BIM：蘭州市“一號工程”的管理利器

文／楊寧 楊應(yīng)兵

楊寧，蘭州市水源地建設(shè)工程項目BIM組組長，河南城建學(xué)院建筑歷史與建筑技術(shù)教研室副主任，德國安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士，主要研究方向為建筑技術(shù)和數(shù)字建筑、BIM技術(shù)。

楊應(yīng)兵，蘭州市水源地建設(shè)工程項目BIM組副組長、標(biāo)段工程師，注冊建造師，河南省城鎮(zhèn)綜合設(shè)計研究院造價工程師，具有多年大型項目施工管理經(jīng)驗，主要研究方向為給排水、BIM技術(shù)。

作為甘肅省蘭州市的“一號工程”，蘭州市水源地建設(shè)工程項目是以劉家峽水庫作為飲用水水源地，向蘭州市360萬市民供水的重大民生工程。本工程采用EPC模式，主要由總長約32千米的輸水隧洞和總規(guī)模150萬立方米/天的兩個大型凈水廠組成，工程總投資約60億元。經(jīng)過緊張的籌備， 2015年8月20日正式拉開了水源地項目主體工程建設(shè)的序幕。本工程主要由取水、輸水、分水、凈水、配水五部分組成，劉家峽水庫的原水經(jīng)輸水隧道送至兩個凈水廠，經(jīng)過處理后的水再由配水管網(wǎng)送至蘭州市千家萬戶。本文主要闡述BIM技術(shù)在凈水部分的應(yīng)用，不斷探索并促進BIM技術(shù)的發(fā)展。

BIM在國內(nèi)大規(guī)模供水工程的首秀

蘭州市水源地建設(shè)工程項目凈水部分由彭家坪凈水廠和蘆家坪凈水廠組成，其中彭家坪凈水廠設(shè)計規(guī)模100萬立方米/天，一期規(guī)模75萬立方米/天；蘆家坪凈水廠設(shè)計規(guī)模50萬立方米/天，一期規(guī)模25萬立方米/天。兩凈水廠水處理工藝均采用混凝（機械混合+折板絮凝）、沉淀（平流+斜管沉淀池）、過濾（氣水反沖洗濾池）、消毒（紫外線+次氯酸鈉消毒）的方式，處理后的水經(jīng)配水管網(wǎng)供給用戶。本工藝具有工藝先進、出水水質(zhì)好，設(shè)備節(jié)能、運行成本低，科學(xué)管理、自動化程度高的特點。處理后的出水水質(zhì)優(yōu)于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求，出廠水濁度不大于0.5NTU（散射濁度單位）。

作為全國首個一次性建成的規(guī)模為100萬立方米/天的凈水廠，彭家坪凈水廠和蘆家坪凈水廠具有工期緊迫、工藝復(fù)雜、工序繁多、專業(yè)性強、交叉施工多、施工難度大等特點，而國內(nèi)又缺少相關(guān)的施工經(jīng)驗。為協(xié)助實現(xiàn)把蘭州市水源地建設(shè)工程項目打造為“百年工程、綠色工程、精品工程、智慧工程”的目標(biāo)，兩座凈水廠于2016年3月正式啟動了BIM技術(shù)應(yīng)用工作，并成立了BIM小組，主要利用BIM技術(shù)保證工程建設(shè)經(jīng)濟、高效、保質(zhì)、保量地完成。值得一提的是，BIM技術(shù)與如此大規(guī)模的市政供水工程相結(jié)合在國內(nèi)尚屬首例，建設(shè)者們用實踐充分證明了BIM技術(shù)的實用性和先進性。

彭家坪凈水廠2#水處理間沉淀池及屋面網(wǎng)架

五大優(yōu)勢

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），是近幾年發(fā)展起來的一種新型科技手段。它是以建筑工程項目的二維圖紙等相關(guān)信息為基礎(chǔ)，建立的帶有各個建筑構(gòu)件真實信息的三維建筑模型。BIM具有可視化、數(shù)字化、協(xié)調(diào)性、多維性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等幾大特點，同時也是一個將建設(shè)單位、監(jiān)理單位、EPC總承包單位、設(shè)計單位和施工單位等各參建方聯(lián)合在一起，實現(xiàn)信息共享的一個大平臺。

