污水处理厂项目BIM应用案例赏析

1-工程范围 

本工程主要内容包括：污水处理厂出水水质稳定达标一级A标准所需的工程措施、对雨季合流水溢流进行处理所需的工程措施。 

2-应用阶段

工程采用全生命周期的BIM应用。充分发挥BIM技术在信息整合、数据共享方面的价值和优势，实现基于BIM技术的大型污水处理厂工程全生命周期信息管理。

在设计阶段， 通过模型构建以及模型的深化设计过程，达到优化设计方案和和提高设计成果质量的目标；

在施工阶段， 利用建设协同管理信息平台完成施工现场进度管理、材料管理、安全管理，提高施工管理水平，减少返工和变更造成的各种浪费，保障工程项目的顺利完工，最终完成竣工模型的交付；

在运维阶段， 运营单位可以从竣工模型中提取管理所需的各类信息，帮助提高设备设施信息查询效率，提升综合管理水平。

3-BIM技术实现目标 

在本工程中应用BIM技术，能实现如下的目标：通过充分发挥BIM技术在信息整合、数据共享方面的价值和优势，实现基于BIM技术的大型污水处理厂工程全生命周期信息管理。

在设计阶段， 通过模型构建以及模型的深化设计过程，达到优化设计方案和和提高设计成果质量的目标；

在施工阶段， 利用建设协同管理信息平台完成施工现场进度管理、材料管理、安全管理，提高施工管理水平，减少返工和变更造成的各种浪费，保障工程项目的顺利完工，最终完成竣工模型的交付。通过构建项目建设协同管理信息平台，加强建设过程中各业务环节的协同管理，通过项目全生命周期的BIM应用和研究，形成污水处理工程的BIM技术应用管理体系框架，并将本项目打造成为水务领域BIM技术水务应用的标杆。

4-组织结构

本工程建设单位为上海城投水务工程项目管理有限公司，EPC总承包单位为上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，运营单位为上海城投污水处理有限公司。参建各方都组建了由主要领导为组长的BIM技术工作小组，确保BIM技术在工程建设中的有效应用。

  — BIM技术应用成果与特色 —

1-CBIM建设协同管理信息平台 

本工程开发了CBIM建设协同管理信息平台，平台运用B/S构架和模型轻量化显示引擎，实现快速简便的部署和模型浏览，平台包括进度计划、投资控制、质量管理、安全管理、设备管理、文档管理等多个模块，服务于建设全过程的各参与方，充分发挥BIM数据的价值，大幅提升建设全过程的管理效率和水平。 

(1) 进度计划 

建设协同管理信息平台的施工进度管理模块开通使用后，借助协同平台实现现场施工进度与进度计划的协调管理，及时反馈现场施工进度偏差，发现施工进度延误原因并及时采取纠正补救措施。 

同时，平台中模型显示窗口可通过将构件赋予不同颜色，来区分各构件的施工状蓝色代表计划进行，橙色代表未开始施工的构件态。如下图所示，为某一时刻反硝化深床滤池施工进度，绿色代表该构件已全部完成。

(2) 投资控制 

通过模型自动统计的工程量清单，结合造价信息，借助建设协同管理信息平台实现工程投资控制。与工程进度计划相结合，以模型统计的较为可靠的工程量为依据，提前帮助业主制定准确、可行的投资计划，有助于管理人员对现场资金把控，减小资金风险，实行资金的最优利用。 

(3) 质量管理 

质量管理工作已能够通过扫描贴于施工现场的二维码来完成相应构件的质量验收，对不合格的构件进行整改，还可上传施工现场拍摄的图片到建设协同管理信息平台。通过协同平台进行现场各构件的质量验收工作，使质量管理更加便捷可靠。提高施工进度的可控性的同时，也确保了每个构件的施工质量。 

(4) 安全管理 

完成安全点位模型上传平台的工作后，通过贴二维码标签的方式，借助建设协同管理信息平台，将灭火器、电箱与平台中模型建立关联关系。并可通过手机移动端扫描现场二维码的方式，将安全检查情况上传到建设协同管理信息平台。从而进一步提高了施工安全管理的可靠性和规范性。 

(5) 设备管理 

设备管理模块主要用于管理设备采购工作，在完成设备编码录入工作后，应用包含设备编码、规格、数量等信息的设备统计表进行设备采购。实践表明，通过平台完成设备采购工作，可保证这项工作的及时、准确，平台中的进度管理模块能随时提醒当前进展情况，以及即将进入的施工阶段，保证设备采购的及时性。通过BIM模型统计的设备数量与设计方案一致，具有比人工统计更高的准确性，因此，可避免设备采购数量与工程需要量存在偏差。以此保障了设备安装工作更加顺利的开展。 

