒng)一的留存和管理。將實(shí)際的進(jìn)度情況與BIM模型中模擬的進(jìn)度進(jìn)行比較，找到出現(xiàn)差距的原因并制定相應(yīng)的措施加以控制。

5.3 成本管理

及時(shí)上傳BIM模型中時(shí)間和成本等建設(shè)信息，可以為成本分析提供真實(shí)的數(shù)據(jù)支持，成本的核算不是一成不變的，要根據(jù)工程實(shí)際的進(jìn)展情況做出更新和調(diào)整，資料匯總的及時(shí)性十分重要。運(yùn)用BIM技術(shù)建立5D模型可以進(jìn)一步細(xì)化工程量，精細(xì)分析項(xiàng)目的成本，及時(shí)計(jì)算出施工成本與項(xiàng)目清單中單價(jià)的對應(yīng)關(guān)系，對施工進(jìn)度進(jìn)行成本動態(tài)和精細(xì)化管理。

5.4 質(zhì)量管理

BIM模型具有可視化特征，應(yīng)用在施工開始前能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)κ┕み^程中可能遇到的問題加以規(guī)避[4]。將BIM模型應(yīng)用于質(zhì)量管理，結(jié)合質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)可以使施工過程中工程質(zhì)量控制的要點(diǎn)更加清晰，將BIM模型與現(xiàn)場施工情況做對比，可以更嚴(yán)格地把控工程質(zhì)量。在施工過程中要如實(shí)在BIM模型中記錄外購構(gòu)件相關(guān)信息，并及時(shí)上傳實(shí)體項(xiàng)目的相關(guān)信息保證項(xiàng)目可以追溯。

5.5 安全管理

將BIM技術(shù)應(yīng)用在泵站設(shè)計(jì)中，能夠監(jiān)控施工中的風(fēng)險(xiǎn)，以二維碼的形式進(jìn)行公示，方便隨時(shí)查閱。管理人員可以通過移動端設(shè)備及時(shí)記錄施工現(xiàn)場的情況并加以取證反饋，讓整個(gè)施工過程處于受監(jiān)管狀態(tài)，方便進(jìn)行數(shù)字化管理。BIM技術(shù)還可以與VR技術(shù)相結(jié)合，更好地進(jìn)行項(xiàng)目安全管理[5]。泵站設(shè)計(jì)項(xiàng)目屬于水利工程建筑，常存在體量大、面積小、周期短、任務(wù)重、分包多等情況，加大了管理難度，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的可視化管理，可以輔助項(xiàng)目高效、安全地開展施工工作，并能夠及時(shí)解決施工中遇到的問題。

6 結(jié)束語

按照國家水利部門對水利工程建設(shè)提出的要求，我國的水利項(xiàng)目在建設(shè)時(shí)面臨著短板明顯和監(jiān)管不足的問題，尤其體現(xiàn)在信息化水平不高上，對水利工程進(jìn)行信息化建設(shè)改造是我國水利工程面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。BIM是當(dāng)前可應(yīng)用的較好的信息技術(shù)手段，隨著BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，并通過與其他先進(jìn)技術(shù)的集成，在水利建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮出了更大的價(jià)值，極大推動了整個(gè)水利行業(yè)的發(fā)展，并為智慧水利工程的開展創(chuàng)造了更多可能。針對當(dāng)前我國水利工程行業(yè)整體存在數(shù)字化和信息化水平不足的問題，本文提出將BIM技術(shù)應(yīng)用到泵站設(shè)計(jì)中，希望能以泵站的設(shè)計(jì)應(yīng)用為整個(gè)行業(yè)的信息化和智慧化水平提升提供借鑒。