BIM技术在水利泵站施工中的实践

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山东省人民政府关于印发山东省“十四五”水利发展规划的通知中提到，“推进数字水利建设，提高水利智慧化水平”，在新建重大水利工程规划建设管理同步落实智能化要求，积极推进bim(建筑信息模型)技术在水利工程全生命周期运用，推进实体工程和数字孪生工程同步建设，提升水利工程建设运行管理智能化水平。《山东省水利工程建设项目法人管理办法》中提到“鼓励应用新材料、新设备、新工艺、新技术，加大BIM技术在设计、施工等环节的应用，旨在提升建设管理的技术含量和科技水平”［1］。BIM技术在房屋建筑工程中已经得到了较为广泛的应用，在水利工程建设中也在逐步展开推广［2］。本次研究采用BIM可视化技术进行施工管理及造价管理的项目为清湖水库至鹊山水厂调水工程中的泵站工程。

1工程概况

为有力地缓解市区的缺水状况，促进济南经济建设发展，远期解决新旧动能先行区供水问题，立项批复建设玉清清湖水库至鹊山水厂调水工程。文章研究的内容主要为三期工程，工程建设内容为新建取水泵站1座，设计规模40万m3/d，敷设原水管线6949m，其中取水泵站至黄河大堤管道长956m，黄河大堤至明里庄东管道长度为2478m，明里庄东至济齐路管道长度3515m，管径DN1200mm～DN2000mm;同步实施翻越黄河堤防补救工程。采用BIM技术进行施工和成本管理的单位工程为玉清湖水库泵站。该泵站是玉清湖水库至鹊华水厂调水工程的源头泵站，建设位置位于山东省济南市槐荫区，取水泵站位于玉清湖水库东入口南侧，占地面积6000m2，取水方式采用虹吸取水的方式。主要建设内容包括取水头、虹吸取水管和取水泵房，其中取水头部采用箱式，平面尺寸4．0m×33．0m;虹吸取水管道8根，管径DN1000mm;泵房为两层，平面尺寸为60．5m×27．6m，首层为设备间，2层为变配电室、控制室;泵房内设置6台卧式变频离心泵，4用2备，单台水泵流量4600m3/h，扬程为33m，功率560kW。泵站基础采用桩基础及筏板基础形式，首层为钢筋混凝土剪力墙结构，二层为钢筋混凝土框架结构。

2建模软件介绍

2．1广联达BIM土建计量平台GTJ2021介绍

本项目建模软件采用广联达BIM土建计量平台GTJ2021进行土建建模，运行平台为Windows系统，GTJ2021利用大数据、BIM、云等技术，为国内工程造价领域的企业和从业者提供BIM土建计量产品，帮助客户解决项目全过程计量业务，持续提升工作效能，运行平台为Windows10操作系统［3］。

2．2建模构件介绍

本项目建模构件主要考虑桩基、基础、柱、梁、墙、板、砌体墙等构件。桩基主要采用桩径1000mm钢筋混凝土灌注端承摩擦桩，长度26m。筏形基础厚度1000mm，钢筋混凝土错台结构。柱均为普通矩形现浇钢筋混凝土柱。梁以普通矩形梁为主，另有部分异形梁结构。钢筋混凝土墙采用直行墙加腋构造，板为普通混凝土现浇结构板，砌体为加气砌块结构。构件建模主要采用软件内置的识别功能进行不同构件的识别与绘制。构件绘制顺序为导入图纸、识别基础、识别柱、识别梁、识别墙、布置钢筋。最终形成完整的构件模型。

