张太浪

广州市花都自来水有限公司 广东 广州 510800

建筑信息模型(BIM，Building Information Model-ing)技术是以电脑辅助设计（CAD）等技术为依据，将多维的建筑模式信息进行整合而构成的一种综合管理技术，通过数字化技术，可以构建出完整的、与实际情况相符合的虚拟的建筑工程三维模型。在项目策划、运营和维护的全生命周期中，实现数据的共享和传输，使得工程技术人员能够准确地了解并有效地处理各类建筑的信息，为设计团队和施工、运营单位在内的各个建设主体的协同工作给予有力的支持，能够有效提升生产效率、节约成本以及加快工程建设进度。将BIM技术融入到项目全生命周期中，可以很好地克服项目建设中存在的技术复杂、设计专业多、施工各阶段衔接不畅、协调管理难度大等问题。

1 BIM技术概述

BIM是基于CIMS、PDM和STEP等制造系统的综合应用而成的一种较为综合的三维设计软件。BIM技术是一种将建筑工程项目的整个过程建模为虚拟的数字化建模技术，将二维建筑图纸转化为三维建筑模型，使建筑图纸更为清晰更加直观。在建筑工程设计中运用BIM技术可以有效地避免施工现场工作人员在施工期间出现的问题和风险，同时还能提高施工的效率和质量，保证施工工人的生命安全，并可延长施工项目本身的使用年限，保证住户的生命和财产的安全。在应用BIM技术设计三维建筑模型之外，BIM技术还是一种集管理、设计、建造于一身的数字设计技术，它能够有效地提高工程建设的工作效率、改善工程建设的质量、节约人工和物料费用，同时，在工程建设中应用BIM技术还可以降低工程建设过程中出现的各种问题，对降低对环境造成的影响具有十分显著的意义[1]。

2 BIM技术特点

2.1 可视化

在传统的建设项目中，通常采用的是二维平面的方法，导致所展示的项目没有立体效果，或者是效果微弱，难以体现出项目设计的不足之处。但是，在BIM技术的使用环境下，因为已经设计出了3D模型，所以可以以BIM数据库为依据，迅速地找到与之有关的建筑工程的信息，进而可以形成一个整体的造价计划，为接下来的实际施工打下坚实的基础。

2.2 协调性

协调性是BIM技术运用中一个较为突出的特点，其技术运用的优点在于业主方、设计方和建设方三方的协同工作。在最初的设计过程中，如果各个设计单位之间没有进行有效的交流，或者是工作数据的共享比较少，那么在后期合作的过程中，就有可能会产生合作问题，这就需要花费很多的时间与经济成本来对方案进行修订。但是，如果将BIM技术运用到实际当中，就可以将它的协调作用的优点充分利用起来，从而来处理这样的问题。在每个环节都可以利用软件的自动检测功能出具协调结果，经过专业的分析，可以迅速地找出问题所在，从而为确保问题的及时控制奠定良好的基础。另外，BIM技术在后续施工中的协调优势也可以发挥出任务分配、资金科学调配等功能，从而在提高项目建设效率的前提下，确保项目的施工质量[2]。

2.3 仿真性

利用BIM技术进行建筑物的建模，实现对水厂工程项目建成后各环节的模拟仿真。不管是设计过程、建设过程，或者是之后的维护过程，都可以从实践、成本等方面对过程进行全方位的仿真，由此得到的有关的仿真数据可以为建设管理人员的建设过程提供基本的依据，为实现对时间成本和资金成本的整体控制打下坚实的依据。

3 在水厂工程建设管理中应用BIM技术的重要作用

3.1 在项目规划阶段的重要作用

将BIM技术运用到水厂工程项目的设计与施工中，对水厂工程项目的规划设计与水处理过程的设计起着非常积极的影响作用。比如，在BIM技术的支撑和保证下，规划设计人员可以对水厂的位置和周围环境，项目的平面尺寸，以及管路分布情况等展开一系列的科学、高效的仿真模拟，从而保证水厂建设工程的工艺原理和运营管理都得到科学、准确的规划。

