广州大沙地污水处理厂鲁班BIM数字技术应用实践

为解决城市生活污水处理能力不足问题，实现污水全收集、全处理、全覆盖，打赢黑臭水体攻坚战，广州市政府先后颁布了一系列《河长令》，以推进污水处理设施建设，增强城市污水处理能力。经过两年多的日夜奋斗，攻坚克难，广州市中心城区新增8座地埋式污水处理厂，成为国内地埋式污水处理产能第一的城市。目前广州总共建有9座地埋式污水处理厂，它们呈北斗状分布于珠江两岸，被誉为“地下北斗9星”守护着广州的水环境，这些地埋式净水厂大大提升了广州中心城区污水处理能力，由每天340万吨增加至今年每天496万吨，产能提升46%，占全国同类污水处理模式总产能规模的5成以上。

其中大沙地污水处理厂扩建工程，因其周边环境复杂且敏感（临珠江、临高压电塔、临文冲船厂）、工程地质条件复杂（软土地区）、地下埋深大、支护型式复杂、施工过程交叉作业严重、建造工期短等诸多重难点，成为建设地埋式污水处理厂的典型代表。

大沙地污水处理厂扩建工程位于广州市黄埔东路以南，文冲船厂以西，石化路以东，珠江以北。大沙地污水处理系统服务面积107平方千米，污水处理规模为25万m?/d。整个厂区按功能分区分为：水处理区和水处理附属建筑区。水处理区的构筑物主要位于地下空间，包括粗格栅机提升泵房、细格栅及旋流沉砂池、改良A2O生化池、矩形二沉池、初雨提升泵房、高效沉淀池、排空泵房、深度处理提升泵房等。水处理附属建筑区部分位于厂区地面，包括：接触消毒池、鼓风机房和变配电间、V型滤池、反冲洗泵房和综合楼等；部分位于地下空间，包括污泥浓缩池、污泥干化车间、除臭单元、通风设备间等。

1、工程施工项目内容多，涉及专业技术覆盖面广。包含了各种大型水池构筑物及其它附属工程，装修工程、设备采购及安装工程以及道路、给排水、等工程。施工时，必须根据这一特点，配备各专业各工种的技术人员和施工机械，对各专业、各交叉的施工工序要严密组织，合理安排，组织好各工种各专业的流水施工，确保施工快、好、省、顺利完成。

2、建筑物占地面积大，施工及结构用材水平运输距离长，因此，合理选用材料的水平、垂直运输机械，组织好场内材料运输路线，可大大提高施工效率。

3、本工程大体积砼浇筑量大，故施工时要从砼级配、水灰比、外加剂的掺入、振捣、施工段划分等一系列主要技术问题入手，严格把关，采取各种技术措施，确保工程质量，满足砼的设计要求及安装几何尺寸的正确和要求。

4、预埋构件多，安装定位要求准确，施工时应严格按设计要求控制各种预埋件的位置尺寸，采取有效措施固定各种预埋管件，确保预埋件及预留孔一次达到设计精度要求，杜绝事后凿孔现象，这是确保净水处理厂构筑物施工质量的关键之一。

5、交叉作业多，设备安装及工艺配管与土建施工相互交叉、相互穿插施工。

6、项目南侧紧靠珠江，东北侧有文涌环绕，基坑开挖规模较大，施工周期长。地下水位高并会受珠江潮汐影响，地质情况复杂，土体透水性强，基坑的止水、降排水是否完善将直接影响地下处理中心主体结构的施工进度。

7、本工程扩建工程地下基坑旁有一高压电塔，该电塔由8根钢索进行牵拉固定，固定脚有四处，其中两根钢索的固定脚紧挨本地下室的外壁处。电塔基础形式对基坑支护方式和地下空间布置都会造成影响。

本工程方案拟在电塔基础外10m设置1m厚地下连续墙，利用地连墙+三道支撑作为基坑支挡结构，对于两侧电塔锚碇，采用Φ1000支护排桩进行支护，上部混凝土内支撑对电塔基础起到一定的保护作用。