3BIM技术在施工管理中的应用

3．1施工图图纸会审应用

借助BIM技术，将项目实施过程中的海量信息进行集成并可视化［4］，可以在项目正式开工前将建筑物直观的呈现出来，提高图纸会审阶段的效率和准确率，提高项目进度管理阶段的效率和成本管理阶段的效率。模型绘制过程同时也是对施工图的详细图审过程，模型绘制需要将图纸完整的构件信息全部输入到BIM算量软件中，软件自动提示部分设计图纸错误。通过三维图形算量计算软件，按照图形信息进行图纸检查。新建文件后进行工程设置:包括构件材料的设置、工程抗震等级设置、钢筋计算规则的设置、楼层信息设置、各楼层构件混凝土标号设置等。设置完成对图纸进行初步检查，检查图纸是否完整齐全、复核灰土标准，是否包含设计单位的图章签字等。初步检查完成后开始按照软件绘图要求进行图纸导入。软件可以按照DWG格式和PDF格式分别导入。通过软件识别功能识别轴网并且定位。完成以后进行图纸分解，分别按照图号进行定位。通过定位能够检查不同楼层间是否有相同轴线间尺寸标注不一致问题。可以检查上下层墙、梁、柱的位置变化是否引起轴线编号的变化等问题。轴网确定后分别按照工程建设顺序，按照基础、柱、梁、墙、板的顺序输入构件并定义构件相关属性与做法。包括每个构件的几何尺寸、材料的类型、构件施工方法的设置等。另外需要单独设置钢筋的锚固长度、保护层的要求、加密区的长度和搭接长度等的计算设置。通过该部分设置可以检查平面尺寸与标注是否一致、是否存在高程、钢筋设计不合理情况等。本项目通过软件检查发现设计错漏问题多处，举例如下:梁跨数与集中标注不符，如图1所示，集中标注为4跨梁，实际为5跨，BIM软件自动提醒该梁存在异常，并显示深灰色(红色)，准确提示图纸问题。

3．2工程量计算

工程量的计算是项目造价成本控制的核心任务之一，精准快速的完成工程量计算是造价成本管理的最基础工作。但工程量计算具有工作量大、工作烦琐、工作费时的特点，占据成本管理控制总工作量的60%左右。如何准确快速的完成工程量计算变得尤为重要。对于提高预算质量、施工造价成本管控有着极为突出的作用。目前我国的工程量计算主要为手工绘制草稿计算工程量、电脑表格计算工程量、简单小型算量软件、混凝土钢筋安装分离式算量软件、量筋合一软件、BIM模型化平台的演变过程。实行BIM平台化管理对于工程量计算是一个数量级的飞跃式发展。BIM软件提供各种类别的构件工程量汇总，对钢筋、混凝土、砌体、装饰装修等进行分类汇总，同时提供按构件、楼层等进行工程量提取的功能。大量节约人工手算的时间，并能够保证工程量的准确性。算量更加准确，从而推算出更加准确的工程成本投入，如果在计算过程中数据的准确得不到保证，将会直接影响工程建筑的质量及后期的成本投入，基于BIM技术的三维算量可以完全摆脱人工算量的错误及误差，使得更好的对成本进行控制。算量更加高效，完成该泵站的主体结构算量，若采用手工计算约15d时间，BIM技术算量仅需要3d时间，效率得到大幅提升，从而节约时间投入到其他造价管理工作中。完成三维模型建模转化后，软件分别内置了按照图元模型提取工程量、按照楼层提取工程量、按照工程范围提取工程量等多种工程量提取方法，同时带有完整的工程量计算公式，并可以反查三维模型。钢筋报表中可以提供按照钢筋不同直径、不同材质、不同级别的提量方式，还可以提供钢筋的接头数量、接头形式、钢筋的损耗数量等基础数据。钢筋算量也提供了编辑钢筋的操作，可以通过三维模型查看单根钢筋的具体布置位置及钢筋弯钩样式等。

3．3优化物资材料采购管理

重视采购计划的编制与管理，采用BIM软件按照工期进行工程量提取，进行分批编制采购计划。在物资采购前根据项目实际情况及预算分析提供的工料分析编制合理的物资采购计划。并通过各部门间的联动协作，实现物资的动态化管理。根据BIM软件提供的准确工程量，精准推算物料的采购用量，避免超量采购的浪费以及缺量采购而导致的运费增加等情况出现，从而达到控制造价成本的目的。帮助提高物资管理水平，预制构件、门窗等进行编码处理，方便到货清点、现场安装等，结合工程真实情况科学判别工程的建设内容，使物料管理支出更加明确、简洁。通过精准的算量结果，实施限额领料制度，BIM为限额领料提供了技术及数据支撑，造价预算人员为物资管理人员提供准确的物料用量，提高仓管物料管理水平。

