肖懌，胡聰，徐俊鵬，歐陽絢日，姚鍶淇 （深圳市路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

1 引言

近年來BIM 技術(shù)在國內(nèi)大范圍推廣使用，目前在房屋建筑行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛，大多數(shù)設(shè)計(jì)院可以運(yùn)用BIM 做到建筑的正向設(shè)計(jì)乃至施工圖繪制，而BIM 在市政工程中的應(yīng)用僅處于起步階段。孫同謙等[1-2]的研究表明，Revit、Bentley 和Archi CAD 三大主流BIM 軟件在市政管線項(xiàng)目應(yīng)用上各有所長，Re?vit和Archi CAD 程序安裝文件內(nèi)就涵蓋了MEP 管道建模組件，Bentley 雖然也內(nèi)置了管道設(shè)計(jì)模塊，但在軟件設(shè)計(jì)之初更偏向于建筑設(shè)計(jì)，使管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)在使用上更偏向于建筑中的給排水系統(tǒng)；ArchiCAD 自帶的MEP modeler 在繪制具有坡度的市政管線時，要實(shí)現(xiàn)管線的任意角度傾斜比較困難，而在Revit的機(jī)械樣板中，可以通過輸入坡度或者直接輸入起終點(diǎn)標(biāo)高來實(shí)現(xiàn)管道繪制，因此Revit 軟件在管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用更加便捷。

以往的BIM 技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用主要集中在設(shè)計(jì)階段，文獻(xiàn)[3-8]簡要概括了應(yīng)用現(xiàn)狀。朱利民等[3]介紹了基于Revit 平臺大連市春柳河污水處理廠BIM 設(shè)計(jì)流程，總結(jié)了設(shè)計(jì)要點(diǎn)，分析了現(xiàn)階段應(yīng)用的問題并提出了相應(yīng)對策，認(rèn)為BIM 相比于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)有不可比擬的優(yōu)勢；曹新華等[4]以污水處理廠脫水機(jī)房BIM 模型為例，分析了BIM 模型在各專業(yè)間的協(xié)調(diào)、成本核算等方面的優(yōu)勢；歐陽于藍(lán)等[5]通過闡述襄陽市東津污水處理廠管線綜合設(shè)計(jì)實(shí)例，認(rèn)為Revit參數(shù)化族庫的創(chuàng)建使得設(shè)計(jì)變得更高效、精確；宋承明[6]、徐亞男等[7]、王世忠[8]通過闡述BIM 技術(shù)在污水處理廠設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，認(rèn)為BIM 技術(shù)將會是未來市政污水廠設(shè)計(jì)的主流手段。

學(xué)者在2019 年開始探索BIM 技術(shù)在市政工程施工方向的應(yīng)用[9-12]，蘇青[9]通過分析施工企業(yè)的BIM 技術(shù)發(fā)展前景，認(rèn)為目前專業(yè)且有施工經(jīng)驗(yàn)的BIM人才力量薄弱是施工企業(yè)的BIM 技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的一大痛點(diǎn)；吳昊[10]通過闡述Revit 軟件在市政施工中圖紙復(fù)核、工序協(xié)調(diào)、資料管理等方面的應(yīng)用，認(rèn)為在市政施工階段Revit 軟件的應(yīng)用具有良好的前景；彭標(biāo)等[11]通過闡述BIM 技術(shù)在污水處理工程的應(yīng)用設(shè)想，認(rèn)為將BIM技術(shù)合理地應(yīng)用污水處理工程的各個階段具有重要意義；秦雯[12]認(rèn)為BIM 技術(shù)的適用性及可行性在竹園第一、第二污水處理廠提標(biāo)改造工程中的設(shè)計(jì)、施工方案模擬、管線交叉檢查、技術(shù)交底等方面得到了有效驗(yàn)證，值得推廣和普及。因此，基于Revit 軟件并將BIM 技術(shù)的成果應(yīng)用在南山水質(zhì)凈化廠提標(biāo)改造工程的前期籌備階段和施工階段，旨在為市政水務(wù)工程施工積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

2 項(xiàng)目概況

南山水質(zhì)凈化廠屬“深圳市污水排海工程”子工程的內(nèi)容，南山水質(zhì)凈化廠一套系統(tǒng)升級改造工程的目標(biāo)主要是使其具備二級生化處理及泥水分離的功能，并且設(shè)計(jì)出水主要指標(biāo)要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)（TN除外）。

施工要求在現(xiàn)狀南山水質(zhì)凈化廠一套系統(tǒng)用地范圍內(nèi)進(jìn)行升級改造，現(xiàn)狀6 座直徑45m 的圓形初級沉淀池需改造為反應(yīng)沉淀一體式生化池及濾布濾池，同時新建鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、儀表間、除臭風(fēng)機(jī)室等配套處理系統(tǒng)的設(shè)備間，并對現(xiàn)有的2 座配水井進(jìn)行改造。改造升級后，一套系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 南山水質(zhì)凈化廠一套系統(tǒng)改造后污水處理工藝流程圖

3 Revit模型的應(yīng)用

3.1 Revit模型的創(chuàng)建

根據(jù)項(xiàng)目施工的實(shí)際需求，項(xiàng)目技術(shù)人員基于Revit軟件，參照施工圖設(shè)計(jì)文件建立了反應(yīng)沉淀一體式生化池及濾布濾池的BIM 模型，包含主體結(jié)構(gòu)部分、管線綜合部分及設(shè)備模型，如圖2 所示。