8、厂区选用的设备种类、型号繁多，性能指标参数各有不同，且部分设备对安装的精度控制要求较高。因此设备选型、安装及运行调试是厂区机电设备施工的关键控制点，设备安装调试的质量好坏直接影响厂区日后的正常运行。

基于上述项目重难点，项目引进BIM技术，探索采用BIM技术优化项目管理。

项目层：辅助项目解决技术及管理难点，BIM技术落地为项目创造价值

企业层：建立企业BIM管理体系，培养BIM技术人才，组建企业BIM团队

行业层：创优创新，树立企业标杆，行业推广

通过对项目调研，对项目进行需求分析，根据项目情况制定BIM实施目标及相应的实施计划，明确时间节点，是项目有序推进BIM技术实施的基础保障。

本项目于2019年4月1日到项目进行项目调研，通过沟通，整体了解了现场的施工的进度及后续的施工时间节点，根据现场情况反推BIM实施计划。调整BIM方案并确定各成果的时间节点。

项目调研报告

项目BIM实施方案

3.2.1主体结构建模

结合已有图纸进行全工程模型的建立，包括土建、钢筋及安装。模型是BIM技术实施的基础，是工程信息化的数据载体。为配合项目时间节点，模型建模启动初期，公司共组织土安钢及revit组四个建模团队共计11人协同建模。在4月30号完成现有图纸的所有建模工作。并将建模过程中出现的任何图纸问题及时反馈给现场BIM负责人，进行协调解决。为后续BIM平台的部署及BIM技术的运用提供模型基础。

项目土建模型

项目安装模型

项目钢筋模型

项目基坑模型

3.2.2实景建模

在此期间，鲁班驻场顾问通过无人机对现场的实景地形进行数据采集，利用航拍手段，对现场临建进行快速建模，真实反映现场临建情况。为后期土方的运送提供可视化的数据基础。同时，通过将拟建好的基坑模型与现场的实景地形相结合，形象为项目部领导提供基坑建成后的一个现场情况。辅助项目做施工决策。

项目实景模型

项目实景模型

3.2.3 鲁班工程管理数字平台部署

基于本土化及云共享等多方面考虑，项目选择鲁班工程管理数字平台作为本项目内部管控的协同管理平台。目前已经完成平台的部署工作，包括账号的申请及权限的划分。平台强大的兼容性确保了项目施工准备阶段深化的模型能上传至平台，延续运用于施工阶段。同时平台的可视化功能，很好地补充了现阶段建管平台的BIM模型的可视化不足，优势互补，积极响应项目的创新创优需求。

工程管理数字平台架构

工程管理数字平台截图

3.2.4 项目BIM技术启动会

BIM技术落地的前提是项目人员知道BIM、了解BIM并接受BIM。所以在项目模型，平台部署等前期准备工作完成后，鲁班驻场顾问于4月22日在项目召开BIM技术启动会，参会人员包括：集团领导、质监站领导、项目经理、项目总工、项目BIM负责人及项目相关部门负责人。会上通过对BIM技术的宣贯及BIM技术在本项目的实施计划以及阶段性成果做一个系统的汇报与交流。以达到项目人员了解什么是BIM，BIM能做什么的目的。会上，项目领导也对该项目提出相关的建议及需求。

项目BIM技术启动会

BIM技术启动会现场

二维图纸由于直观性差，平立面图复杂，不可避免的都会出现各种图纸问题，包括尺寸标注的缺项、漏项、平剖面图纸不对应等情况。利用BIM技术在施工前将施工图纸还原成模型，模型的建立相当于施工全过程的预演，通过前期的建模，鲁班顾问团队共发现25处图纸问题，通过工程部提交设计院，均已得到设计院的回复。通过模型的可视化，使图纸问题更加直观，减少由于岗位不同，带来的沟通思维的差异化，提高沟通效率。同时，问题的及时发现并解决，也保障了项目施工的顺利进行，防止由于发现问题不及时，解决问题不及时造成工期的延误。

