基于BIM 技术的变电站施工管理优化

谈亚栋

（国网江苏省电力工程咨询有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

变电站作为电力系统中重要的组成部分，其施工管理水平会对输配电网的安全性和可靠性产生很大的影响，而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为建筑施工领域的重要信息技术，已经在变电站施工中得到广泛应用，例如采用BIM 模型对施工材料和电力设备进行全过程管理，再借助BIM协同平台对项目设计和施工进行协同管理[1]。因此，探索如何利用BIM技术来对变电站施工的进度、材料、质量以及安全等方面进行优化，实现对变电站施工全过程的管控，对提高变电站施工质量、缩短施工周期、减少施工成本和降低风险均具有重要意义。

1 基于BIM 的变电站施工管理优化策略

1.1 BIM 在施工进度管理中的应用

BIM 技术在施工进度管理中的优化，主要是通过建立BIM 模型和进行4D 模拟，实现对施工进度的全过程监控和管理[2]。4D 模拟指将变电站三维建筑模型与时间进度计划相结合来生成四维模型，实现对施工进度的可视化和虚拟仿真，可对施工进度进行全过程监控和管理。在BIM模型中对变电站不同的建筑、电力设备以及施工任务进行编码与分类，以便制订施工进度计划和动态调整。采用BIM 模型与4D 模拟方式对施工进度进行全方位的监控和管理，要综合考虑施工任务的顺序、时间、资源、质量等内容，从而实现对施工进度的全局掌控和优化。此外，BIM 技术可以进行碰撞检测和冲突分析，即通过模型的可视化和仿真功能来检测施工过程中可能出现的空间冲突与施工瓶颈，并及时采取处理措施进行布局调整和空间优化，也可以进行施工进度的预测和优化，帮助施工企业制订更加科学合理的进度计划，提高施工进度的可控性与可预测性[3]。

1.2 BIM 在材料管理中的应用

BIM 数字化材料模型可对施工材料进行全生命周期的实时监控和管理，包括采购、运输、仓储以及安装等环节。在采购阶段，BIM 技术将材料信息与供应商信息相结合，快速生成材料清单和采购订单，提高采购效率；在运输阶段，通过建立物流信息模型，对材料运输情况进行实时监控，及时发现运输问题并进行处理；在仓储阶段，建立数字化的材料库存管理模型，对材料的存储、出入库等情况进行实时监控，避免材料损坏或遗失；在安装阶段，将材料信息与施工图纸相结合，实现材料的自动定位和安装，提高安装效率和准确性[4]。BIM 技术可实现材料信息的共享与协同管理，提高材料管理的效率和准确性。在传统施工材料管理模式中，各个部门之间的信息共享和沟通经常会存在诸多问题，容易导致材料管理出现用料数量不精准、重复用料的情况，而BIM 数字化模型可实现各个部门之间的信息共享及协同管理。

1.3 BIM 在质量控制中的应用

BIM 技术可对施工质量进行优化管理，项目管理团队借助3D 模型检查变电站构件之间的尺寸和位置关系，确保其符合设计规范，并使用模拟技术验证结构的可行性和安全性，减少施工错误与质量缺陷。BIM 技术不仅可以帮助团队提高质量管理的水平，还可以在建设过程中提高生产效率并降低成本。此外，可以采用质量控制管理工具进行全面质量管理。例如，采用BIM 模型跟踪每个构件的质量检查结果，记录质量问题和质量缺陷，并跟踪解决方案的执行情况，帮助团队识别重复质量问题和质量演变趋势，以防后续施工中再次出现同类质量问题。

1.4 BIM 在安全管理中的应用

BIM 技术在施工安全管理优化方面具有很大的潜力，可通过建立管理模型来实现对施工安全的全过程监控与管理。采用3D 建模创建虚拟施工场景，对施工过程中存在的安全风险进行评估，在建模时加入人员、机械设备、材料等安全要素信息，用来模拟施工现场的情况，识别潜在的安全风险，并采取相应的措施进行纠正和预防。同时，BIM 技术可以模拟安全紧急事件的场景，并训练施工作业人员应对不同危险情况的应急响应能力。

