BIM 技术在泵站设计中的应用

吴圆 上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司

1 前言

BIM全称Building Information Modeling，意为“建筑信息模型”，是通过对计算机技术的应用，创建的一种方便传递和共享建筑信息的模型。BIM技术被广泛应用于市政施工和建筑施工等领域，发挥了成本控制、协同管理等方面的巨大优势，极大提升了管理水平、施工效率，并有效减少了因返工造成的资源浪费[1]。本文就BIM技术在泵站设计中的应用进行了分析讨论，以期为BIM广泛应用于泵站设计提供参考。

2 BIM技术在泵站设计中的管理应用

BIM技术在泵站设计中的管理应用，体现在泵站设计的整个项目在设计、施工、运营、维护等各个阶段，在泵站设计的全流程中，通过BIM技术的应用可以实现工程信息的无损传递，项目各方之间可以通过信息共享实现更为便捷的协同工作。BIM应用在泵站设计全生命周期的信息管理过程中，其构建架构包括了数据层、模型层、功能层。

BIM的数据层包含了泵站设计和建设各个阶段的信息，是存储信息的数据库，并且能够实现模型内的信息交换。即BIM的数据层包括了数据存储、交换和应用等功能。

BIM的模型层是数据层之上的信息承载体，模型层的设计是为了解决不同工程应用中对数据的需求，是将数据层中的信息进行整理和集成，在确保信息有序性的基础上搭建覆盖全周期的信息模型。BIM的模型层是BIM技术能够在项目中发挥协同作用的核心。

BIM的功能层是实际应用中涉及的各个功能模块，需要满足不同应用场景的不同需要。BIM的功能层是通过对从不同专业收集到的不同信息数据进行加工和分析，将已完成的分析结果再反馈给各个专业人员。不同专业人员的系统中可以应用的模块有所不同，如泵站运营管理人员所能接触到的功能模块通常会包括设备管理模块、空间管理模块、用户管理模块等。

将BIM技术应用在泵站的设计管理中，能够有效解决当前管理中存在的大多数问题，进而推动泵站的设计和运行效率明显提升，实现缓解我国水资源压力的目的，并切实提高水资源利用率。

3 BIM技术在项目投标阶段的应用

3.1 建立BIM模型

根据招标文件中提供的相关设计图纸，由BIM技术人员集合施工管理技术的应用建立泵站的三维设计模型。该阶段设计的三维建设模型需要结合施工工艺，并采用参数化的组构件，构件中包含的信息主要有详细的工程量和材质等。

3.2 应用BIM模型

在BIM模型建立后，要依据模型做3D漫游展示，向全体制作标书的人员进行整体和部分效果的展示，让大家在制作标书前能对项目有较为清晰的认识，避免了因不同人对设计图纸理解的不同造成的分歧，大大提高了工作效率，并且通过对各种信息的实时查看，降低了标书制作过程中出现差错的可能性[2]。在泵站设计过程中，对主要工程量的校对核查，能够帮助规划施工工作，BIM技术的应用还能够设计满足招标需求的总体施工图，并辅助施工方案的编制，合理安排资金和人力计划。

4 BIM技术在施工准备阶段的应用

4.1 模拟施工现场总体布置

虚拟施工管理是BIM技术在施工准备阶段的主要应用方式，可以根据具体的现场施工信息进行场地布置、专项施工方案的设计，并能够展示关键工艺，模拟装修效果。泵站的施工准备阶段要对其总体布置进行模拟，包括生产临时建筑和生活临时建筑，在优化方案并最终确定后再开始实际布置[3]。

4.2 优化施工方案

应用BIM技术，可以根据施工现场的实际工作情况，对施工方案中的重点部位进行优化，如泵站设计中的分层浇筑方案，经过不断的模拟优化调整，最终确定的施工方案是相对最优的。如图1的项目所示，张马泵站工程是上海市外围的骨干泵站，在设计时需要同时满足排涝和引水调度的双向功能，其泵站规模为大（2）型，应用BIM技术进行设计有效提高了效率并节约了项目成本。图2为上海市在黄浦江上游水源地建设的金泽水库工程项目，需要达到取水速度60m3/s的设计规模，应用BIM技术有效提高了项目的供水安全保障。

图1 上海张马泵站工程中的BIM技术应用

图2 上海金泽水库泵站工程中的BIM技术应用

5 BIM技术在施工建设阶段的应用

5.1 指导施工

在施工准备阶段完成了对最优方案的确定，在施工建设阶段通过4D模拟向全体参与施工建设的工作人员展示方案，帮助其形成对项目方案的理解，按照模型完成实体项目的建造。BIM技术的应用能够让整个项目的施工全过程可控，通过技术交底指导施工。在泵站设计中，需要模拟搭建BIM钢筋模型，以便工人理解和查看具体的钢筋尺寸和位置，在保证施工质量的同时有效避免了返工情况的出现。

5.2 进度管理

BIM技术应用在泵站设计中，能够辅助项目进度管理。可以根据制定的项目施工进度计划，将资金准备、人员安排、材料采购等事项提前进行准备，在保证施工进度和施工效率的同时，减少了因预判差误导致的资源浪费。BIM的应用改变了传统的验收方式，可以分阶段进行数字化验收，存储相关资料和数据至服务器，进行统一的留存和管理。将实际的进度情况与BIM模型中模拟的进度进行比较，找到出现差距的原因并制定相应的措施加以控制。

5.3 成本管理

及时上传BIM模型中时间和成本等建设信息，可以为成本分析提供真实的数据支持，成本的核算不是一成不变的，要根据工程实际的进展情况做出更新和调整，资料汇总的及时性十分重要。运用BIM技术建立5D模型可以进一步细化工程量，精细分析项目的成本，及时计算出施工成本与项目清单中单价的对应关系，对施工进度进行成本动态和精细化管理。

5.4 质量管理

BIM模型具有可视化特征，应用在施工开始前能够及时发现问题并进行调整，能够对施工过程中可能遇到的问题加以规避[4]。将BIM模型应用于质量管理，结合质检标准可以使施工过程中工程质量控制的要点更加清晰，将BIM模型与现场施工情况做对比，可以更严格地把控工程质量。在施工过程中要如实在BIM模型中记录外购构件相关信息，并及时上传实体项目的相关信息保证项目可以追溯。

5.5 安全管理

将BIM技术应用在泵站设计中，能够监控施工中的风险，以二维码的形式进行公示，方便随时查阅。管理人员可以通过移动端设备及时记录施工现场的情况并加以取证反馈，让整个施工过程处于受监管状态，方便进行数字化管理。BIM技术还可以与VR技术相结合，更好地进行项目安全管理[5]。泵站设计项目属于水利工程建筑，常存在体量大、面积小、周期短、任务重、分包多等情况，加大了管理难度，通过BIM技术的应用实现了项目的可视化管理，可以辅助项目高效、安全地开展施工工作，并能够及时解决施工中遇到的问题。

6 结束语

按照国家水利部门对水利工程建设提出的要求，我国的水利项目在建设时面临着短板明显和监管不足的问题，尤其体现在信息化水平不高上，对水利工程进行信息化建设改造是我国水利工程面临的一项重要任务。BIM是当前可应用的较好的信息技术手段，随着BIM技术在水利工程中的应用，并通过与其他先进技术的集成，在水利建设领域发挥出了更大的价值，极大推动了整个水利行业的发展，并为智慧水利工程的开展创造了更多可能。针对当前我国水利工程行业整体存在数字化和信息化水平不足的问题，本文提出将BIM技术应用到泵站设计中，希望能以泵站的设计应用为整个行业的信息化和智慧化水平提升提供借鉴。