图纸问题截图

在图纸设计阶段，由于缺乏各专业之间的整合。往往等到在工程施工时才发现一系列的碰撞问题，影响工程进度，甚至造成返工。在建模期间，通过利用BIM模型的可视化和BIM软件碰撞检测功能，可快速检测模型内的各类碰撞，截止第一版图纸所建立的模型，通过软件的自动计算，我们一共发现本碰撞点4257个，考虑到一些实际情况，在实际施工过程中，会做变通处理，不会产生真正的碰撞。经审核，实际碰撞点48处。为方便日后的查询和追溯，碰撞点编号依旧沿用系统中的编号。建模过程中基于三维模型所见即所得的特点，提高了与设计方的沟通效率，避免设计错误传递到施工阶段，减少施工过程中出现的各专业构件碰撞冲突等问题，高效施工。

项目碰撞报告截图

通过BIM模型量、图纸设计量的两算对比，可以提前发现工程量与图纸量差，能尽早了解需要申请签证变更的地方，避免变更滞后而造成的经济损失。同时通过数据的跟踪记录，反查实际用量的不合理之处，为物资部及工程部提供数据支撑，规范施工用量。在建模期间，通过模型导出土建、钢筋及安装的工程量表，与设计院提供的清单进行比对，并将量差较大的地方反馈给相关负责人及设计院，做进一步核对。

安装工程量汇总表截图

传统模式下，在工程重难点的施工方案阶段，由于缺乏三维的直观表现形式，造成施工方案编制及施工方案论证效率低下。本项目涉及深基坑作业，基坑出土方案是本工程的重难点。通过三维的技术手段，将项目总工的施工想法还原成BIM模型，直观的展现形式为方案校核提供直观的判断手段，通过模型对施工的初步想法进行论证与完善，以项目模型为基础，完善施工方案。

基坑出土方案论证_方案一

基坑出土方案论证_方案二

大沙地污水处理厂大部分采用全地埋式布置，地下主体构筑物采用整体基坑开挖，基坑开挖范围为290m×160.9m，开挖深度大部分为18.5m（局部位置略有加深）。模板支护算是本工程最主要的重难点之一。借助BIM手段，对项目模板支护进行受力分析，导出专项计算书并对施工作业的危险性做分析报告、通过这些数据，来辅助项目领导做相关施工方案的决策。

高支模截图

计算书截图

3.8.1污水处理厂进出水模拟

为向外界更好地介绍项目情况，介绍大沙地污水厂的水处理情况。应项目领导要求，鲁班实施团队在驻场期间完成水厂的进出水模拟（共计2min）。通过动画模拟的形式直观展现工程的水处理流程，让外界参观人员一眼便知污水厂概况，有助于项目的宣传和推广。

水处理模拟截图

3.8.2基坑内支撑拆除动画模拟

大沙地污水处理厂基坑支护采用“地下连续墙+三道内支撑”的形式，三道内支撑及腰梁混凝土达17580m?，总长约16550m，总切割吊装块数预计达6000块、项目的内支撑拆除动画亦是本工程重难点之一。应项目领导需求，在6月份完成了项目的内支撑拆除动画模拟（共计1.5min）。通过BIM技术，针对复杂节点进行详细模型建模，一方面，通过模型的建立，对复杂节点的设计情况进行反向验证，另一方面，还可通过三维的模型形式辅助相关负责人做技术交底，达到直观、高效、准确的施工交底效果，从而保证施工的质量和进度。同时，通过视频的方式，可为参观人员直接展示现场施工技术亮点，利于宣传。