(6) 文档管理 

每天定时将施工工程日报上传至平台，所有项目成员都可以查看项目的进展情况。同时，也将需要传递、共享的施工进度计划、安全教育、任务核实附件、设计协调附件等相关资料上传到平台，方便相关人员查看或下载。相比纸质文件的传递，通过协同平台管理工程文档的方式下，文档归类更加清晰明了，文档传递速度大大提高，文档查阅更加便捷。

2-设计阶段的BIM技术应用点 

在设计阶段，利用BIM正向设计手段对改造方案进行分析比选、对复杂的集约化单体进行水力模拟计算、结构计算、冲突检测等，实时设计同步的优化审查以及辅助出图，可以大幅提高设计质量和综合效率。 

(1) 模型建立 

创建全厂区工程几何实体模型，包括各新建单体模型、厂区管线模型、场地模型。其中，单体模型包括基坑支护子模型、结构子模型、工艺子模型，厂区管线模型包括厂区内现状管线、搬迁管线，场地模型包括厂区范围内的地形、道路、河流，并用简单的长方体占位来示意性的表达现状建筑物。 

方案设计阶段，针对不同的设计方案建模，通过模型更直观、更全面的评价各方案的优缺点，并确定最终方案。 

随着工程建设阶段的推进，为保证模型满足不同应用阶段的精度要求，对设计模型做进一步完善。补充模型中颗粒度较小的构件，如角钢、预埋套管、墙体开洞、素砼回填等；修正并细化原模型中粗略创建的构件；对必要的模型构件录入详细信息，如添加墙、板、柱、梁的材质信息，对工艺设备添加相关信息等。增加模型精细度，使模型能够更加形象、充分的表达图纸信息,最终形成竣工模型。 

为确保模型包含准确的设计信息，建立模型联合评审制度，模型向下游应用交付前，由负责该项目的设计师评审BIM模型。 

通过BIM整合软件，将不同专业、不同单体，以及场地模型整合到一个模型空间，提前模拟工程建成后的效果，展现设计方案在周边环境中的定位、工程材质构成、设备组成，以及水池构筑物内部复杂的几何构造和空间关系，便于项目各参与方之间的交流和决策。 

(2) 碰撞检查 

传统意义上的碰撞检查由设计师根据二维图纸进行三维空间构想，从而检查不同专业之间的碰撞。当工程规模较大、涉及专业较多时，采用这种方式工作量较大，且发现碰撞问题后，各专业协商和修改起来也较为复杂。是一种相对低效的工作方式，使得各专业之间始终难以达到协调、一致。 

本工程借助三维BIM模型，提早发现设计冲突问题，当把不同专业模型整合到一个模型空间中时，模型间的碰撞问题一目了然。然后不同专业之前可以基于模型进行沟通协调，以便尽快达成最佳的修改方案。不仅为设计师省去了大量的精力、提高了工作效率、提升了设计质量，也能够及时对碰撞问题采取整改措施，避免项目建设过程中出现拆改及返工现象。 

此外，本工程还应用BIM模型的碰撞检查功能，检查工程设备的空间设置是否合理，为管线设备的安装预留了足够的运输通道和操作空间。 

(3) 管综优化 

本工程存在局部管线较为密集的部位，如乙酸钠投加间、加氯加药间等。这些地方的管线排布尽管会遵循一些避让原则，但由于局部管道系统较多，不同系统的管道交错在一起，仍然难以进行合理排布和施工。 

传统方式应用二维CAD图纸表达这些管道的走向和定位，一张图纸上只能表示某个截面或局部范围内的信息，设计人员需要将这些离散的平、立、剖图纸，以及系统图在大脑中进行加工后，形成整体的三维概念。当各个系统的管线整合在一起以后，会显得比较杂乱，更加难以准确的把握各种系统管线的排布位置和标高，难以将管线排布的合理整洁，又便于施工。因此，传统的管线综合工作方式具有较大的局限性。 

将管线模型与土建模型整合，通过三维模型的信息集成，便捷的管线排布不合理的地方，在利用BIM技术优化性的特征，可以在BIM模型里对管线排布提出优化的方案，进行深化设计，从而更清晰的解决以往施工中出现的问题，并使得管线排布空间位置更加合理，整体外观更加整洁。

