基于三維模型的BIM技術(shù)在建筑、路橋工程建設項目中的應用已較為普遍。相對而言，市政供排水行業(yè)對于BIM技術(shù)的認識和應用還處在起步階段。BIM技術(shù)有助于優(yōu)化設計方案，有助于提升設計和施工階段的標準化和集成化，有助于實(shí)現水廠(chǎng)的智慧化運行和管理。

1. 項目情況

案例水廠(chǎng)位于深圳市區，現狀設計規模為16萬(wàn)m3/d，占地4.96×104 m2，本次擴建后供水總規模增加至30萬(wàn)m3/d，增加設計規模30萬(wàn)m3/d的深度處理及排泥水處理系統，工程總占地增加至9.85×104m2。工藝流程為“格柵→預臭氧接觸池→混合井→折板反應斜板沉淀池→氣水反沖洗濾池→提升泵房→后臭氧接觸池→活性炭濾池→紫外線(xiàn)消毒池→清水池→送水泵房”。本次改擴建中，現狀常規處理構筑物基本保留，僅對加藥間、泵房和回收水池進(jìn)行工藝改造。

項目涉及現狀單體與新建單體的銜接工程多，需重點(diǎn)協(xié)調廠(chǎng)區現狀建(構)筑物與新建單體的空間布局關(guān)系。

2. 項目全過(guò)程BIM技術(shù)應用

本項目以BIM模型作為智能化設計成果，從方案設計階段開(kāi)始應用BIM技術(shù)，通過(guò)創(chuàng )建三維模型為廠(chǎng)區整體布局、工藝流程分析、新舊單體銜接提供可視化環(huán)境、輔助方案的展示和比選；在初步設計、施工圖設計階段逐步深化模型，校核、優(yōu)化設計方案。施工階段以BIM智能化設計成果為基礎，結合信息化管理平臺完成質(zhì)量安全、工程進(jìn)度、工程量的上報及管控，實(shí)現建造信息的智能化監控與精細化管理。設計、施工階段的所有信息均集成于模型之上，并伴隨建造過(guò)程不斷更新和完善，平臺上最終存儲的竣工模型也可為后期智慧水廠(chǎng)運維提供數據基礎。

2.1 智能化設計產(chǎn)品——BIM模型創(chuàng )建

水廠(chǎng)類(lèi)項目BIM技術(shù)應用重視廠(chǎng)區的整體布局和工藝流程分析，關(guān)注建(構)筑物單體的功能和工藝參數，對后期的運維管理有較高的信息要求。針對以上特征，本項目創(chuàng )建包含全專(zhuān)業(yè)設計信息的精細化BIM模型，主要包括廠(chǎng)區現狀實(shí)景、建(構)筑物單體(含現狀及新建單體)、廠(chǎng)區地質(zhì)及基坑支護、總圖管線(xiàn)模型等，并將以上模型進(jìn)行局部或整體拼裝。

(1)現狀實(shí)景模型提供三維數字底圖

項目前期，通過(guò)無(wú)人機傾斜攝影技術(shù)采集現狀廠(chǎng)區道路、綜合樓、加藥間、泵房以及常規處理工藝構筑物的原始外表面照片，使用專(zhuān)業(yè)軟件創(chuàng )建整體實(shí)景模型(圖1)。實(shí)景數據可作為廠(chǎng)區整體布局分析和工藝流程展示的三維底圖，展示廠(chǎng)區新舊融合及建成效果，輔助設計方案的展示、分析和比選。

(2)新建單體模型展現工藝設計細節

擴建區域用地較為緊張，部分新建單體采用了疊合(組合)結構形式，如反沖洗泵房及風(fēng)機房、臭氧發(fā)生間、提升泵房及后臭氧接觸池進(jìn)行了橫向疊合(圖2)，導致池墻共壁較多、樓板標高關(guān)系和預留預埋較為復雜。全專(zhuān)業(yè)BIM模型有利于實(shí)現多專(zhuān)業(yè)設計圖紙的協(xié)同校核，通過(guò)三維剖切也可分層或分功能區域展示工藝流程和設計細節(圖3)。

(3)改建單體模型展示改造過(guò)程及前后對比

泵房和加藥間等改造單體內部，需重點(diǎn)校核現有空間是否滿(mǎn)足改造后的設備安裝和檢修空間要求。通過(guò)創(chuàng )建改造前、后的全專(zhuān)業(yè)BIM模型并進(jìn)行對比分析，直觀(guān)展示改造過(guò)程和校核室內空間布局。例如，通過(guò)BIM模型，校核送水泵房臥式泵替換為立式泵的改造方案(圖4)。

(4)地質(zhì)及基坑支護模型校驗實(shí)施方案

本項目擴建區域需進(jìn)行大面積的深基坑開(kāi)挖和支護，常規地勘數據表達形式為二維平面圖紙或表格，難以展示土層分布情況，也無(wú)法結合支護圖紙進(jìn)行綜合分析。因此，為準確校核基坑設計和實(shí)施方案，應用二次開(kāi)發(fā)編程技術(shù)根據鉆孔數據高效創(chuàng )建地質(zhì)模型，準確描述廠(chǎng)區開(kāi)挖土層分布情況。通過(guò)創(chuàng )建支護結構模型并與地質(zhì)模型進(jìn)行整合，確保支護設計形式同時(shí)滿(mǎn)足基坑開(kāi)挖高度及阻止地下水進(jìn)入基坑的要求(圖5)。

(5)總圖模型創(chuàng )建和拼裝展示工藝流程及整體布局

創(chuàng )建包含廠(chǎng)區現有管線(xiàn)和新建管線(xiàn)的總圖BIM模型(圖6)?；趶S(chǎng)區管道配色方案，直觀(guān)展示現狀與新建管道連接關(guān)鍵節點(diǎn)，如現狀原水管道與新建管道連接點(diǎn)、新建預處理出水與現狀進(jìn)水管道連接點(diǎn)、現狀常規處理出水與新建深度處理連接點(diǎn)、新建清水池與現狀清水池出水管道連接點(diǎn)等，基于三維場(chǎng)景準確表達管井、閥門(mén)、流量計空間定位，直觀(guān)展示總圖管線(xiàn)布置。

將所有單體模型(含現狀、改造、新建)與總圖模型(圖7)集成后，重點(diǎn)校核總圖與單體間、單體相互間的銜接關(guān)系，如總圖與單體間的生產(chǎn)管道、反沖洗管道、超越管道、臭氧管道、排泥水管道、回用水管道等各類(lèi)系統的接駁情況；新建沉淀池與氣水反沖洗濾池之間的渠道連接、預臭氧接觸池和現狀混凝池之間的管道連接情況等。以可視化分析作為評估依據，輔助業(yè)主進(jìn)行方案比選。

編輯：趙凡