摘要：随着我国城镇化进程的加剧，城市地下污水处理工程备受关注。市政污水处理厂的规模不断扩大，在新产业及技术诞生的同时，带来更为复杂的污水处理工艺，导致污水处理工程在建筑全生命周期管理上遇到更大的困难。BIM技术作为一种先进的工具和工作方式，从规划阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段全方面提升了市政领域的建筑科技水平，促进了建筑全生命周期管理的发展。
关键词：BIM技术；浅埋式地下污水处理厂；碰撞检查；管线综合
引言
目前，BIM技术正逐步从建筑行业向市政行业推广应用。BIM技术可为污水厂等复杂工程提供辅助、协调、优化等技术支持，使得工程设计、建造等环节更加经济、高效。以虹桥污水处理厂工程为例，将BIM技术较完整地应用于实施阶段，重点侧重碰撞检查、管线综合、预留预埋孔洞确认等实际应用。BIM技术在提高设计质量、加快施工进度、节约施工成本上发挥很大作用，也为类似大型复杂水厂项目的工程建设和应用积累丰富的经验。
1工程概况
1.1项目基本信息
某污水处理厂工程占地面积约11.5hm2，设计规模为20万m3/d。此污水处理厂是第一座浅埋式地下污水处理厂，污水及污泥处理工艺采用“改良型多段AAO+二沉池+高效沉淀池+深床滤池+消毒池+低温真空污泥干化处理”，整个出水水质执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，其中氨氮、总磷达到地表水Ⅳ类水标准。
1.2项目实施难点
1）规模大、结构复杂、工期紧。虹桥污水处理厂是一座“全处理流程封闭式”的污水处理厂。其一体化处理构筑物结构整体平面尺寸318m×272m，近9万m2，平面呈不规则矩形，同时基坑最大深度达到15m，整体结构相当复杂。整个工程工期不到2a，进度紧张。2）管线多、管径大、管线综合要求高。虹桥污水处理厂管线类型及数量繁多，包括各种工艺管线及机电管线。由于构建筑物间的连接管线管径相应较大，多处存在管线交叉情况，尤其在设备运输通道需满足一定净高，所以给管线的综合布置（尤其是纵向布置）带来难度，对工程实施影响较大。3）预留孔洞多、精度要求高。受水力学要求高的影响，浅埋式地下污水处理厂在结构上预留孔洞较多，精度要求比正常建筑更高。4）协调难度大、组织要求高。一体化处理构筑物空间紧凑，且涉及建筑、结构、给排水、电气、自控、暖通等众多专业，对各专业之间的协同配合要求较高。参与本项目建设的专业施工队伍较多，牵扯范围较广，在工程建设后期多工种、交叉施工较多，组织协调工作量大。为提高施工效率和施工质量，解决项目实施难点，本项目利用BIM技术的可视化性、协调性和模拟性等特点，实现了项目在实施全过程中的精细化管理。
2施工准备阶段的BIM应用
本工程在施工前期，依据各专业施工图纸，构建整合各专业BIM模型，同时结合施工要求，利用BIM技术进行碰撞检查及管线综合、大型设备运输、安装路径模拟检查和空间优化等，进一步深化施工图纸，在很大程度上减少施工过程中的管理难度和拆、改、返工损失。
2.1各专业模型的构建
依据施工图、模型创建和交付标准，本项目BIM技术主要构建土建和机电管线两大模型。通过精细化建模，真实反映设计深度与理念，并利用三维可视化模型准确传递设计信息。
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2.2碰撞检查及管线综合
碰撞检查是进行整个管线综合布置的核心。在土建和机电专业的Revit软件模型中，分别导入Navisworks软件并进行整合，利用软件自带的碰撞检查功能进行碰撞检测，自动过滤出模型中专业内与专业间的碰撞点。本项目通过碰撞检测出近500余处碰撞点，形成碰撞报告及优化方案；并与各专业设计人员直接对接，解决碰撞点。最终由BIM设计人员将调整后的三维管线模型导出各专业图纸反向提资给各专业设计人员，二者相辅相成共同提高综合管线设计品质，使整个管线布置更加合理、美观，很大程度的避免了后期返工，节约工程成本。
