BIM技术在某水厂工程设计中的应用

岑发宽

（黔西南州兴源水利电力勘察设计有限公司，贵州兴义 562400）

1 工程概况

拟建水厂场地内现状有鱼塘、简易民房、工厂厂房（工棚）、果林地和菜地等。场地内北侧有山林地，南侧为鱼塘，西侧靠近工业厂房，东侧为鱼塘和菜地。场地南侧靠近现状道路，整个场地地形高差为：9～28 m。水厂主要包括：预臭氧接触池、泵房、活性炭滤池、臭氧发生间、超滤膜车间等建筑物。

2 初步设计阶段BIM应用

2.1 创建实景模型

采用无人机倾斜摄影技术，获取水厂厂区现状地形地貌数据，创建厂区现状实景模型，以便于水厂场地规划，同时可将现状数据归档。为水厂项目后续设计提供可视化数据，从而实现在实景模型中开展水厂BIM 设计。将BIM 模型与现状实景模型整合查看，可快速进行方案比选，分析方案布局可行性，利用真实模型，可提高方案沟通评审效率。

新建水厂整体规划面积约为0.30 km2。根据现状实景建立水厂生产流程模型。首先需要进行场区区域规划，初步确定项目的航拍内容，并结合相应的卫图明确航拍风险区域和重点控制区域，然后使用无人机完成航拍作业，通过相关软件规划项目的航线、飞行高度、镜头倾角等相关参数。在获取现场照片并筛选之后，使用软件完成模型的分析计算，最后输出项目所需的各种成果。

2.2 实景测量

应用前期获取的场区实景模型的成果，使用专用软件来浏览、测量模型。在CGCS2000坐标系下，可以准确地测量长度、坐标、面积、体积等信息。在实景模型基础上，项目相关人员可以更加深入了解项目现状，指导项目方案设计。

通过坐标测量，能够快速、便捷获取项目关键建筑物或设计起点的控制高程。

2.3 空间分析

与传统的二维DWG 地形图相比，采用实景建模可以直观分析水厂场区及周边的环境情况，获取更加丰富的信息，设计场景与周边环境可融为一体。三维实景模型的建立，有助于空间分析，提高设计效率和准确性。

2.4 方案设计

传统的DWG地图无法完全表明现状地物和地形情况以及其他设计必要的信息。通过建立三维实景模型，能够直观了解真实场景、准确位置，为水厂方案设计提供更好的服务。与传统平面设计相比，三维方案设计更加直观，有助于各方之间的交流沟通，对提高设计效率有极大的帮助。

2.5 场地设计

利用三维实景模型，可以创建DTM数字地形，基于DTM数字地形进行场地设计，利用软件统计功能获取准确的土方工程量。在三维实景模型上叠加填挖方模型、场地设计模型，可以进行土石方分析和计算，速度快、准确率高。从而精确化实现土方平衡计算，有助于成本管控。

2.6 地质建模

根据地勘单位提供的地质勘察资料，可以建立厂区范围内三维地质模型，该模型包括地质分层和土层地质信息，为水厂后续工作的开展提供地质空间基础资料。通过建立地质模型可直接查明出构筑物基础与土层的空间关系。

2.7 创建可行性研究阶段BIM模型

为了充分发挥BIM可视方面的优势，可以结合虚拟现实技术（VR），为建设单位展示不同方案，从而提高项目比选及决策的效率。利用三维可视化方式可以实现高效沟通，提高决策的科学性。

图1 构筑物整合模型图

2.8 创建渲染漫游动画

目前，BIM 技术已经实现一键导出渲染的功能，基于轻量化后的BIM模型，可利用一键导出渲染的功能实现快速制作动画，辅助初设汇报，便于建设单位直观了解项目建成效果，提高设计方案汇报效率和效果。同时还可与虚拟现实技术相结合，实现交互式体验。