2 案例研究

2.1 案例介绍和项目背景

某变电站项目占地面积约为100 000 m2，总投资额为1.5 亿元，包括多座建筑电力设施，其中主变电站是整个项目的核心部分，包括联络线、开关站、主控楼、检修楼等，项目建设目标为现代化的变电站，可为区域经济发展提供能源保障。变电站项目施工工期为18 个月，由于项目规模较大，材料管理和质量控制是施工管理的重要环节，在施工管理过程中会存在着较多困难，施工现场也面临着人员、设备、材料等方面的协调与管理问题，需要进行有效的协调。因此，采用BIM 技术进行施工管理，具有很高的必要性和实用性[5]。

2.2 BIM 技术在变电站施工管理中的应用情况

2.2.1 进度管理

案例中采用BIM 技术进行4D 模拟，结合施工进度计划，通过虚拟现实的方式对施工进度进行可视化管理和控制。在施工过程中，通过实时更新模型的数据，不断优化和调整施工进度计划，有效提高了施工效率，缩短了工期，进度偏差统计如表1 所示。

表1 进度偏差统计

从表1 中的数据可以看出，通过BIM 技术进行施工进度管理，实际工期比计划工期缩短了10 d左右，而且完成率也都在90%以上，说明BIM 技术在施工进度管理方面起到了积极作用。

2.2.2 材料管理

案例中通过BIM 模型对变电站所需的各类材料进行清单管理，并实现了与供应商和采购方的信息交流及协作，具体数据如表2 所示。

表2 材料采购量控制统计表

从表2 中的数据可以看出，钢筋和混凝土的差值分别为+4.0%和+4.2%，说明在材料采购方面，BIM 技术可以帮助管理人员进行精细化管理，实现材料使用的精准控制，从而减少材料浪费，提高工程的经济效益。同时，在电缆和变压器等材料的管理方面，BIM技术实现了计划采购量与实际采购量的精准匹配，保证了材料供应的及时性与准确性，为施工进度的控制提供了有力的保障。

2.2.3 质量控制

在质量控制方面，BIM 技术可以帮助实现对施工质量的全过程控制和管理，包括施工前、施工中以及施工后。通过BIM 技术，可以对工程模型进行质量检测和分析，发现模型中存在的问题并及时解决。此外，BIM 技术可以帮助实现对施工材料的质量控制和管理，包括对材料的选择、检验以及验收等。表3 是本案例中BIM 技术在质量控制方面的具体应用情况。

表3 质量控制应用情况统计表

2.2.4 安全管理

在安全管理方面，BIM 技术可以通过建立安全管理模型，实现对施工安全的全过程监控和管理。安全管理模型可以根据实际情况进行实时更新，以便及时发现施工安全问题，采取相应措施进行调整，提高施工安全控制能力和安全性。通过对施工现场的监控与分析，可以及时发现并预防施工安全事故。表4是本案例中BIM 技术在安全管理方面的具体应用情况统计表，通过BIM 技术在质量和安全方面的应用，变电站项目的施工质量得到了提高，施工安全得到了保障。

表4 安全管理应用情况统计表

2.3 实施效果评估

在实施BIM 技术进行变电站施工管理优化的过程中，进行了实施效果评估：（1）施工进度方面，通过对施工进度的监控和管理，BIM 技术有效缩短了施工周期，实际工期比计划工期缩短了10 d 左右，而且完成率也都在90%以上，大大提高了施工效率；（2）材料管理方面，BIM 技术在材料管理中的应用，使材料采购、入库、出库等环节更加规范化和自动化，同时能够实现对材料使用情况的实时监控，以及对材料剩余量和使用量的精准预测，避免了材料的浪费，节约了成本；（3）质量控制方面，BIM 技术能够全方位监控和管理施工质量，通过对模型的精细化设计和实时监控，可以减少施工中的质量问题，提高施工质量，同时能够对施工过程中发现的问题进行及时跟踪和处理，防止问题的扩大或影响整个工程的质量；（4）安全管理方面，BIM 技术能够建立全面的安全管理模型，实现对施工安全的全过程监控和管理。通过对安全管理模型的实时更新，能够及时发现施工安全问题，采取相应措施进行调整，提高施工安全控制能力和安全性。

3 结 论

采用BIM 技术对变电站施工管理中的应用情况及效果进行评估，发现BIM 技术的应用能够加快施工进度，提升材料管理、质量控制以及安全管理的能力，从而降低施工风险，保障施工质量和安全性。通过案例分析，可以看出BIM 技术在变电站施工管理中的应用已经逐渐成熟，并且得到了良好的应用效果。总之，BIM 技术在变电站施工管理中的应用提供了一种新的思路和方法，对提高施工质量和效率、降低施工风险具有重要意义。