黄镭
中铁市政环境建设有限公司 上海 200331
摘要：针对土石方量大、单体建筑多及管道密集的大型污水处理厂工程，为实现快速建造，应用BIM技术，辅以倾斜摄影测量技术，建立了可视化的地理信息模型，污水处理厂的土建模型、钢筋模型、机电模型，解决快速建造的施工难题，提升大型污水处理厂的建造速度，进一步验证了BIM技术的应用价值和优势。
关键词：大型污水处理厂；快速建造；BIM技术；施工管理
1 工程概况
1.1基本信息
北湖污水处理厂位于湖北省武汉市化工新区腾飞大道与八吉府路交汇处东侧，主要服务沙湖、二郎庙、落步咀及白玉山污水系统约130.35平方公里。近期建设计划日处理污水80万吨，远期达150万吨，尾水水质按国家一级A标准执行。北湖污水处理厂采用多模式A/A/O+深度处理和高浓度+MBR两种污水处理工艺，为目前国内一次性建成规模最大的污水处理厂。
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图1 工程效果图
1.2项目难点
1）工程合同工期紧：80万吨污水处理厂在540天内一次性建成在国内实属首次，土建部分由一家施工单位完成，进度紧张。
2）土石方量大：占地近55万平方米，土石方量约110万方，计算与分析困难。
3）建筑单体多：单体建筑有31座，多超长薄壁混凝土结构，施工难度高。
4）管道密集：涉及11大类管道，总长约87.3km，预留洞和预埋套管较多。
5）协调工作复杂：涉及的专业较多，施工任务分配与专业间的协作管理难度大。
2 BIM技术应用
水厂类项目BIM技术应用重视厂区的整体布局和工艺流程分析，关注建(构)筑物单体的功能和工艺参数，对后期的运维管理有较高的信息要求[1]。结合工程实际，采用“Autodesk”+“Bentley”+“广联达”的BIM技术系列软件，进行BIM技术的落地实践，服务现场施工管理。
2.1地理信息模型与土石方计算
辅以无人机倾斜摄影测量技术，生成三维实景模型，真实反映地物的外观、位置、高程等属性[2]。应用“Bentley”的“ContextCapture”软件，建立场地的实景模型。能对各区域的土方开挖情况进行可视化展示，对应计算开挖的土石方量情况，通过与传统测绘的人工采集外业数据方式，时间节省近30天，成本节省63%。
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图2 地理信息模型
2.2工程建模与工程量计算
2.2.1土建模型
建立污水处理厂工程的土建模型，对相关的图纸错漏问题进行反馈设计，及时修正，提供给项目现场清晰明确的结构形象，便于技术人员充分理解图纸，避免了盲目指导现场的作业生产的问题。
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图3 土建模型应用
2.2.2钢筋模型
对于复杂结构或复杂节点的钢筋分布，采用ProStructures 软件进行精细化的钢筋建模，Revit软件的模型可导入ProStructures软件，在几何信息上完整性较好，避免了二次建模。在两个软件间进行模型的转换，以一个单体结构的Revit模型为例，原始模型大小为5.01MB，进行模型转换，不同格式的模型导入ProStructures软件后的特征如表1所示。
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最终选择了ACIS（SAT）的格式进行了模型交互。建立了结构的钢筋模型，并输出实物量及下料表单。
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图4 模型输入与钢筋建模
2.2.3综合算量
Revit软件的优势是土建建模，提高了工程算量的精确度，ProStructures软件在钢筋的建模和下料表达中的优势明显。两种软件应用均得到了精细的实体量，但受扣减规则等本地化的制约，直接得到的实体量不能满足国内本地化的算量需求[3]。
为更好服务实际的造价计量需求，模型通过接口导入国内主流的BIM算量软件，是一种解决方案。广联达软件提供了GFC标准对作为Revit和GTJ两个软件之间的数据交互格式，图元及属性信息转换较好，进一步在GTJ软件中完善工程量计算模型，进行土建、钢筋、及装饰算量，完成施工过程中各阶段算量、提量、检查与审核的工作。
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图5 工程量计算的模型图
2.3碰撞检查与管线综合
北湖污水处理厂工程涉及的主要管线从de32～DN2200，有11大类，利用BIM技术的多专业协同优势最大程度发现图纸的“错、漏、碰、缺”问题[4]，通过Revit软件建模并导入Navisworks软件中进行碰撞检查，在施工准备阶段，通过BIM模型深化图纸，并对设计问题进行反馈，减少二次施工，节省工期。
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图6 全专业管线模型
2.4结构计算与施工方案
生物池、膜池等单体，多为超长薄壁混凝土结构，容易产生变形和收缩裂缝，混凝土抗渗控制难度高。因此针对侧墙结构采用永临结合的钢筋梯架，通过BIM技术软件建模并进行结构分析，确定了钢筋梯架的稳定性与实用效果。
采用Revit软件建立钢筋梯架模型，应用“Midas Link for Revit Structure”接口程序，Revit和Midas软件之间进行模型数据的转换，能将Revit模型数据导入到Midas,在Midas中模型修改，能更新Revit模型文件，可进行结构计算，服务于施工方案的应用，做到了有效控制池壁钢筋绑扎轴线、间距、垂直度，保证池壁钢筋绑扎质量，以保证池壁的整体浇筑，控制后期池壁成型质量。
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3 应用效果分析
在大型污水处理厂的建造中，受限于施工工期，规模大而结构复杂，实现快速建造，需进一步提升施工管理水平，依赖于对施工过程信息的高效管理，BIM技术对于对数据信息的分析及信息的传递，发挥出了巨大的价值。
在北湖污水处理厂工程中，基于BIM技术的应用，在解决土石方的外业采集及内业处理问题、工程建模及工程算量、结构计算与施工方案、管线综合与碰撞检查、施工模机进度管理方面，先后优化施工时间117天，节控成本600多万元，较好辅助了施工任务的如期完成，减少二次施工，显著提升了现场的施工水平，有效辅助了北湖污水处理厂工程的快速建造。
4 结语
BIM技术适应着信息化的发展、适应产业升级及国家创新驱动发展的要求，已经成为施工管理人员解决复杂工程的主要技术手段。在大型污水处理厂工程的快速建造中，通过BIM技术实践，在场地模型、土建建模、工程量计算、管线综合、施工方案等方面，取得了良好的效果，工程应用成果也获得了良好的社会效益。在本项目中，从BIM技术的落地实践出发，进行系统化的发展，提升项目建设的精细化水平，降低施工风险与控制成本，为企业管理的提供参考作用。
参考文献
[1] 邓京楠，罗惠云，王宇婷等. BIM技术在智慧水厂改扩建中的研究与应用[J].《净水技术》2019，38（10）：8-15.
[2] 柳闻仪，高 巍，凃道勇等.基于倾斜摄影测量技术的变电站土方计算研究[J].《电力勘测设计》2019（11）.
[3] 安 培，艾心萤，叶 建等.基于BIM的三维算量在超高层建筑项目中的研究与应用[J]. 施工技术，2015，44（23）：15-18.
[4] 王淑嫱，王彬，许思鹏. BIM技术在某市政水厂项目设计施工中的应用[J]. 湖北工业大学学报，2018， 33（6）：111-114，119.
作者简介：黄镭（1986-），男，本科，工程师。从事BIM技术研究与BIM技术项目咨询。
公司：中铁市政环境建设有限公司