基于BIM模型的大型立式泵站工程量统计方法研究

2021-10-23朱正龙

水利技术监督 2021年10期

朱正龙，王晓

(江西赣禹工程建设有限公司，江西南昌 330000)

大型泵站的建设涉及到的项目众多且繁杂，建设所需要的材料用量难以计算，常出现材料准备不足，耽误工期，或者准备材料过多，导致资源浪费，造成工程成本增加。为更好地对工程成本进行管控，精准计算整个工程的工程量是必要的。

关于工程量计算在很多文献都进行了研究，针对不同工程提出了不同的计算方法。例如，李建国等针对农村供水管网修建工程，研究其修建过程所需要的工程量，很大程度上解决了供水管网修建成本，为农村供水提供了方便[2]。彭可竹等针对电网工程造价过高的问题，为了实现管控，利用参数化技术构建电网工程参数化计量经济模型，通过该模型对电网工程量进行自动计算[3]。李寄等人以中缅油气长输管道为例，针对初步设计阶段与实际工程量消耗存在偏差的问题，寻找出了导致误差产生的管道沿线的坡度和长度系数，最后以此为根据，优化计算公式，提高工程量统计准确性[4]。

本文基于前人研究经验，结合大型立式泵站工程，提出一种基于BIM模型的大型立式泵站工程量统计方法。在本研究中主要以BIM技术为依托，建立大型立式泵站工程三维几何模型作为载体，结合构件信息，参考计算规则和公式，通过统计得出大型立式泵站工程量。本研究主要分为两部分，前一部分建立大型立式泵站工程BIM模型，后一比分利用统计公式自动计算工程量。本文以一个具体工程作为实例，验证所研究方法的有效性，证明算法的统计准确度。通过本研究以期为工程造价提供可靠的依据，提高工程管理质量。

1 基于BIM的大型立式泵站工程量统计

大型立式泵站工程涉及的工程项目多，建筑结构复杂，工程量计算时经常出现造价预算超标或者不足的情况[5]。为了更好地实现对大型立式泵站工程造价的管控，进行工程量准确统计具有重要的现实意义。本文结合BIM技术，研究大型立式泵站工程量统计方法。该研究分为两部分：BIM模型建立和工程量自动统计。

1.1 大型立式泵站BIM模型构建

为了准确地准备大型立式泵站建站所需要的材料，防止出现用料浪费或者不足的问题，本文利用BIM技术建立大型立式泵站模型，通过该模型，自动标注各个组成构件的属性和数量，后期在统计公式的运算下，得出泵站工程量[6]。

BIM技术依托各种软件来实现，因此选择一种合适的软件至关重要。BIM技术常见的一些软件见表1。

基于表1，选择Revit系列软件当中Revit MEP软件进行建模。基于Revit MEP软件的大型立式泵站建模流程如图1所示。

表1 BIM相关软件

图1 基于Revit MEP软件的大型立式泵站建模流程

在上述Revit MEP软件建模流程中，族构件的创建是关键，具体过程如下：

步骤①：拆解模型。按照大型立式泵站建造结构，将其划分成不同的组成部件，并标注这些部件之间的连接关系。

步骤②：设置每个构建的尺寸精度、属性。

步骤③：绘制各个构建的平面图以及剖面图。

步骤④：设置模型的图面各种参数，包括几何尺寸信息、材质信息以及注释信息，甚至自定义信息等。

步骤⑤：基于上述步骤生成族文件。

步骤⑥：基于平面图、剖面图建立三维虚拟模型。

步骤⑦：将族文件与三维虚拟模型进行模型映射，即根据建筑构件细化分类和属性取值范围，对模型中的构件对象的属性信息进行分类、识别、提取，最终确定同类构件的所属分类和其应具备的清单信息，具体过程如图2所示[9]。

图2 模型映射基本流程

步骤⑧：模型调整与测试，即改变一些模型中的参数来检验模型是否随之发生变化，以判断所建立模型的灵活性和适应性[10]。

1.2 大型立式泵站工程量计算

基于建立好的大型立式泵站三维模型，结合构件信息，参考计算规则和公式，通过统计得出大型立式泵站工程量[11]。基于此，本文工程量计算分为两部分：计算顺序和工程量统计公式。下面针对这两个方面进行具体分析。

1.2.1工程量计算顺序

为了保证工程量计算结果的全面性、完整性以及准确性。在统计过程中需要按照一定的规则、顺序来进行[12]。根据本文所研究对象——大型立式泵站，选择定额计算顺序进行计算。

基于定额的工程量计算顺序过程如下：

步骤①：对工程进行分项；

步骤②：按各地定额对分项编制序号；

步骤③：从第一项开始，对照大型立式泵站工程的图纸，罗列所有定额项目；

步骤④：判断所列定额项目是否在施工图中找到。若找到，将其列为待计算集合当中；否则，跳过这个项目，继续下一个项目，直至所有序号项目都遍历完成。

步骤⑤：参照工程量计算公式计算集合中所有项目的工程量[13]。

1.2.2工程量计算公式

根据大型立式泵站工程施工的不同部分，工程量计算公式如下：

(1)施工前的计算公式

①平整场地计算公式

S1=(A+4)·(B+4)

(1)

式中，S1—平整大型立式泵站建设场地所需要的工程量，m2；A—大型立式泵站长度，m；B—大型立式泵站宽度，m。

②基础土方开挖计算公式

(2)

式中，S2—大型立式泵站建设所挖基坑体积，m3；A—所挖基坑上部分长度，m；B代表所挖基坑上部分宽度，m；a代表所挖基坑下部分长度，m；b代表所挖基坑下部分宽度，m[14]；H—基坑高度，m。

(2)运输工程量计算公式

S3=H1-H2

(3)

式中，S3—大型立式泵站工程建设运送工程量，m3；H1—挖土总体积，m3；H2—回填土总体积，m3。

(3)施工过程工程量计算公式

①钢筋工程量计算公式

S4=C·G

(4)

式中，S4—钢筋工程量，kg；C—钢筋下料长度，m；G—相应钢筋每米重量，kg/m。

②混凝土基础工程量计算公式

S5=D·E

(5)

式中，S5—混凝土基础工程量，m3；D代表混凝土构件基础中心线的长度，m；E代表截面积，m2。

③金属结构工程量计算

S6=M·l·R

(6)

式中，S6—金属结构工程量，kg；M—钢材面积，m2；l—钢材厚度，m；R代表单位理论重量，kg/m3。

④木结构工程量计算公式

S7=N·L

(7)

式中，S7—木结构工程量，m3；N—木结构面积，m2；L—单位面积木结构重量，kg/m2[15]。

⑤地面工程量计算公式

S8=T·K

(8)

式中，S8—地面工程量，m2；T—水平投影面积，m2；K—坡度系数。

根据施工图纸上的设计尺寸及有关数据代入到上述计算公式中，即可实现工程量统计。

2 算例分析

为验证基于BIM模型的大型立式泵站工程量统计方法的应用效果，以已经建好的某个大型立式泵站工程为例，与实际结果进行对比，判断工程量统计结果是否准确。

2.1 工程概况

某个大型立式泵站工程总投资3600万元，预计设计总加压供水能力5万m3/天，应急制水能力1.6万m3/天。该工程主要作用为加压保障××开发区二、三、四区的水量和水压，同时通过新建的高压泵组保证半山山地开发的供水需求，将有利于开发区充分利用管网余压，减小加压泵扬程，降低运行成本，既满足平时的用水需求，增加了加压供水规模，还可最大程度地保证了原水管网事故突发情况下的供水。工程建设完成场景如图3所示。