3．4降低工程造价成本

施工造价成本的控制是施工阶段工程造价管理的主要任务，利用BIM技术进行模拟施工，预测并避免可能发生的工程变化，减少工程变更、重复施工等现象，控制施工成本。利用BIM软件查找挖掘出可能影响工程造价的因素，根据风险特征采取相应的规避方案，针对技术性的风险，可结合BIM模型进行先期调整，以便从技术角度减少风险，同时可以确定并积极使用有利的成本因素，从而增加利润。本项目通过BIM技术优化模板配模方案，提高模板周转效率;通过钢筋模型优化接头方案;利用BIM可视化技术精准布置各项预留洞口，避免后期二次开洞开槽;优化分包队伍进场施工顺序，避免出现窝工现象。通过BIM技术应用，可以降低项目管理强度，减少管理人员数量，降低管理人员工资成本支出，节约管理费用，降低工程造价成本。

3．5提高合同计量支付管理质量

合同管理是建设工程实施过程中最重要的环节之一，所有的项目建设都围绕着合同管理展开。利用BIM技术充分提高合同计量支付管理质量尤为重要。住房和城乡建设部在2017年下发文件《关于加强和改善工程造价监管的意见》中，提出要推行工程价款施工过程结算制度;住房和城乡建设部2019年12月24日再次在《关于进一步加强房屋建筑和市政基础设施工程招标投标监管的指导意见》中提出:严格合同履约管理和工程变更，强化工程进度款支付和工程结算管理，招标人不得将未完成审计作为延期工程结算、拖欠工程款的理由。施工过程结算，即是指在工程项目实施过程中，发承包双方依据施工合同，对约定结算周期(时间或进度节点)内完成的工程内容(包括现场签证、工程变更、索赔等)开展工程价款计算、调整、确认及支付等的活动。过程中精准计量支付更为重要。施工过程中的合同计量管理主要围绕工程进度款支付展开，按照合同约定按月进行已完工程量支付，根据现场进度可以通过BIM模型轻松提取已完构件的详细工程量，再通过计价软件进行工程款计量、准确无误，避免重复计量、错漏计量等情况出现;BIM技术为合同实施过程中分段结算做出了重要贡献。验收完成后，利用BIM技术能够快速完成合同结算，常规结算方式为完工以后按照设计图纸进行重新算量计价，通过BIM可视化技术在施工管理过程中已经完成算量工作，结算时可以迅速提取响应工程量，充分利用过程中结算的精准数据，完成计价结算工作。并且通过BIM可视化应用技术在工程竣工结算时，充分检查并复核过程中结算的依据是否充分，是否存在错漏工程量等。对工程竣工结算数据中的信息进行有效收集、整理和分析，以获取准确的工程结算数据。在对工程量计算的底稿进行全面系统的分析后，做出准确的结算价款认定。交工验收后，另外利用BIM模型，对钢筋、模板、混凝土等单平方建筑面积的含量指标、造价指标进行分析，为以后的项目投标报价、设计优化及限额设计做好经验数据积累。

4结语

通过BIM算量软件在本工程中的应用，有效的降低了工程造价成本，提高了合同管理水平。随着现代科学的不断进步，智慧工程、数字工程不断发展，BIM应用技术将不再局限于三维算量阶段。伴随工程技术以及互联网的发展，水利工程项目BIM全过程管理的时代将要到来，BIM应用将不再受限于BIM设计软件与施工管理、造价管理软件无法直接互相转换使用的情况。通过相关政策引导，逐步全面展开从方案开始到初步设计到施工图设计，再到施工管理、竣工验收、交付运营等的全周期BIM应用技术时代会很快到来。全周期应用中实现对BIM模型进行进一步深度开发，不仅能在水利工程项目实施过程中各种构件进行复用，而且可以大大提高模型的复用率，降低BIM研发应用的综合成本。

参考文献:

［1］庄智严．BIM技术在建设工程施工管理应用研究［J］．中国建设信息化，2022(13):56－57．

［2］王来印．信息化在水利工程施工管理中的应用［J］．水利建设与管理，2020，40(10):63－66．

作者:刘洪君 单位:中正信造价咨询有限公司