2.9 生成工程量清单

工程量清单统计计算是工程概算过程中的重要工作内容。在初步设计阶段，已将水厂的管件、管道及其附件附加相关属性。利用BIM模型，可以直接生成工程量明细清单，后续BIM的更改也可同步更新，大大提高了工作效率。

3 施工图设计阶段BIM应用

3.1 施工图BIM模型创建

施工图设计阶段的BIM 模型是对初步设计模型的进一步细化。施工图阶段需要创建全专业BIM模型，保证预留预埋件和设备设施定位准确，各关键节点精细化建模，导出重要节点三维图纸。制定《某水厂BIM模型数据标准》，添加模型构件的相关信息，使模型能够持续向后续阶段传递应用。

3.2 碰撞检查及管线优化

传统二维图纸空间表达难度较大，导致图纸中可能存在诸多碰撞盲区。在传统二维图纸设计中，各专业分工作业，将各专业设计图纸汇总后，主要依靠人工检查和协调问题，工作难度大、效率低。利用BIM技术可开展专业内、专业间的设计联合审查工作，制定合理的项目碰撞规则，即可通过软件的空间冲突检查功能快速、准确查找构件间的空间冲突可疑点，快速进行工艺、结构、建筑、电气等各专业的碰撞检查、分析模拟。同时，可对所有的碰撞点进行坐标标示和截图分析，最终形成碰撞检查报告，提出优化解决方案。利用BIM模型碰撞检查不仅可以彻底消除硬碰撞和软碰撞，同时还可优化工程设计，减少在项目施工阶段可能出现的返工，降低成本，节约投资。

图2 碰撞检查分析图

3.3 预留预埋定位

基于BIM模型，可以全面核查图纸中遗漏的洞口，在完成水厂工程管线设计后可快速进行洞口位置调整和定位，出具洞口报表，指导现场作业，减少后期开凿及返工。

3.4 工程量及造价管理

工程造价工作需要耗费大量的人力去理解设计、读图识图、算量建模。采用BIM技术辅助工程计算与造价控制，可加快工程量计算的速度。通过BIM模型自动生成的工程量明细表真实性高，减少人工统计造成的遗漏及误差。同时BIM模型与工程量明细表联动，无需人工核实修改工程量，大大提高造价工作效率。

在施工图阶段的BIM 模型的基础上，按照工程量计算要求，对模型进行扣减。根据项目分部分项进行清单编码，工程量根据模型构件自动统计计算，保障了数据结果的准确性。BIM 模型能够快速统计和查询各专业工程量，交付工程量清单，该清单可作为标底编制、工程进度款支付的参考依据。同时利用BIM技术可将工程量清单匹配项目造价定额库，将造价信息和模型相结合，最终能实现模型变化与工程量变化的同步，使得项目成本控制快速、高效、准确。

3.5 多媒体文件制作

BIM 模型软件具有强大的建模、渲染和动画输出能力，可直观、形象表达建筑，使非专业人员对水厂项目的各种功能性表达达到更为明确和高效的认识。效果图及动画的制作是BIM 技术的一项附加功能，其成本较低，能够利用BIM 软件提供的三维模型，将复杂的建筑物转化为多媒体文件，提供直观感受，也能为施工提供参考。

3.6 VR交互模拟

随着VR技术的快速发展，提高了BIM技术的交互体验，除一般的三维模型展示和视频展示之外，采用BIM+VR模式进行交互模拟，可为水厂工程建设相关方提供更加真实的虚拟场景体验。水厂项目将BIM 模型导入VR 软件，使得模型以VR 方式显示和浏览，实现人机交互。同时，在VR 环境里可以完整保存BIM模型的各种属性信息，在保证到良好的可视化效果的同时又可保留完整的BIM信息。

4 结论

在初设阶段可实现实景建模及测量、空间分析、地质建模等功能，在施工图阶段可实现碰撞检查、VR交互等功能。采用BIM技术可以在施工前全面分析设计问题，同时可预防施工中可能发生的不利情况，减少返工，节约工程造价，在水厂设计中采用BIM技术优势明显，可进行推广应用。