圖2 基于Revit軟件建立的部分模型

為方便施工現(xiàn)場項(xiàng)目管理人員的使用，主體結(jié)構(gòu)部分、管線綜合部分及設(shè)備的模型是分開建立的，如需查看施工完成后現(xiàn)場的實(shí)際效果，可利用Revit軟件自帶的模型鏈接功能，將主體結(jié)構(gòu)、管道綜合系統(tǒng)、設(shè)備集中體現(xiàn)在一個模型內(nèi)，同時在施工時如在某處節(jié)點(diǎn)遇到問題，技術(shù)人員可隨時調(diào)出結(jié)構(gòu)及設(shè)備的模型并截取相關(guān)位置的剖面，通過三維的觀察設(shè)計(jì)圖紙來探討相關(guān)解決措施，在指導(dǎo)現(xiàn)場施工方面具有重要意義。

3.2 Revit模型的應(yīng)用

3.2.1 協(xié)同圖紙會審

因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)人員的能力等因素有關(guān)[13]，圖紙中容易出現(xiàn)錯誤，因此施工單位在現(xiàn)場施工前需要仔細(xì)地審查圖紙。以往的圖紙會審單純依靠人工，對數(shù)量較大的圖紙審核需要多名技術(shù)人員相互配合，對技術(shù)人員的工作能力要求較高，人工審圖也難免出現(xiàn)遺漏，而基于Revit 軟件建立的模型能夠?qū)⒍鄰垐D紙的設(shè)計(jì)內(nèi)容疊加并以三維的形式呈現(xiàn)出來，將基于Revit軟件創(chuàng)建的反應(yīng)沉淀一體式生化池及濾布濾池管道綜合系統(tǒng)模型、主體結(jié)構(gòu)模型及設(shè)備模型合并，能夠直觀地展現(xiàn)圖紙施工完成后的效果，且Revit 軟件自帶的碰撞分析模塊也可以自動導(dǎo)出不同圖紙的沖突部位并在三維模型中顯示，提高了審圖效率，大大減輕了技術(shù)人員的工作量。通過模型的碰撞分析結(jié)果，本次共發(fā)現(xiàn)十余處施工圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)沖突及管道與設(shè)備沖突(如圖3所示)，在施工前及時與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了溝通，使得后續(xù)的現(xiàn)場施工進(jìn)度可以平穩(wěn)有序推進(jìn)，項(xiàng)目的管理也更高效。

圖3 Revit模型碰撞分析報(bào)告圖

3.2.2 施工過程模擬

項(xiàng)目前期策劃中，施工工序的合理安排是一大難點(diǎn)，合理有序的工序能夠縮短工期，借助Revit模型可以很好地解決這一難題。基于Revit 模型制作的模擬施工動畫，可自定義調(diào)整施工工序以模擬現(xiàn)場的實(shí)際施工，如圖4 所示。依據(jù)動畫對施工現(xiàn)場進(jìn)行沙盤推演，對可能出現(xiàn)的問題提前進(jìn)行分析，并組織技術(shù)人員討論解決方案，把問題解決在籌備階段，能提高施工效率，降低返工率，保證后續(xù)施工過程的順利推進(jìn)。

圖4 施工過程模擬動畫

圖5 Revit材料統(tǒng)計(jì)功能展示

3.2.3 工程量及材料統(tǒng)計(jì)

以往工程量的統(tǒng)計(jì)主要依靠技術(shù)人員耗費(fèi)大量的時間和精力來完成，一些異形的界面都是通過近似圖形來處理，容易產(chǎn)生誤差，Revit 軟件自帶的同類材質(zhì)統(tǒng)計(jì)模塊可以很好地解決這個問題。為驗(yàn)證Revit軟件在此模型的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員以一座反應(yīng)沉淀一體式生化池及濾布濾池內(nèi)的混凝土支墩中混凝土的用量為例，對比了人工計(jì)算量、Revit 軟件統(tǒng)計(jì)量與實(shí)際施工時的混凝土用量，結(jié)果如表1所示。

表1 不同計(jì)算方式下混凝土使用量對比

從表1 可以看出，人工根據(jù)近似計(jì)算得到的混凝土用量與實(shí)際用量相比相差3 m3，軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際用量幾乎一致，因此Revit模型在項(xiàng)目成本管理上能夠?yàn)楣芾砣藛T提供參考依據(jù)?；诨炷林Ф盏牟牧辖y(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目管理人員在鋼結(jié)構(gòu)立柱及橫梁、管道等原材料采購時均參考軟件統(tǒng)計(jì)值，現(xiàn)場施工結(jié)果證明此項(xiàng)措施在原材料節(jié)省方面，模型統(tǒng)計(jì)材料數(shù)量清單可作為項(xiàng)目材料進(jìn)場及管理的相關(guān)依據(jù)。

4 結(jié)語

基于Revit 軟件將BIM 技術(shù)的成果應(yīng)用于南山水質(zhì)凈化廠提標(biāo)改造工程前期籌備階段和施工階段，得出以下結(jié)論：

①通過碰撞分析在施工前發(fā)現(xiàn)圖紙問題及時與設(shè)計(jì)溝通，并定好解決方案，使得項(xiàng)目施工管理更高效便捷；

②基于Revit 模型制作的模擬施工動畫對施工現(xiàn)場情況進(jìn)行沙盤推演，分析可能出現(xiàn)的問題并討論解決方案，提高了施工效率；

③在工程量及原材料統(tǒng)計(jì)方面，Re?vit 模型的同類材質(zhì)統(tǒng)計(jì)功能方便、快捷，且準(zhǔn)確性高。