BIM技术在海外双膜法海水淡化工程中的应用实践

谢概

（北京碧水源科技股份有限公司，北京 102206）

1 引言

截至目前，我国已与151 个国家、32 个国际组织签署200余份共建“一带一路”合作文件。中央企业海外资产近8 万亿元，分布在180 多个国家和地区，项目超过8 000 个。随着国家深入推进高质量共建“一带一路”，海外工程越来越多，面临的挑战不容忽视。

海外工程项目建设不同于国内，主要区别在于资金投入大、持续时间长和管理困难的施工阶段。首先，施工阶段的主要依据是施工图，而常规施工图都是二维图纸，本身可能存在设计不合理以及不同专业协同时的偏差问题[1]；其次，海外工程项目的多语言环境以及人员文化水平的差异，难以避免出现对复杂且抽象的二维施工图纸的理解不足的现象[2]；最后，材料管控精度低，无法准确预估海外工程项目由于变更和维修更换等产生的材料增项，甚至有些材料在当地无法采购。因此，海外工程项目的建设更容易产生变更、返工、工期延误和成本超支等问题[3]。

双膜法海水淡化工程由于处理技术的复杂性和特殊性，对于施工安装和运行维护的要求较高。BIM 技术具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、优化性、模拟性和可出图性等优点[4]，不仅可以改进设计和施工的交底形式，提升工作效率，提高工程质量，有效控制成本，还可以为运行维护阶段提供大量可共享的项目信息和数据，从而提高项目管理水平，特别适合应用于海外海水淡化项目。

2 工程概况

本新建海水淡化厂位于巴基斯坦，包含取水头、取水管道、海水淡化厂房、辅助生产建构筑物、海水淡化设备以及其他附属设施。设计规模为5 000 m3/d，采用气浮+V 形滤池+超滤+反渗透+矿化处理工艺，出水水质要求按照GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》，建设周期12 个月。

3 BIM应用实践

3.1 创建模型

本项目包括建筑、结构、给排水、机电等专业，故选择将所有专业汇集在一个平台上的Revit 软件作为BIM 三维设计平台，除了可以使用软件自带的族库之外，还需要根据项目的实际情况，新建参数化族和定制化族。族模型不需要完全和实物一致，但关键尺寸应满足定位和安装要求。实践过程中发现，Revit 建模也存在一定的不足，如反渗透组器这样定制化程度高且结构复杂的集成设备，若使用Revit 建模不仅难以发挥其参数化的优势，而且会比较耗费时间，而通过结合Solidworks等三维软件建立机械模型再导入Revit 中，可以极大地提高设计效率[5-6]。

BIM 技术的协调性以及信息关联性和一致性依赖于模板化的样板文件，在创建项目的样板文件时，对坐标、视图、项目参数、MEP 设置、载入族等进行统一设置，基于同一个样板文件开展工作，建立好的单体模型通过链接的方式进行整合而形成一个总模型，图1 为总模型中气浮池+V 形滤池+双膜车间+矿化池+清水池+污泥脱水间+值班室部分，可以实现多专业、跨部门的高效协作。

图1 气浮池+V形滤池+双膜车间+矿化池+清水泵房+污泥脱水间+值班室

3.2 碰撞检测

管线布设是环保工程最为重要的部分之一，本项目包括水管、气管、电缆桥架等，水管还包括进水管、产水管、浓水管、化学清洗管、加药管、冲洗管、废水管，由于管线的复杂性，二维CAD 的平、立、剖面图难以完全表达清楚设计的全貌，最终各专业图纸之间是否存在不合理的问题主要依靠审图人员的专业能力和经验，对于模型中的碰撞，难免疏漏[7]。

Revit 自带碰撞检查功能，在进行单体模型设计的同时，实时查看并调整管路布线，达到初步避免碰撞的目标，再通过碰撞检查找到疏漏的碰撞。对于不同专业间模型的碰撞则使用Navisworks 软件的Clash Detective 功能生成碰撞检测报告，快速准确地识别碰撞点（见图2），基于碰撞检测报告进行修正，尽可能地解决设计阶段的图纸问题，避免了在施工阶段进行现场调整而导致的各项变更。

图2 碰撞点示例

3.3 多样化出图

不同于传统二维图的是，Revit 除了可以出平面图、剖面图和轴测图之外，还可以直接生成任意角度的三维图。为了更加清晰直观，方便施工、安装、业主等相关方对图纸和模型的理解及使用，根据业主要求在三维图上标识注释的图片等形式以满足不同的表达诉求（见图3），并且对模型进行的任何修改都会同步更新到所有图纸，保证了图纸的准确性，提高了出图效率。

图3 超滤+反渗透双膜车间系统图表达

3.4 材料统计

本工程的设备、仪表、阀门及管材管件由国内加工或采购发货到项目现场，管材管件的尺寸、材质和压力等级类型多，涉及的金额较大，材料统计的准确度直接影响工程预算、施工进度和施工成本。因此，在建模的同时统一设置了模型的设计参数、采购信息和安装信息等属性。基于这些模型属性，选择所需要的信息，然后通过Revit 自动生成明细表，导出的明细表可以通过Excel 查看和编辑，确保了材料统计的准确度和高效性[8]。此外，这些模型属性也是施工阶段的安装指导以及运行维护阶段的信息化管理的基础。

3.5 虚拟漫游

Navisworks 的漫游功能比Revit 的更加灵活，图4 是本项目在Navisworks 中的漫游视图。通过虚拟漫游实现第一视角沉浸式体验，在设计阶段就给相关方身临其境的成果展示，有利于相关方对设计方案的合理性充分把握，针对设计细节、安装空间、巡检通道等提出建议，从而在设计阶段很好地解决这些问题。此外，Navisworks 提供3 种漫游动画制作方法，导出后的动画文件方便传输和观看，提高交流效率。

图4 超滤+反渗透双膜车间漫游示例

4 结语

本项目运用BIM 技术，创建了可视化模型，充分利用空间并合理布置了超滤+反渗透双膜车间的管路，通过碰撞检测提前修正了构件及管路间的冲突，减少了不必要的变更；多样化出图可以清晰直观地满足不同的图纸表达需求；对于超级双相钢、玻璃钢、UPVC 等材质管材管件的精确统计，有效控制了材料成本并且保障了施工进度；虚拟漫游进一步加深各专业设计人员、施工人员、运行人员对设计意图的理解，促进各方积极反馈优化建议；基于模型属性为后期运行维护形成了数字资产。综上所述，BIM 技术的应用可以提升本项目的建设品质，有利于项目的整体经济效益，值得继续深入研究和应用。