内支撑拆除动画模拟截图

3.8.3二维码运用

项目相关信息如何在一个展板里面体现，如何结合现代管理理念及技术，如何做出项目的特点及亮点。项目采用二维码技术，将项目信息以二维码为展示端口体现，通过扫描二维码就可获取项目相关的所有信息，包括施工技术交底，项目效果图，项目简介，项目图纸、项目施工方案、项目施工过程信息等等。有助于项目人员在现场更快地获取所需的资料，减少往返路程的交通成本及时间成本。同时，对项目部也是一个更加直观的宣传。

二维码展板

工程管理数字平台模型，导入实际项目的流程，以「数字化」及「参数化」为主要概念，持续提供实时的项目信息，如技术方案，图纸，施工进度等信息，维持项目信息高质量、可靠性及协调能力，实现BIM全生命周期管理。

3.9.1信息共享

工程管理数字平台电脑端和手机端的信息共享，项目上每个人根据权限和需要，下载和上传相关文件，照片等文件，进行协同管理，使项目人员实现线上协同办公，减少了沟通和管理成本。

3.9.2进度推演

使用BE的进度模式进行计划进度模拟，可对每一个构件都赋予开始和完工时间，验证施工组织方案计划，减少实际施工时可能的工作任务冲突。

3.9.3协同管理

手机端APP对现场质量安全问题进行实时监控，远程反馈各个相关人，提高现场管理协同效率，并保证过程管理的闭环率及可追溯性。

3.9.4巡检管理

现场占地面积：约38000㎡，总建筑面积78763.6㎡ ，污水厂构筑物相对高差大，现在需做好围护工作。为更好管控现场，结合BIM平台进行安全巡检。

3.9.5资料管理

在施工过程中，可以把各种工程资料如质保资料、设计变更单、设备维护资料等与模型构件一 一对应，可在模型中快速搜索，形成了数字化、结构化、可视化BIM数据库。

3.9.6信息管理

记录每个单独的BIM构件在施工过程中的数据，竣工后形成项目BIM数据库，能够快速查阅每个构件的相关施工信息及施工状态。

3.9.7进度管理

使用LubaniWorks的沙盘模式可对每一个构件都赋予施工工序、施工时间、完成状态，实现进度可视化，方便进行管理。同时可以对任一时间的施工进度状态进行统计，显示出每一个构件的施工状态。可由成本部门根据数据，计算得出当前进度的实际成本。

现场配备洗车池、沉泥池、雾炮机等设备以外，通过现场自动监测噪音扬尘设备，当指数超标时自动开启喷淋设施进行降尘工作。现场人员通过人脸识别实名登记，便于统计与管理，提高人员管理效率。

项目建立VR展示间，将模型无缝快捷融入VR平台，利用现实增强技术，通过VR技术模拟施工现场，激发项目管理人员对BIM应用的兴趣，强化体验者对BIM的认识。

项目自2019年4月份开展BIM工作以来，生产效率得到极大提高，材料和机械设备成本减少，为公司间接产生500万经济效益。

• 建立三维模型，布置最优预留洞口，优化主体施工水平运输垂直运输能力、对比选择最优基坑施工和开挖运输路线，缩短工期15天，节省300万。
  

• 通过管线碰撞模型，发现图纸碰撞点并及时调整，避免后期交叉打凿墙体，减少管线弯头施工，缩短工期5天，节省100万。

• 通过三维可视化交底，提高了技术交底的效率，缩短工期5天，节省100万。

大沙地污水厂扩建工程是自来水工程公司2019年以来第一个利用BIM技术管理大型地埋式污水厂的试点项目，以BIM技术为核心的管理模式，为项目产生了至少500万的经济效益，得到了公司领导的肯定和赞扬，也为公司以后的BIM应用打下了良好的基础。当前，该项目已获得金标杯一等奖和市政杯三等奖荣誉，对集团公司获得2项国家专利，1项广东省优秀QC小组荣誉做支撑。下一步希望能加强完善BIM技术的应用，引进BIM+项目管理模式，建造智慧工地，实现自动化、智能化、数字化、智慧化施工。

*以上内容来自鲁班软件官网，转载请注明来源。