謝概

（北京碧水源科技股份有限公司，北京 102206）

1 引言

截至目前，我國(guó)已與151 個(gè)國(guó)家、32 個(gè)國(guó)際組織簽署200余份共建“一帶一路”合作文件。中央企業(yè)海外資產(chǎn)近8 萬(wàn)億元，分布在180 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，項(xiàng)目超過(guò)8 000 個(gè)。隨著國(guó)家深入推進(jìn)高質(zhì)量共建“一帶一路”，海外工程越來(lái)越多，面臨的挑戰(zhàn)不容忽視。

海外工程項(xiàng)目建設(shè)不同于國(guó)內(nèi)，主要區(qū)別在于資金投入大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和管理困難的施工階段。首先，施工階段的主要依據(jù)是施工圖，而常規(guī)施工圖都是二維圖紙，本身可能存在設(shè)計(jì)不合理以及不同專(zhuān)業(yè)協(xié)同時(shí)的偏差問(wèn)題[1]；其次，海外工程項(xiàng)目的多語(yǔ)言環(huán)境以及人員文化水平的差異，難以避免出現(xiàn)對(duì)復(fù)雜且抽象的二維施工圖紙的理解不足的現(xiàn)象[2]；最后，材料管控精度低，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估海外工程項(xiàng)目由于變更和維修更換等產(chǎn)生的材料增項(xiàng)，甚至有些材料在當(dāng)?shù)責(zé)o法采購(gòu)。因此，海外工程項(xiàng)目的建設(shè)更容易產(chǎn)生變更、返工、工期延誤和成本超支等問(wèn)題[3]。

雙膜法海水淡化工程由于處理技術(shù)的復(fù)雜性和特殊性，對(duì)于施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的要求較高。BIM 技術(shù)具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性和可出圖性等優(yōu)點(diǎn)[4]，不僅可以改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工的交底形式，提升工作效率，提高工程質(zhì)量，有效控制成本，還可以為運(yùn)行維護(hù)階段提供大量可共享的項(xiàng)目信息和數(shù)據(jù)，從而提高項(xiàng)目管理水平，特別適合應(yīng)用于海外海水淡化項(xiàng)目。

2 工程概況

本新建海水淡化廠位于巴基斯坦，包含取水頭、取水管道、海水淡化廠房、輔助生產(chǎn)建構(gòu)筑物、海水淡化設(shè)備以及其他附屬設(shè)施。設(shè)計(jì)規(guī)模為5 000 m3/d，采用氣浮+V 形濾池+超濾+反滲透+礦化處理工藝，出水水質(zhì)要求按照GB 5749—2022《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，建設(shè)周期12 個(gè)月。

3 BIM應(yīng)用實(shí)踐

3.1 創(chuàng)建模型

本項(xiàng)目包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電等專(zhuān)業(yè)，故選擇將所有專(zhuān)業(yè)匯集在一個(gè)平臺(tái)上的Revit 軟件作為BIM 三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，除了可以使用軟件自帶的族庫(kù)之外，還需要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，新建參數(shù)化族和定制化族。族模型不需要完全和實(shí)物一致，但關(guān)鍵尺寸應(yīng)滿(mǎn)足定位和安裝要求。實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，Revit 建模也存在一定的不足，如反滲透組器這樣定制化程度高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的集成設(shè)備，若使用Revit 建模不僅難以發(fā)揮其參數(shù)化的優(yōu)勢(shì)，而且會(huì)比較耗費(fèi)時(shí)間，而通過(guò)結(jié)合Solidworks等三維軟件建立機(jī)械模型再導(dǎo)入Revit 中，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率[5-6]。

BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性以及信息關(guān)聯(lián)性和一致性依賴(lài)于模板化的樣板文件，在創(chuàng)建項(xiàng)目的樣板文件時(shí)，對(duì)坐標(biāo)、視圖、項(xiàng)目參數(shù)、MEP 設(shè)置、載入族等進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置，基于同一個(gè)樣板文件開(kāi)展工作，建立好的單體模型通過(guò)鏈接的方式進(jìn)行整合而形成一個(gè)總模型，圖1 為總模型中氣浮池+V 形濾池+雙膜車(chē)間+礦化池+清水池+污泥脫水間+值班室部分，可以實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)、跨部門(mén)的高效協(xié)作。

圖1 氣浮池+V形濾池+雙膜車(chē)間+礦化池+清水泵房+污泥脫水間+值班室

3.2 碰撞檢測(cè)

管線(xiàn)布設(shè)是環(huán)保工程最為重要的部分之一，本項(xiàng)目包括水管、氣管、電纜橋架等，水管還包括進(jìn)水管、產(chǎn)水管、濃水管、化學(xué)清洗管、加藥管、沖洗管、廢水管，由于管線(xiàn)的復(fù)雜性，二維CAD 的平、立、剖面圖難以完全表達(dá)清楚設(shè)計(jì)的全貌，最終各專(zhuān)業(yè)圖紙之間是否存在不合理的問(wèn)題主要依靠審圖人員的專(zhuān)業(yè)能力和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于模型中的碰撞，難免疏漏[7]。