三維技術(shù)交底

設(shè)計院傳統(tǒng)的出圖方式是以二維圖紙為媒介來表達建筑物（構(gòu)筑物）的布置和結(jié)構(gòu)形式，彭家坪及蘆家坪凈水廠在設(shè)計上采用了較為先進的水處理工藝，水廠構(gòu)（建）筑物種類繁多，其中，彭家坪凈水廠共18個構(gòu)（建）筑物，蘆家坪凈水廠共16個構(gòu)（建）筑物。凈水廠設(shè)計復(fù)雜，對施工單位的綜合能力要求較高，再加上工期較緊，工程量大，識圖難度也較大。然而，利用BIM技術(shù)可以將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，對于二維圖紙上難以詳細(xì)表達或較為抽象的地方，都可以用三維模型以360°角度進行展示。同時，BIM還可以在任意位置進行剖切，有助于施工人員更好地了解構(gòu)（建）筑物復(fù)雜節(jié)點處的構(gòu)造和連接方法，真正實現(xiàn)了多視角、可視化施工技術(shù)交底，方便施工單位編制施工計劃，保證施工組織和施工方案的合理性。通過前期建模，兩座凈水廠共建立土建及安裝模型147個，極大地提高了施工效率。

施工預(yù)警和設(shè)計優(yōu)化

在傳統(tǒng)的項目施工管理中，技術(shù)人員只有深入施工現(xiàn)場認(rèn)真研究圖紙后，才能在腦海里大致形成項目的空間結(jié)構(gòu)、管線走向及設(shè)備布置等，遇到空間復(fù)雜、管線眾多的更是難以形成立體空間布局，只有當(dāng)現(xiàn)場施工完成后才會發(fā)現(xiàn)某些構(gòu)件布局不合理、待優(yōu)化之處，但已為時已晚。利用BIM技術(shù)可以很好地解決這一問題，它將以往的線條式構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在我們面前，構(gòu)件的位置、與周圍空間的關(guān)系一目了然，方便及時對構(gòu)件的走向和高度進行調(diào)整。

利用BIM技術(shù)的碰撞檢查功能和BIM WORKS軟件平臺，可實現(xiàn)對多專業(yè)BIM模型進行三維空間碰撞檢查，可以發(fā)現(xiàn)空間與空間、空間與時間之間是否沖突，通過對構(gòu)筑物各個專業(yè)信息模型加以整合，識別出管線、設(shè)備、構(gòu)件之間的碰撞點，便于我們第一時間發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計及施工問題。通過凈水廠模型的建立，共發(fā)現(xiàn)設(shè)計圖紙問題上百處，通過不同單體、不同專業(yè)之間碰撞檢查，發(fā)現(xiàn)碰撞點有1 000多處。這樣就打破了傳統(tǒng)施工管理中二維平面圖紙的瓶頸，避免返工造成的成本浪費和工期延誤，同時也保證了施工質(zhì)量。

濾池管廊BIM漫游

施工動態(tài)模擬

彭家坪及蘆家坪凈水廠工程規(guī)模大，復(fù)雜程度高，為了能夠有效縮短工期、提高質(zhì)量、降低成本，需對場地布置和施工動態(tài)進行模擬，比較各不同施工方案的優(yōu)劣，從而優(yōu)化施工組織和施工方案。通過BIM漫游可直觀地提前發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題，在進行場地布置前，為避免出現(xiàn)二次搬運及施工工作面不足的情況，需要對現(xiàn)場料和設(shè)備的進場路線以及堆放區(qū)進行模擬布置，對于不滿足設(shè)備進場安裝條件的土建狀況進行分析，及時調(diào)整優(yōu)化設(shè)備安裝計劃及施工方案。這些都可以在BIM模型中進行驗證，最終實現(xiàn)“模型等于圖紙”“模型高于圖紙”的目標(biāo)。