3.2 在项目设计阶段的重要作用

运用BIM技术进行水厂工程的设计，可以通过BIM技术的浏览和漫游功能来准确、直接地展现出工程的设计方案。此外，还可以与工程项目的具体参数相联系，建立三维立体建模，从而保证在水厂工程的各个步骤中，所涉及的各个专业之间的矛盾或冲突，和在建设过程中出现的碰撞问题，都可以被科学、高效地解决。从而使工程量计算的准确性得到有效提升，减少发生变更施工的概率，保证能够达到施工预期目标。

3.3 在施工阶段的重要作用

通过BIM技术建立的3D立体建模，可以综合对工程项目的施工计划、安全管理、质量管理和成本管理等各个环节进行研究。从而运用精细化、可视化、集中化的管理方法来提高水厂工程项目施工管理的效率和品质。

4 BIM技术在水厂工程建设管理中的应用

4.1 工程概况

某地区新建首期规模40万m3/d给水厂系统建设项目，占地面积约407亩。重点工程的建设内容有：（1）水厂内：混合槽、絮凝池、平流沉淀池、V型滤池、反冲洗泵房、清水池、吸水井、二级泵房、投药间、泥水调节池、污泥浓缩池、污泥脱水车间、机修间、供电及配电、综合楼、候工室；（2）配水管道：2条DN2200配水主管道；（3）应急取水泵房和应急联通管道：1条DN200水厂配套联通管道和规模30万m3/d应急取水泵房。项目建设包括20多个具有多种用途的建筑，和包括工艺、结构、建筑、管道、钢结构、电气、自控、景观、智慧水厂、海绵城市、BIM等10多种专业内容。与此同时，要注意保护好生态环境。工艺流程：取水→混合反应沉淀池→砂滤池→消毒。采用BIM技术后，整个项目的工期由原规划的487个工作日缩减为396个工作日，缩短了约19%的工期，并将项目建设工期节约大概90个工作日。海绵城市规划建设用地332亩。最后，保持山林原状为75亩，节省了将近百分之十九的土地，对保护本地的生态更有益处。该工艺经过比选，砂滤池在应对有机物及氨氮微污染方面较优，投资相对较低，符合水源水质总体较好江河水的应用，常规工艺可以实现稳定达标。在此基础上，该项目提出在水厂工程中进行3D协作设计的新方法；首先利用Revit实现水厂整体的三维建模，实现数据传输；其次，通过3D模型对项目进行融资，并对项目成果进行验证和交付。

4.2 图模审核

在很大程度上，BIM建模可以极大地降低图纸会审的工作量。当BIM建模已经深化到一定的精度之后，再与从建模中得到的精确数据相联系，在找到一些具体的细节之后，就可以对其进行相应地修改，从而降低后续的设计修改，可以有效防止出现返工的问题。

在水厂项目建设中，每个单体都可以进行模型集成，也可以在单体管理中分享链接或生成二维码，通过“扫一扫”“打开链接”的方式，快速获取整个单体的模型，同时还可以进行模型浏览、模型属性提取等多种操作，极大地增强了模型的浏览便捷性（如图1所示）。而且，还可以将设计图“一键上传”到这个系统中，这样就可以将设计图与模型进行联系，让用户在浏览设计图的过程中，可以随时看到相关模型和构建的图纸。将模型和图纸这些数据集中到云系统中，并进行数据的共享，用户可以用一个浏览器方便地查看这些数据，大大提升线上工作的工作效率。在常规的平面图纸的审查中，存在着很大的限制，如果没有具备相当高的审图技能，就很难以对项目的建设情况进行了解。因此，该项目采用了BIM+互联网的信息化管理平台，将图纸与建模相联系，不仅可以将3D模型生动、直观地展现出来，还可以提升审查图纸的速度，同时还没有彻底与平面图纸分离开来。实现了云端系统的共享，提高在线审查图纸的工作效率[3]。

图1 BIM模型和图纸

4.3 碰撞检查和管线综合排布

在传统的平面设计协作中，使用以参照图纸为基础的方法，来展开图纸之间的协作，依靠设计师的个人经验来对问题进行检测，并进行综合管线布置，造成图纸难免会出现错漏碰缺等问题。运用BIM技术，可以将各个专业的建模集成到一个三维软件平台上，可以实现自动碰撞检查功能，从而能够更准确、更快速地对专业之间的碰撞进行检测，并及时纠正设计中的错误。构件与构件的实际接触通常被称作“硬碰撞”，可以通过三维软件彻底检查；另一种形式是“软碰撞”，就是空间不相交，但不符合设计规范，不利于空间使用，甚至缺少设计的元素。

