張志彪 許亞強 田 鵬 陳思宇

（中信清水入江（武漢）投資建設有限公司，湖北 武漢 430200）

我國社會經濟發(fā)展迅速，城市化率不斷提升，大量基礎設施項目的持續(xù)投入，在帶動區(qū)域經濟發(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)域經濟社會可持續(xù)發(fā)展，保護水體水質生態(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計施工管理模式無法滿足高度復雜化的污水處理工程的要求，急需尋找新的技術方法，取得新的進展。BIM技術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技術污水處理廠工程中的應用?；贐IM軟件運用，針對污水處理廠工程項目施工階段的質量、成本、進度三大管理目標，為項目施工過程中關于管線碰撞、設備安裝、洞口預留等復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技術的定義

BIM技術是建筑工程行業(yè)的數(shù)據(jù)化工具，延伸至污水處理廠工程領域，可通過計算機的虛擬仿真環(huán)境整合工程項目相關的數(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[4-5]。

1.2 BIM技術的特點

BIM技術相較于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技術可疊加進度、造價等工程維度[6]，具有可視化、專業(yè)協(xié)調性、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技術在清水入江污水處理廠工程中的應用成果

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準》中的一級A標準處理達標后，通過尾水管道排入長江。

2.2 施工深化模型

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

（1）機電管綜深化。

清水入江污水處理廠占地面積大，構筑物眾多，地下管線密集，各專業(yè)線路都有交叉，在設計時難免出現(xiàn)一些紕漏。通過BIM三維建模能很好地處理構筑物與管線間的管線，對設計中出現(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）洞口預留。

污水處理廠土建施工與安裝工程分開進行，對于各個構筑物之間的連接管道及構筑物內部的工藝管道需要進行洞口預留。通過BIM的三維建模能夠精準確定預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。經過BIM軟件的計算分析，可以準確提供出洞口預留圖，精準標注預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，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，對模型添加工藝設備、設備型號參數(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，調整設備的運行參數(shù)。

2.3 施工過程模型

BIM技術在該項目的施工過程模型領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。

對單體構筑物內的常規(guī)設備進行參數(shù)化族構建，設備族按規(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，設備種類多，數(shù)量大，將設備進行參數(shù)化族的構建，形成族庫，對于BIM建模意義重大。

BIM技術運用于該工程項目時，可以根據(jù)單個構筑物的施工模擬，通過專業(yè)的軟件生成計算書，直接提取出相應構筑所需的鋼筋用量，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，直接提取出相應構筑所需的模板、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技術在該項目的動畫領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)的施工進行調整。

根據(jù)施工方提供的施工進度及預算材料生成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)構建的BIM三維模型對單體構筑物從底板施工至整個構筑物完工形成模擬動畫，使施工隊對整個構筑物的建設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)漫游動畫基礎模型耦合VR技術之后，結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

將已經建好的BIM模型導入漫游軟件中，可在里面瀏覽構筑物或鏈接VR設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 結語

文章從機電管綜深化、洞口預留、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技術在武漢市清水入江污水處理項目的施工深化模型領域的運用成果；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技術在該武漢市清水入江污水處理項目的施工過程模型領域的運用成果。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技術在該項目的動畫領域的運用成果。未來可以有針對性地就“準確描繪細部構建”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。