文／杨宁 杨应兵

杨宁，兰州市水源地建设工程项目BIM组组长，河南城建学院建筑历史与建筑技术教研室副主任，德国安哈尔特应用技术大学硕士，主要研究方向为建筑技术和数字建筑、BIM技术。

杨应兵，兰州市水源地建设工程项目BIM组副组长、标段工程师，注册建造师，河南省城镇综合设计研究院造价工程师，具有多年大型项目施工管理经验，主要研究方向为给排水、BIM技术。

作为甘肃省兰州市的“一号工程”，兰州市水源地建设工程项目是以刘家峡水库作为饮用水水源地，向兰州市360万市民供水的重大民生工程。本工程采用EPC模式，主要由总长约32千米的输水隧洞和总规模150万立方米/天的两个大型净水厂组成，工程总投资约60亿元。经过紧张的筹备， 2015年8月20日正式拉开了水源地项目主体工程建设的序幕。本工程主要由取水、输水、分水、净水、配水五部分组成，刘家峡水库的原水经输水隧道送至两个净水厂，经过处理后的水再由配水管网送至兰州市千家万户。本文主要阐述BIM技术在净水部分的应用，不断探索并促进BIM技术的发展。

BIM在国内大规模供水工程的首秀

兰州市水源地建设工程项目净水部分由彭家坪净水厂和芦家坪净水厂组成，其中彭家坪净水厂设计规模100万立方米/天，一期规模75万立方米/天；芦家坪净水厂设计规模50万立方米/天，一期规模25万立方米/天。两净水厂水处理工艺均采用混凝（机械混合+折板絮凝）、沉淀（平流+斜管沉淀池）、过滤（气水反冲洗滤池）、消毒（紫外线+次氯酸钠消毒）的方式，处理后的水经配水管网供给用户。本工艺具有工艺先进、出水水质好，设备节能、运行成本低，科学管理、自动化程度高的特点。处理后的出水水质优于现行国家标准《生活饮用水卫生标准》的要求，出厂水浊度不大于0.5NTU（散射浊度单位）。

作为全国首个一次性建成的规模为100万立方米/天的净水厂，彭家坪净水厂和芦家坪净水厂具有工期紧迫、工艺复杂、工序繁多、专业性强、交叉施工多、施工难度大等特点，而国内又缺少相关的施工经验。为协助实现把兰州市水源地建设工程项目打造为“百年工程、绿色工程、精品工程、智慧工程”的目标，两座净水厂于2016年3月正式启动了BIM技术应用工作，并成立了BIM小组，主要利用BIM技术保证工程建设经济、高效、保质、保量地完成。值得一提的是，BIM技术与如此大规模的市政供水工程相结合在国内尚属首例，建设者们用实践充分证明了BIM技术的实用性和先进性。

彭家坪净水厂2#水处理间沉淀池及屋面网架

五大优势

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），是近几年发展起来的一种新型科技手段。它是以建筑工程项目的二维图纸等相关信息为基础，建立的带有各个建筑构件真实信息的三维建筑模型。BIM具有可视化、数字化、协调性、多维性、模拟性、优化性和可出图性等几大特点，同时也是一个将建设单位、监理单位、EPC总承包单位、设计单位和施工单位等各参建方联合在一起，实现信息共享的一个大平台。

三维技术交底

设计院传统的出图方式是以二维图纸为媒介来表达建筑物（构筑物）的布置和结构形式，彭家坪及芦家坪净水厂在设计上采用了较为先进的水处理工艺，水厂构（建）筑物种类繁多，其中，彭家坪净水厂共18个构（建）筑物，芦家坪净水厂共16个构（建）筑物。净水厂设计复杂，对施工单位的综合能力要求较高，再加上工期较紧，工程量大，识图难度也较大。然而，利用BIM技术可以将传统的二维图纸转化为三维模型，对于二维图纸上难以详细表达或较为抽象的地方，都可以用三维模型以360°角度进行展示。同时，BIM还可以在任意位置进行剖切，有助于施工人员更好地了解构（建）筑物复杂节点处的构造和连接方法，真正实现了多视角、可视化施工技术交底，方便施工单位编制施工计划，保证施工组织和施工方案的合理性。通过前期建模，两座净水厂共建立土建及安装模型147个，极大地提高了施工效率。

施工预警和设计优化

在传统的项目施工管理中，技术人员只有深入施工现场认真研究图纸后，才能在脑海里大致形成项目的空间结构、管线走向及设备布置等，遇到空间复杂、管线众多的更是难以形成立体空间布局，只有当现场施工完成后才会发现某些构件布局不合理、待优化之处，但已为时已晚。利用BIM技术可以很好地解决这一问题，它将以往的线条式构件形成一种三维的立体实物图形展示在我们面前，构件的位置、与周围空间的关系一目了然，方便及时对构件的走向和高度进行调整。