施工全面管理

BIM技術(shù)與工程量和造價相結(jié)合，直觀展示了項目形象、進度、產(chǎn)值的統(tǒng)一結(jié)合。BIM技術(shù)的一大優(yōu)勢在于通過框圖出量，可以準(zhǔn)確地知道所選區(qū)域的工程量數(shù)據(jù)，用于兩量對比后，就能知曉預(yù)算與實際材料用量的差異。通過建立的BIM模型精確出具工程量清單，根據(jù)施工條件進行材料用量的精確統(tǒng)計，項目上各參建單位人員都可以利用BIM系統(tǒng)隨時隨地調(diào)取工程所需清單，并可實現(xiàn)用量與模型的反查。通過BIM模型出量和實際施工用量的對比，分析原因形成對比報告，提出施工改進的建議，從而實現(xiàn)工程量精細(xì)化管理，節(jié)約項目投資和成本的目標(biāo)。

隨著建筑施工動態(tài)管理要求的日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的進度管理模式已無法適應(yīng)現(xiàn)代化項目管理模型的需要，基于BIM的施工進度模擬應(yīng)運而生。4D施工進度模擬以BIM技術(shù)為工具，通過在BIM系統(tǒng)中錄入進度計劃，可以動態(tài)展示某構(gòu)筑物在不同時期的建設(shè)狀態(tài)，三維可視化功能加上時間維度可以進行虛擬施工，隨時隨地、直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，對進度提前或者滯后的天數(shù)及狀態(tài)進行標(biāo)注提醒，管理人員可隨時掌握進度情況并實時做出調(diào)整，降低工期控制風(fēng)險。

在凈水廠施工過程中，現(xiàn)場管理人員可以通過手機客戶端對現(xiàn)場質(zhì)量、安全進行全面掌控。在現(xiàn)場巡視過程中發(fā)現(xiàn)的問題可以隨時通過手機在BIM模型的具體位置上標(biāo)注，并以圖文的形式上傳到BIM系統(tǒng)上，各參建方均可通過手機客戶端查看質(zhì)量安全問題及整改回復(fù)情況，極大地提高了溝通及管理效率。

在建筑工程信息化高速發(fā)展的今天，對工程資料的時效性及資料管理的整體要求越來越高，傳統(tǒng)的紙質(zhì)資料管理模式已無法滿足逐漸信息化、現(xiàn)代化的建筑行業(yè)項目管理的發(fā)展要求，而BIM技術(shù)就很好地解決了這一問題。兩座凈水廠施工資料及設(shè)備資料數(shù)量非常龐大，在施工管理過程中，BIM小組人員將重要的設(shè)計圖紙、變更通知、工程簽證、工作聯(lián)系單、檢驗批驗收記錄、施工方案等施工過程資料上傳到BIM系統(tǒng)中，并將模型與相關(guān)資料進行關(guān)聯(lián)，可隨時全方位地查看構(gòu)筑物的相關(guān)信息，實現(xiàn)資料的協(xié)調(diào)管理，最終逐步達到“無紙化”管理目標(biāo)。

提升運維效率

彭家坪及蘆家坪凈水廠大大小小設(shè)備上千種，設(shè)備供貨單位近30家，每個設(shè)備的規(guī)格型號、技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)廠家、設(shè)備品牌、操作說明等信息都不相同。為了方便業(yè)主單位后期的運營管理，BIM小組人員根據(jù)設(shè)計圖紙將所有設(shè)備建立起1︰1比例的三維模型，將設(shè)備所有相關(guān)信息在BIM系統(tǒng)所對應(yīng)的設(shè)備模型中進行錄入，并可生成二維碼，查看設(shè)備信息極為方便。BIM系統(tǒng)同時具有設(shè)備保養(yǎng)提醒功能，讓設(shè)備與不同的崗位和人員關(guān)聯(lián)，到保養(yǎng)維護期及時發(fā)出信息提醒，從而減少水廠運行故障率。

結(jié)語

目前，彭家坪及蘆家坪兩座凈水廠正處于管道及設(shè)備安裝階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用真正起到了為項目管理增值的目的。這極大地增加了該項目管理團隊發(fā)展BIM技術(shù)的決心和自信，同時大力投入發(fā)展BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用，逐步把BIM技術(shù)全面貫穿到規(guī)劃、設(shè)計、施工及運營全生命周期階段，這樣才能始終走在行業(yè)發(fā)展的前列。

2017年2月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》也明確指出，加快推進BIM技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和運營維護全過程的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工程建設(shè)項目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進建筑業(yè)提質(zhì)增效。由此可見，BIM的發(fā)展已是大勢所趨，但BIM的推廣和應(yīng)用仍需要一個長期的循序漸進的過程。