張志彪 許亞強 田 鵬 陳思宇

（中信清水入江（武漢）投資建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430200）

我國社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市化率不斷提升，大量基礎(chǔ)設(shè)施項目的持續(xù)投入，在帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的同時，也給區(qū)域水環(huán)境帶來巨大的壓力。為實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，保護水體水質(zhì)生態(tài)環(huán)境尤為重要。增加污水處理廠的處理規(guī)模、改善污水處理技術(shù)工藝是解決該問題的最佳途徑。以AutoCAD為主體、以工程圖紙為核心的設(shè)計施工管理模式無法滿足高度復(fù)雜化的污水處理工程的要求，急需尋找新的技術(shù)方法，取得新的進展。BIM技術(shù)的引入為解決這些問題提供了新的方向[1-3]。

文章以武漢市清水入江污水處理廠項目為例，詳細論述了BIM技術(shù)污水處理廠工程中的應(yīng)用?；贐IM軟件運用，針對污水處理廠工程項目施工階段的質(zhì)量、成本、進度三大管理目標(biāo)，為項目施工過程中關(guān)于管線碰撞、設(shè)備安裝、洞口預(yù)留等復(fù)雜施工過程提供便捷的施工參考，為同行業(yè)工作者提供思路。

1 基本理論

1.1 BIM技術(shù)的定義

BIM技術(shù)是建筑工程行業(yè)的數(shù)據(jù)化工具，延伸至污水處理廠工程領(lǐng)域，可通過計算機的虛擬仿真環(huán)境整合工程項目相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，匹配項目管理系統(tǒng)中不同來源的數(shù)據(jù)，進而為污水處理廠工程搭建全生命期的數(shù)據(jù)處理平臺和信息共享平臺，達成智慧建造、運維的目標(biāo)[4-5]。

1.2 BIM技術(shù)的特點

BIM技術(shù)相較于CAD而言，最突出的特點是空間維度的增加與信息量的增長，除傳統(tǒng)的污水處理廠三維模型外，BIM技術(shù)可疊加進度、造價等工程維度[6]，具有可視化、專業(yè)協(xié)調(diào)性、方案優(yōu)化性、虛擬模擬性、模型參數(shù)化、信息完備性等六大特點。

2 BIM技術(shù)在清水入江污水處理廠工程中的應(yīng)用成果

2.1 工程概況

江夏污水處理廠（一期）項目位于武漢市江夏區(qū)大橋新區(qū)，項目一期建設(shè)規(guī)模15萬t/d。污水處理采用A2/O污水處理工藝，按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》中的一級A標(biāo)準處理達標(biāo)后，通過尾水管道排入長江。

2.2 施工深化模型

BIM技術(shù)在該項目的施工深化模型領(lǐng)域的運用成果主要包括機電管綜深化、洞口預(yù)留和模型輕量化。

（1）機電管綜深化。

清水入江污水處理廠占地面積大，構(gòu)筑物眾多，地下管線密集，各專業(yè)線路都有交叉，在設(shè)計時難免出現(xiàn)一些紕漏。通過BIM三維建模能很好地處理構(gòu)筑物與管線間的管線，對設(shè)計中出現(xiàn)的一些碰撞進行修正，合理布置管線。

各專業(yè)模型搭建完畢之后，可用REVIT自帶的分析及協(xié)作功能進行管道系統(tǒng)碰撞檢查以及專業(yè)協(xié)同碰撞檢查，優(yōu)化設(shè)計，減少失誤，實現(xiàn)零碰撞。碰撞測試與深化前后對比圖如圖1、圖2所示。

圖1 碰撞測試

圖2 深化前后對比圖

（2）洞口預(yù)留。

污水處理廠土建施工與安裝工程分開進行，對于各個構(gòu)筑物之間的連接管道及構(gòu)筑物內(nèi)部的工藝管道需要進行洞口預(yù)留。通過BIM的三維建模能夠精準確定預(yù)留孔洞的空間及平面位置，便于土建施工。所有修正的三維模型能夠直接生成施工圖紙供施工人員使用。經(jīng)過BIM軟件的計算分析，可以準確提供出洞口預(yù)留圖，精準標(biāo)注預(yù)留孔洞的空間及平面位置。

（3）模型輕量化。

通過比目魚輕量化技術(shù)，將BIM模型上傳云端，生成二維碼或鏈接地址，方便管理者通過電腦、手機瀏覽器查看模型。在樣本工程實踐中，對模型添加工藝設(shè)備、設(shè)備型號參數(shù)、運行數(shù)據(jù)等信息。運維工程師能夠直接在移動端獲取每臺設(shè)備的運行情況，根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時向中控室傳達指令，調(diào)整設(shè)備的運行參數(shù)。