利用BIM技术的碰撞检查功能和BIM WORKS软件平台，可实现对多专业BIM模型进行三维空间碰撞检查，可以发现空间与空间、空间与时间之间是否冲突，通过对构筑物各个专业信息模型加以整合，识别出管线、设备、构件之间的碰撞点，便于我们第一时间发现和解决设计及施工问题。通过净水厂模型的建立，共发现设计图纸问题上百处，通过不同单体、不同专业之间碰撞检查，发现碰撞点有1 000多处。这样就打破了传统施工管理中二维平面图纸的瓶颈，避免返工造成的成本浪费和工期延误，同时也保证了施工质量。

滤池管廊BIM漫游

施工动态模拟

彭家坪及芦家坪净水厂工程规模大，复杂程度高，为了能够有效缩短工期、提高质量、降低成本，需对场地布置和施工动态进行模拟，比较各不同施工方案的优劣，从而优化施工组织和施工方案。通过BIM漫游可直观地提前发现施工中存在的问题，在进行场地布置前，为避免出现二次搬运及施工工作面不足的情况，需要对现场料和设备的进场路线以及堆放区进行模拟布置，对于不满足设备进场安装条件的土建状况进行分析，及时调整优化设备安装计划及施工方案。这些都可以在BIM模型中进行验证，最终实现“模型等于图纸”“模型高于图纸”的目标。

施工全面管理

BIM技术与工程量和造价相结合，直观展示了项目形象、进度、产值的统一结合。BIM技术的一大优势在于通过框图出量，可以准确地知道所选区域的工程量数据，用于两量对比后，就能知晓预算与实际材料用量的差异。通过建立的BIM模型精确出具工程量清单，根据施工条件进行材料用量的精确统计，项目上各参建单位人员都可以利用BIM系统随时随地调取工程所需清单，并可实现用量与模型的反查。通过BIM模型出量和实际施工用量的对比，分析原因形成对比报告，提出施工改进的建议，从而实现工程量精细化管理，节约项目投资和成本的目标。

随着建筑施工动态管理要求的日趋复杂，传统的进度管理模式已无法适应现代化项目管理模型的需要，基于BIM的施工进度模拟应运而生。4D施工进度模拟以BIM技术为工具，通过在BIM系统中录入进度计划，可以动态展示某构筑物在不同时期的建设状态，三维可视化功能加上时间维度可以进行虚拟施工，随时随地、直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，对进度提前或者滞后的天数及状态进行标注提醒，管理人员可随时掌握进度情况并实时做出调整，降低工期控制风险。

在净水厂施工过程中，现场管理人员可以通过手机客户端对现场质量、安全进行全面掌控。在现场巡视过程中发现的问题可以随时通过手机在BIM模型的具体位置上标注，并以图文的形式上传到BIM系统上，各参建方均可通过手机客户端查看质量安全问题及整改回复情况，极大地提高了沟通及管理效率。

在建筑工程信息化高速发展的今天，对工程资料的时效性及资料管理的整体要求越来越高，传统的纸质资料管理模式已无法满足逐渐信息化、现代化的建筑行业项目管理的发展要求，而BIM技术就很好地解决了这一问题。两座净水厂施工资料及设备资料数量非常庞大，在施工管理过程中，BIM小组人员将重要的设计图纸、变更通知、工程签证、工作联系单、检验批验收记录、施工方案等施工过程资料上传到BIM系统中，并将模型与相关资料进行关联，可随时全方位地查看构筑物的相关信息，实现资料的协调管理，最终逐步达到“无纸化”管理目标。

提升运维效率

彭家坪及芦家坪净水厂大大小小设备上千种，设备供货单位近30家，每个设备的规格型号、技术参数、生产厂家、设备品牌、操作说明等信息都不相同。为了方便业主单位后期的运营管理，BIM小组人员根据设计图纸将所有设备建立起1︰1比例的三维模型，将设备所有相关信息在BIM系统所对应的设备模型中进行录入，并可生成二维码，查看设备信息极为方便。BIM系统同时具有设备保养提醒功能，让设备与不同的岗位和人员关联，到保养维护期及时发出信息提醒，从而减少水厂运行故障率。

结语

目前，彭家坪及芦家坪两座净水厂正处于管道及设备安装阶段，BIM技术的应用真正起到了为项目管理增值的目的。这极大地增加了该项目管理团队发展BIM技术的决心和自信，同时大力投入发展BIM技术在设计阶段的应用，逐步把BIM技术全面贯穿到规划、设计、施工及运营全生命周期阶段，这样才能始终走在行业发展的前列。

2017年2月，《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》也明确指出，加快推进BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理，为项目方案优化和科学决策提供依据，促进建筑业提质增效。由此可见，BIM的发展已是大势所趋，但BIM的推广和应用仍需要一个长期的循序渐进的过程。