(4) 工程量统计 

众所周知，工程量统计是工程建设过程中一项重要工作，具有工作量大、费时、繁琐、要求严谨的特点。不仅在勘察设计阶段要测量工程量，在施工前、施工过程中、竣工等阶段为控制工程进度、预算分项经费、最后结算等都需要多次统计工程量。 

传统工程量统计，预算人员需从图纸中逐一计数，然后分类列于表格中进行统计，工作负荷非常大。如果遇到设计方案的频繁变更，则更是苦不堪言。 

本工程借助BIM算量的优势主要体现在信息的自动提取和信息的联动两个方面。一方面，BIM模型中带有建筑构件的几何信息和属性信息，借助BIM软件，可以很方便的、有选择性的将这些信息提取出来，形成统计明细表，在明细表中做分类计算，最终获得所需的工程量。另一方面，借助BIM软件自动统计功能生成的统计表，其中的信息始终与模型保持关联，随着项目的不断深入，BIM模型不断跟进，其附加的设计信息也不断更新，统计表中相关工程量也随之变化。这使得基于BIM的工程量统计可以流畅的贯穿项目的建设全过程，避免由于设计变更等原因，增加造价人员的重复工作量，也便于在不同的变更方案之间，结合经济性和合理性，更加准确、快速的进行方案间的经济性比选。 

(5) 仿真漫游 

为更大程度上发挥BIM模型服务于工程项目的价值，将建好的模型全部整合后，导入虚拟现实软件，创建1:1的虚拟现实环境，项目各参建方可以对拟建项目进行虚拟仿真漫游，直观地对项目的建成情况进行查看和讨论。

本工程通过市场调查，采购了适用于本项目的VR虚拟现实眼镜设备，进行了设备的调试工作，并将VR设备在项目设计阶段及建设现场中投入使用。首先将石洞口厂区模型文件发布为VR虚拟现实场景文件，设计人员、施工管理人员通过佩戴VR眼镜，对厂区进

行身临其境的虚拟现实漫游浏览，该方法既提高了现场管理效率，提高会议沟通效率。场地模型可作为厂区所有单体模型的整合容器，将创建的模型整合在同一场景文件内，并生成整个厂区范围，包括新建单体模型的VR漫游文件。通过VR漫游，能够更便捷、直观的展示设计方案。有助于项目各参与方间的沟通、交流。

在设计阶段，通过虚拟仿真漫游，设计人员以第一人称的视角在厂区内行走，身临其境的观察项目设计的合理性、对管线的碰撞问题进行直观检查，对方案进行优化调整。

施工阶段，各参与方可通过虚拟仿真漫游，预先的观察厂区建成后的状态，更为清晰的了解工程的结构设计构造、管道系统构成、设备安装位置。从而加快施工现场沟通效率，便于各方协调，从而提高了现场管理效率及会议沟通效率。 

3-施工阶段的BIM技术应用点 

在施工阶段，采用基于BIM技术的施工方案和进度模拟，对施工过程进行预先模拟和分析优化，有效的预判和避免施工过程中的各种不利因素，大幅的提升施工组织水平。

(1) 施工方案模拟  

借助模型模拟、优化，并且直观展现各构筑物单体的施工工序，模拟过程中可充分考虑施工实施过程中可能出现的问题，避免复杂节点上交叉工序间相互干扰，并将交叉工序的组织安排调整到最佳状态，增加了施工进度计划的参考意义和可操作性。 

结合施工模拟动画和BIM模型完成施工交底，能有效增加沟通效率，确保按图施工，和按规范施工。 

配合施工现场做复杂节点的施工流程模拟。由于切换闸门井施工流程较为复杂特殊，施工注意事项较多。因此，通过制作模拟动画的方式，展示该施工过程，动画中体现了各工序的工艺、流程，以及工序耗时长短。

施工现场塑料模板的拼装程序较为特殊，不同于以往常见的木模板，为方便施工交底和现场交流，特对塑料模板的组成构件进行建模，包括塑料模板主体、U型扣件、可拆卸端头、端部固定件、U型钢、螺杆，并根据施工流程制作了相应的模板拼装模拟动画。 

4-运维阶段的BIM技术应用点 

在运维阶段，对BIM模型数据和协同平台业务数据进行数据整理与重构，与厂区SCADA系统工控实时数据库、MES系统生产业务数据相结合，为厂区运维信息系统提供全面的数据服务，将BIM模型中承载的数据信息成功的应用与厂区运维管理信息系统中。此外，本工程还利用Unity 3D引擎开发了基于BIM的运维培训交互系统，可结合VR技术采用3D游戏互动体验方式，进行运维培训和操作模拟。 

