BIM技术在给水排水工程中的应用

文/范海庆 山东源达建设发展有限公司 山东济南 250014

1、BIM 技术概述

BIM 新技术的应用基础是将每一个构件都看作是单一的元素，是将元素中的几何数据、物理特性、施工要求、价格等进行有效的整合，进而实现对建筑模型的整体数据化，并将此数据化的建筑模型进行整理，形成有效的数据资料库。对建筑物构件进行数据的整合，能够有效的实现对各个建筑元素几何特征的及物理特性的反映，每个元素还同时能够保留自身与建筑整体的相互联系，实现了建筑系统的完整性及层次性。

建筑工程中给水排水设计具有一定的流程，即方案阶段、设计阶段、施工阶段以及运营阶段。在此整个流程中，其与建筑自身的寿命周期相一致，当前，BIM 技术在建筑给水排水设计中的应用主要在方案设计阶段及施工阶段。在设计阶段中，所应用到的BIM 技术主要是BIM 设计软件以及辅助设计软件，而在施工阶段中对BIM 技术的应用主要是施工方案组织及工程量计算。

2、BIM 技术的特点和应用优势

2.1 技术特点

第一，可视化。随着建筑行业的快速发展，建筑工程的设计方案更加复杂，会影响施工技术人员的想象和理解。基于BIM 技术下，促使线条式的构件转变为三维立体实物，一方面方便施工人员读图识图，另一方面加强了构件之间的互动性和反馈性。如此一来，不仅有利于生成报表和效果图，而且项目设计、施工、运营等均处于可视化状态下。

第二，协调性。建筑施工是一个多方参与的过程，主要包括业主方、设计方、施工方、监理方，如何协调各方利益和关系，成为施工管理的一个重要问题[1]。举例来说，设计人员设计的给排水管道，和土建专业的梁柱结构产生冲突，后期只能变更设计。基于BIM 技术下，可以生成建筑模型，对专业碰撞问题进行协调，提供最优化的改进措施，避免设计变更或后期返工。

第三，模拟性。BIM 技术的模拟性，不仅能模拟出建筑模型，还能模拟出真实世界中无法操作的事物，例如节能模拟、日照模拟、紧急疏散模拟等。在招投标期间，通过4D 模拟能制定出科学的施工方案，用来指导现场施工作业；而5D 模拟为成本控制提供了数据支持。

第四，优化性。建筑工程的优化，受到时间、信息、复杂程度三个要素的影响，利用BIM 技术，其一能对项目方案进行优化，将设计方案和投资回报相结合，以供业主合理选择；其二能对特殊项目设计进行优化，例如幕墙、裙楼等异型设计，可以对造价和工期进行改进。

2.2 应用优势

结合工程实践，BIM 技术的应用优势如下[2]：①三维渲染，给人们带来真实的视觉冲击，提高中标几率；②快速算量，快速准确计算工程量，提高预算的精度和效率，为施工管理提供依据。③精确计划，及时获取工程数据，为施工方案的制定提供支持，减少物流和资源浪费。④虚拟施工，对比施工计划和实际进展，及时发现存在的问题和不足，从而减少安全质量问题。⑤碰撞检查，可以优化管线布设，加强各个专业的沟通能力，避免出现返工。

3、BIM 技术在给排水的应用策略

3.1 在管道与材料表方面的应用

在给排水构筑物设计环节中，采用BIM 技术进行基础设计，像拍图环节中，可以结合管道的实际衡量情况，保证最大限度上满足工作方需求。给排水的施工人员都会根据设计图纸进行管道设计，而在实际施工中会发现设计图纸存在的不足，经过试验与检测发现潜藏中的各种问题，对图纸设计进行分析与整理，继而在实际施工中出现的一些关于管道设计图纸的问题能及时得到调整与改善。

3.2 给排水协同方面的设计

在对建筑工程进行设计时，各专业图纸均应基于建筑专业的图纸进行绘制，最终完成一套完整的建筑施工图纸。在图纸设计的过程中，各个专业的管线可能出现交叉，重叠等现象，但由于各专业图纸设计是同时进行的，所以这些问题是很难发现的，有时只有在施工时才能够被发现。通过BIM 技术的应用可以实现对建筑工程信息模型的建立，并在所建立的模型内部可以进行给排水工程等全部信息的建立，具体到可以明确水泵的具体尺寸及信息。与此同时，通过对BIM技术的应用可以实现对不同专业信息的读取。所以，对于BIM 技术的应用能够有效提高建筑给水排水工程和各专业的协作性。

3.3 在给水排水工程使用阶段的应用

BIM 技术在给水排水工程中的应用通常是贯穿整个工程生命周期的，从设计阶段到施工阶段、使用阶段，就使用阶段而言，其应用主要集中在后续调整、修补工作。城市给水排水系统的设计，往往是结合城市当前情况和未来所需，即是说，即便城市未来给水量、排水量出现变化，也可以完成给排水工作，但需注意的是，部分地区可能出现一些难以预料的变化，比如建设了大型工厂，该工厂的排水和市区排水归属同一个系统，但排水量较大，现有管道难以满足所需，这种情况下，可以应用BIM 技术设计排水量较大的局部管道，满足排水需求，基本流程和设计、施工阶段是类似的，针对有问题的部位进行局部优化，直到满足要求为止。

3.4 在安装模型上的应用

BIM 技术在给排水的应用中，因构筑物的设计比较复杂，在实际施工中的工序又比较繁琐，特别是管道与线路等一些方面的安装中，需要尤为重视。像在吊顶区域中开展施工时，此时施工涉及到的工序就十分复杂，需要工作人员精心与细致的工作，避免出现不必要的问题。在施工中应用BIM 技术时，设计安装模型的工作要顺利开展，保证其设计能发挥出对建筑工程给排水安装工作的有效指导作用。在实际施工操作工作中，可以根据时间的维度进行BIM 技术设计，保证安装模型设计能符合实际工程施工需求。

3.5 三维扫描的设计

对于三维扫描技术来说，其工作原理是将光、机、电机计算机技术进行有效结合的技术，其主要的用途就是可以实现对物体空间外形、结构及色彩的扫描，这样就能够实现对物体表面空间坐标的获取。三维扫描技术的应用能够实现空间测量，具有速度快、精度高的有点。对于建筑给水排水工程来说，三维扫描技术的应用主要在项目的改造及施工结果的验收过程。当前，我国许多项目的测量和定位还是采用人工的方式，这就会造成测量结果存在极大的误差。但是以BIM 模型为基础的设计和施工，想要对施工结果进行检验，也需要用到三维扫描技术。

结语：

综上所述，BIM 技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性的特点，将其用于工程设计施工中，凸显出诸多优势，成为建筑工程行业的重要发展趋势。本文从管道设计安装、材料表统计、协同作业、参数确定、三维扫描等方面，介绍了BIM 技术在给水排水工程中的应用。结合实际工程案例，利用BIM 技术可解决管道碰撞和交叉问题，减少后期设计变更，提高工程质量和效率。