该项目中采用Revit与Navisworks两种软件的碰撞检查命令，综合碰撞检查了65个模型构件，发现碰撞有300余个，主要集中在建筑、工艺、电气、自控等其他专业问题的处理。对于图纸上的主要问题及部门之间的碰撞，将碰撞问题转化为碰撞汇报，并以此为基础进行设计方案的修改。

该项目在各单体、各专业及厂区总图BIM模型的基础上，对机电管道、工艺管道进行综合排布，在施工开始前，对设计规范、施工规范进行全面的考虑，并将管道之间存在的碰撞问题进行处理。在管道排布深化设计结束后，以三维模型展示、图片展示、导出轴侧图表等三维可视化的方式，对现场一线工作人员展开技术交底，让工作人员可以更加直观、形象地了解到施工的具体内容和步骤，从而可以防止由于对图纸的认识错误而导致的工程质量问题，也可以降低在施工中出现的返工的情况，为该水厂工程施工节省了20天左右的时间。

4.4 在线流程

工序的开工、报工操作是施工过程中一个重要的环节，通过开工确认、工序报工、监理复核这样一个流程顺序以对应施工现场的整个建造过程。施工操作人员只需要在结构树中点选或批量选中需要开工、报工的构件，调整具体的操作时间，即可提交监理进行下一步审批。确保线上进度与施工现场实际进度步调一致。进行“工序报工”前，前提条件是对信息录入人员的培训，使其了解该操作对平台及工程的影响;同时，指导其将即将施工的构件能够准确挂钩至已有的高精度模型上(满足最小施工工序)，这是整个流程得以顺利完成的保障。开工报工与上传至平台后的进度计划联动，即将到一个施工任务前平台会发送短信给相关责任人，提醒其进行开工报工，这一功能很好地提高了施工效率[4]。

4.5 协同办公方面

在水厂工程项目的管理平台上，可以对工程项目各个阶段的建设过程中所出现的问题展开实时的报告，并利用云计算会议的形式，对建设过程中所出现的问题展开数据分析和总结，保证对建设过程中出现的各种问题可以有一个更为直观的认识，促使建设过程中出现的各种问题可以得到快速、有效地解决，从而构成一个科学的闭环管理体系。建设企业通过该功能，可以对工程项目的建设要求进行科学的执行，此外，BIM技术可以对平台中所采集到的信息展开解析，同时根据采集到的信息形成工程项目的数字周报，然后将所产生的数字周报发给各个管理人员与设计人员以及监督机构，保证各个部门的领导都可以对建设项目的进度进行及时、全面的掌握，与此同时，还可以持续加强和提高各个部门和建设单位间合作的协调性和效率，为实现预期的建设目标的成功实现奠定坚实的基础。

4.6 BIM技术下的运维管理

BIM技术下的运营管理，主要是利用水厂大数据经验，原来计算机监控、数据采集系统作为基础，利用opc协议的合理运用，优化处理项目原来的收集系统信息，从而达到对信息数据的实时监控和获得的目的。这就可以让运维管理人员可以对项目施工中水流量的计量和水质监控信息、出水流量的计量和水质监控信息、各个入水区水位自动监控的情况及时精准地掌握，从而可以及时将其中存在的超标等问题找出来，并且对这些问题进行控制，以此降低系统运营中风险的发生。另外，运用BIM和物联网技术，全面分析并监管相关信息、数据、设计方案的全流程，对系统功能、逻辑架构和物理架构的优点进行精确把握，构建数据的传递方法等，为运维服务奠定坚实的依据，从而提升运维管理水平。

5 结束语

总结来说，将BIM技术运用到水厂工程项目的建设管理中，既可以提高施工的速度，又可以提高施工的品质，还可以提高整个施工环节的安全性，从而为预期的施工目标的成功完成起到促进和保证的效果。因此，有关企业在进行水厂工程的建设和经营过程中，要根据工程的需要和特征，科学运用BIM技术，使BIM技术的使用效果发挥出来，从而提高工程的施工效率和品质，达到提高工程的整体效益、节约能源和减少排放的目的。