2.3大型设备运输通道及安装路径模拟检查
通过搜集设备尺寸资料，作为模拟输入条件，利用BIM软件对整合模型进行设备运输通道及安装检修路径模拟检查，生成设备运输及安装路径检查问题报告。针对本项目特点，利用BIM技术对设备运输通道层高进行检查，以本项目底层东、西向检修通道为例，其地面层标高-1.0m，梁底标高4.5/5.5m，最小净高5.5m，除管线及支吊架预留0.8m，要求运输平板车与设备纵向高度不超过4.3m，同时设备运输要求在通道管线安装结束后进行。
2.4空间优化
本项目利用BIM三维可视化技术，基于土建、机电的整合模型，设置房间及走道净空标准，逐一排查房间及通道净空高度。针对不满足净空要求或净空尚可优化的区域，调整各专业管线的排布，最大化提升净空高度。同时，结合项目特点，确定需要优化净空的关键部位，如污泥脱水处理机房、一体化构筑物箱体通道等，重点复杂区域进行重点优化。
3施工阶段的BIM应用
3.1预留预埋孔洞确认
在污水处理厂项目中，其单体规模大、受水力学影响结构复杂、预留预埋孔洞多，且精度要求高。通过BIM技术实现平面与三维的联动，借助三维模型真实、准确地反映所有墙体、楼板预留孔洞位置及大小，直观指导施工人员进行孔洞预留预埋，提高施工效率的同时避免后期“错、漏、碰、缺”等问题，在一定程度上节约成本、缩短工期。
3.2进度/工序模型
污水处理厂工程主要将BIM技术的进度/工序4D模拟运用至一体化构筑物的基坑开挖及结构回筑中。本项目一体化构筑物基坑等级一级，开挖面积近9万m2，且基坑分深、浅两部分；最大深度近15m，属超大深型基坑。在工程建设过程中，通过三维模型对项目进行进度/工序模拟、优化，并结合施工进度计划，生成4D模拟演示视频，实现施工方案的可视化交底，提前发现施工问题，提高施工质量和效率。
3.3工程量统计
利用BIM技术对模型进行工程量精确统计，通过生成明细表的方法统计土建、机电等各专业实际工程量，无论是计算的准确度还是速度相比传统方法都能显著解决错算、漏算的问题，精确控制项目成本。污水处理厂项目在统计工作量时，首先确定需要工程量统计的重点区域和单体。根据项目需求，设置明细表的属性列表，形成不同类型工程量清单；根据统计结果并比对工程量清单，将误差率控制在3%之内，从而确保工程量统计的精确性。
3.4支吊架优化设计
支吊架可在BIM模型中直接剖切断面，根据管线综合优化后的排布方案，初步确定支吊架样式并三维布置；再从安全性、抗负荷等方面考虑，审核支吊架与管线结合后布置的合理性，进一步修改完善；最后进行施工交底，确定管线、支吊架施工的合理性与安全性。通过支吊架优化设计，确保综合管线布置与支吊架布置的一致性，为项目的实际推进和工程质量的提高发挥很大作用。
结语
通过BIM技术在污水处理厂提标改造工程项目的实际运用，表明BIM技术能够为项目工程带来更为高效的管理措施，有效解决工程中的困难，满足了城市信息化发展的需求。
参考文献
[1]罗宇.BIM技术在污水处理厂设计中的应用分析[J].建材发展导向(上),2018,16(8):397.
[2]徐晓宇.BIM技术在污水厂工程协同设计中的应用研究[J].建设科技,2015(13):32-34.
[3]刘继龙,郭道远.BIM技术在全地下式污水处理厂实施阶段的应用[J].建设工程技术与设计,2018(12):2359-2360.
论文作者:潘淑艳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/27
标签：管线论文; 污水处理论文; 项目论文; 技术论文; 模型论文; 吊架论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;