1-BIM投入 

工程采用全生命周期的BIM应用。充分发挥BIM技术在信息整合、数据共享方面的价值和优势，实现基于BIM技术的大型污水处理厂工程全生命周期信息管理。本工程在EPC实施的过程当中，组建了包含设计、总承包管理人员在内的实施团队，配置了图形工作站、建模工作站、模型浏览客户站等硬件设备，并将BIM技术的理念贯穿于设计、采购、施工的全过程之中。 

2-BIM产出  

设计阶段，通过模型构建以及模型的深化设计过程，达到优化设计方案和和提高设计成果质量的目标；在施工阶段，利用建设协同管理信息平台完成施工现场进度管理、材料管理、安全管理，提高施工管理水平，减少返工和变更造成的各种浪费，保障工程项目的顺利完工，最终完成竣工模型的交付；在运维阶段，运营单位可以从竣工模型中提取管理所需的各类信息，帮助提高设备设施信息查询效率，提升综合管理水平。 

3-综合效益 

本工程在建设全过程中都采用了BIM技术，在项目实施早期制定项目级的BIM应用标准，对于项目实施成效的好坏具有很大影响，正因为从设计源头开始制定了统一的BIM应用标准，后续在项目的实施过程中遇到的障碍就越少，后续采购、施工过程中的BIM应用工作也更加顺利。设计阶段的多项BIM技术应用帮助设计人员更好地优化设计，提升设计的质量与效率。在施工阶段通过“互联网+BIM”的融合，自主研发了“闪电扫验”创新技术、建设协同管理信息平台，对传统项目管理方式进行升级改造，推动本工程的

建设过程的顺利展开，最终助力本工程提前竣工，完满完成建设任务。 

1-项目级BIM标准的构建，促进数据规范化统一 

在项目实施早期制定项目级的BIM应用标准，对于项目实施成效的好坏具有很大大影响。前期项目标准制定的越周全，则后期项目实施过程中遇到的阻碍越少，BIM应用工作也就进展的更加顺利。 

项目级BIM应用标准可包括：BIM模型精度标准、BIM模型工作标准、BIM软件应用标准、BIM成果交付标准几个方面。通过提前明确BIM模型精度标准，结合不同阶段的使用需要，将模型深度确定在特定范围内，避免模型深度不够，同时也避免陷入“过度建模”的误区。BIM模型工作标准中，需统一规定BIM文件架构、模型文件命名规则、模型编码标准、模型拆分标准、模型坐标体系、模型色彩标准。BIM软件应用标准中，需统一规定个阶段BIM应用软件、模型整合和数据交换标准、BIM建设协同管理信息平台规划。BIM成果交付标准中，应通过事先约定模型交付的内容、时间节点及模型的准确性标准。模型交付前对模型进行检查，确保模型准确反映真实的施工状态，必要时制定详细的模型检查规则。 

2-“互联网+BIM”和“闪电扫验”技术结合，实现工程数据高度集成与高效传递 

“互联网+BIM”和“闪电扫验”技术的结合应用具有便操作、可推广、易应用的特点，将项目实施过程中的质量、投资、进度信息交互融合，实现了对传统工作方式的升级改造。“互联网+BIM”和“闪电扫验”技术的结合，打通线上线下管理条线，对项目建设全生命工程数据高度集成与高效传递，实现了工程建设的高效管控。 

3-B/S架构的模型浏览引擎，实现模型信息多方共享 

传统建设管理过程中出现的诸多问题，相当一部分是由于信息来源渠道少、信息传递不及时和准确率底等原因造成的。信息共享是实现建筑供应链高效运转的基础，通过信息共享，可以降低项目成本，提高项目建设的效率。 

通过搭建建设协同管理信息平台，借助B/S架构的模型浏览引擎，使项目各参与方，都无需安装特定的软件，即可通过浏览器上网查看BIM模型。实现模型信息多方共享的同时，也通过模型在线浏览的方式确保了模型数据的安全。

本工程是上海市水务建设板块首次全面成功应用BIM建设协同管理信息平台，也是首个实现BIM全生命周期应用的水务建设工程， BIM实践经验总结形成了水务工程建筑信息模型应用标准、建模与交付标准等多个企业标准，BIM应用成果不仅成功推广应用于白龙港、泰和，虹桥污水厂以及深圳、常州等外省市水务工程建设中，更可为水务建设工程提供借鉴参考。