Revit 自帶碰撞檢查功能，在進(jìn)行單體模型設(shè)計(jì)的同時(shí)，實(shí)時(shí)查看并調(diào)整管路布線(xiàn)，達(dá)到初步避免碰撞的目標(biāo)，再通過(guò)碰撞檢查找到疏漏的碰撞。對(duì)于不同專(zhuān)業(yè)間模型的碰撞則使用Navisworks 軟件的Clash Detective 功能生成碰撞檢測(cè)報(bào)告，快速準(zhǔn)確地識(shí)別碰撞點(diǎn)（見(jiàn)圖2），基于碰撞檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行修正，盡可能地解決設(shè)計(jì)階段的圖紙問(wèn)題，避免了在施工階段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整而導(dǎo)致的各項(xiàng)變更。

圖2 碰撞點(diǎn)示例

3.3 多樣化出圖

不同于傳統(tǒng)二維圖的是，Revit 除了可以出平面圖、剖面圖和軸測(cè)圖之外，還可以直接生成任意角度的三維圖。為了更加清晰直觀，方便施工、安裝、業(yè)主等相關(guān)方對(duì)圖紙和模型的理解及使用，根據(jù)業(yè)主要求在三維圖上標(biāo)識(shí)注釋的圖片等形式以滿(mǎn)足不同的表達(dá)訴求（見(jiàn)圖3），并且對(duì)模型進(jìn)行的任何修改都會(huì)同步更新到所有圖紙，保證了圖紙的準(zhǔn)確性，提高了出圖效率。

圖3 超濾+反滲透雙膜車(chē)間系統(tǒng)圖表達(dá)

3.4 材料統(tǒng)計(jì)

本工程的設(shè)備、儀表、閥門(mén)及管材管件由國(guó)內(nèi)加工或采購(gòu)發(fā)貨到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，管材管件的尺寸、材質(zhì)和壓力等級(jí)類(lèi)型多，涉及的金額較大，材料統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確度直接影響工程預(yù)算、施工進(jìn)度和施工成本。因此，在建模的同時(shí)統(tǒng)一設(shè)置了模型的設(shè)計(jì)參數(shù)、采購(gòu)信息和安裝信息等屬性?；谶@些模型屬性，選擇所需要的信息，然后通過(guò)Revit 自動(dòng)生成明細(xì)表，導(dǎo)出的明細(xì)表可以通過(guò)Excel 查看和編輯，確保了材料統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確度和高效性[8]。此外，這些模型屬性也是施工階段的安裝指導(dǎo)以及運(yùn)行維護(hù)階段的信息化管理的基礎(chǔ)。

3.5 虛擬漫游

Navisworks 的漫游功能比Revit 的更加靈活，圖4 是本項(xiàng)目在Navisworks 中的漫游視圖。通過(guò)虛擬漫游實(shí)現(xiàn)第一視角沉浸式體驗(yàn)，在設(shè)計(jì)階段就給相關(guān)方身臨其境的成果展示，有利于相關(guān)方對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性充分把握，針對(duì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、安裝空間、巡檢通道等提出建議，從而在設(shè)計(jì)階段很好地解決這些問(wèn)題。此外，Navisworks 提供3 種漫游動(dòng)畫(huà)制作方法，導(dǎo)出后的動(dòng)畫(huà)文件方便傳輸和觀看，提高交流效率。

圖4 超濾+反滲透雙膜車(chē)間漫游示例

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目運(yùn)用BIM 技術(shù)，創(chuàng)建了可視化模型，充分利用空間并合理布置了超濾+反滲透雙膜車(chē)間的管路，通過(guò)碰撞檢測(cè)提前修正了構(gòu)件及管路間的沖突，減少了不必要的變更；多樣化出圖可以清晰直觀地滿(mǎn)足不同的圖紙表達(dá)需求；對(duì)于超級(jí)雙相鋼、玻璃鋼、UPVC 等材質(zhì)管材管件的精確統(tǒng)計(jì)，有效控制了材料成本并且保障了施工進(jìn)度；虛擬漫游進(jìn)一步加深各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員、施工人員、運(yùn)行人員對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解，促進(jìn)各方積極反饋優(yōu)化建議；基于模型屬性為后期運(yùn)行維護(hù)形成了數(shù)字資產(chǎn)。綜上所述，BIM 技術(shù)的應(yīng)用可以提升本項(xiàng)目的建設(shè)品質(zhì)，有利于項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)效益，值得繼續(xù)深入研究和應(yīng)用。