2.3 施工過程模型

BIM技術(shù)在該項目的施工過程模型領(lǐng)域的運用成果主要包括鋼筋模型、施工模板和施工腳手架模型。

（1）鋼筋模型。

對單體構(gòu)筑物內(nèi)的常規(guī)設(shè)備進行參數(shù)化族構(gòu)建，設(shè)備族按規(guī)則進行命名和保存，參數(shù)化族自動化程度高，只需變更參數(shù)，進行參數(shù)化聯(lián)動，即可用于其他單體構(gòu)筑物或者替代項目。污水處理廠的廠房項目通常管線系統(tǒng)繁多，設(shè)備種類多，數(shù)量大，將設(shè)備進行參數(shù)化族的構(gòu)建，形成族庫，對于BIM建模意義重大。

BIM技術(shù)運用于該工程項目時，可以根據(jù)單個構(gòu)筑物的施工模擬，通過專業(yè)的軟件生成計算書，直接提取出相應(yīng)構(gòu)筑所需的鋼筋用量，便于施工單位的材料采購以及管理人員工程量審核。

（2）施工模板和施工腳手架模型。

建立施工模板和施工腳手架模型與鋼筋類似，根據(jù)單個構(gòu)筑物的施工模擬，通過專業(yè)的軟件生成計算書，直接提取出相應(yīng)構(gòu)筑所需的模板、腳手架、砌塊的用量，便于施工單位的材料采購以及管理人員工程量審核。

2.4 動畫

BIM技術(shù)在該項目的動畫領(lǐng)域的運用成果主要包括5D成本進度模型、施工模擬和廠區(qū)漫游動畫。

（1）5D成本進度模型。

BIM的應(yīng)用不僅僅停留在3D維度，在施工過程中還引入了4D成本、5D進度。在實際施工過程中將每天的資金投入及施工進度錄入系統(tǒng)，使管理人員能清晰明了地掌握施工進度，并根據(jù)整體的工期對后續(xù)的施工進行調(diào)整。

根據(jù)施工方提供的施工進度及預(yù)算材料生成5D動畫，形象地將工程中的空間、時間、成本體現(xiàn)于動畫中。成本進度動畫如圖3所示。

圖3 成本進度動畫

（2）施工模擬。

在施工隊施工之前，根據(jù)構(gòu)建的BIM三維模型對單體構(gòu)筑物從底板施工至整個構(gòu)筑物完工形成模擬動畫，使施工隊對整個構(gòu)筑物的建設(shè)過程有一個清晰的概況。通過施工方提供的施工方案，制作動畫腳本，將施工過程通過三維動畫方式體現(xiàn)出來。施工模擬動畫如圖4所示。

圖4 施工模擬動畫

（3）廠區(qū)漫游動畫。

廠區(qū)漫游動畫基礎(chǔ)模型耦合VR技術(shù)之后，結(jié)合四維施工模擬可以實現(xiàn)遠程視察施工現(xiàn)場，多方遠程協(xié)同，竣工后遠程參觀、遠程展示以及日常運維等應(yīng)用。廠區(qū)漫游動畫與用戶VR視角如圖5、圖6所示。

圖5 廠區(qū)漫游動畫

圖6 用戶VR視角

將已經(jīng)建好的BIM模型導(dǎo)入漫游軟件中，可在里面瀏覽構(gòu)筑物或鏈接VR設(shè)備讓人有置身其境的感覺，這對于該項目的推廣介紹、后期運營維護具有十分重大的意義。

3 結(jié)語

文章從機電管綜深化、洞口預(yù)留、排磚模型創(chuàng)建和模型輕量化等四個方面詳細、生動地論述了BIM技術(shù)在武漢市清水入江污水處理項目的施工深化模型領(lǐng)域的運用成果；從鋼筋模型、施工模板和施工腳手架模型等兩個方面論述了BIM技術(shù)在該武漢市清水入江污水處理項目的施工過程模型領(lǐng)域的運用成果。從5D成本進度模型、施工模擬和廠區(qū)漫游動畫等三個方面論述了BIM技術(shù)在該項目的動畫領(lǐng)域的運用成果。未來可以有針對性地就“準確描繪細部構(gòu)建”這一課題展開更深入的研究。樣本項目僅使用了一種建模軟件，更多BIM軟件在武漢市清水入江污水處理項目中的適用性、運用成果對比，值得進一步展開研究。