本BIM水利工程項目為北京市南水北調(diào)配套工程河西支線工程項目。河西支線首級泵站位于大寧調(diào)蓄水庫中堤側(cè)，名為中堤泵站。將大寧調(diào)蓄水庫的水加壓提升至園博泵站。泵站設(shè)計流量10m3/s，設(shè)計揚程36m，總裝機容量7500kW，泵站占地面積17088m2，工程造價2.55億元。河西支線工程是南水北調(diào)整體工程中的重要配套項目，建成后將完善南水北調(diào)供水體系，解決豐臺河西、門頭溝、石景山等地區(qū)的用水問題，提高北京市西部地區(qū)城市水資源保障能力，為實現(xiàn)北京市南水北調(diào)配套工程后續(xù)規(guī)劃提供重要保障。

-南水北調(diào)水利工程BIM應(yīng)用項目難點-

1.水利工程BIM應(yīng)用試點示范工程，要求較高

隨著建筑行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用的推進，企業(yè)對BIM的需求日漸迫切，為積累BIM技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用經(jīng)驗，進一步提高公司市場競爭力和綜合實力，推動管理與技術(shù)雙創(chuàng)革新，北京金河水務(wù)集團對本項目的BIM技術(shù)應(yīng)用提出了很高的要求，并寄予厚望，希望將本項目打造成BIM應(yīng)用試點示范工程。

2.項目所處庫岸地勢復(fù)雜，場布難度大

泵站選址位于大寧水庫中堤庫岸及庫區(qū)內(nèi)，現(xiàn)狀庫岸地面高程一般在46～58m，地勢高低起伏，傳統(tǒng)的平面圖方式無法滿足施工場地要求，或會影響項目后續(xù)施工的順利進行。這就要求項目必須結(jié)合BIM等新技術(shù)進行科學(xué)合理的場地布置，但復(fù)雜的地勢同樣對BIM的技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。

3.項目位于生活飲水用水水源地，環(huán)保水保要求高

項目位于大寧水庫內(nèi)，是南水北調(diào)進京的第一站，對北京而言，也是極為重要的生活飲用水水源地，無論是場地布置還是現(xiàn)場施工，環(huán)境保護和水質(zhì)保護都是第一位的。施工過程中，為避免對水源造成污染，項目部需要采取行之有效的綠色文明施工和隔絕水源措施，實現(xiàn)水利工程與生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。

4.單塊底板方量大，對場布要求高

泵站底板分塊尺寸較大，單塊方量在3000m3左右。只有結(jié)合現(xiàn)場地形情況，科學(xué)合理的安排澆筑區(qū)域及順序，才能保證混凝土的實體澆筑質(zhì)量。

— 南水北調(diào)水利工程 BIM應(yīng)用效果 —

1.前期場布策劃

項目開工前，根據(jù)甲方移交的征遷范圍進行場地布置。在方案討論階段，發(fā)現(xiàn)平面圖方式無法結(jié)合現(xiàn)場地形對綜合加工廠、生活區(qū)和進場施工道路進行合理布置。采用BIM施工現(xiàn)場布置軟件對方案進行優(yōu)化，將現(xiàn)場場地布置形象、直觀地展現(xiàn)出來。

場地布置方案討論階段

場地布置方案確定階段

三維場地布置方案效果圖

三維場地布置方案效果圖

三維場地布置方案效果圖

三維場地布置方案效果圖

場地布置方案實景照片

場地布置方案實景照片

2.綠色文明施工

利用廣聯(lián)達BIM施工現(xiàn)場布置軟件內(nèi)置的圍擋構(gòu)件，結(jié)合現(xiàn)場地形進行圍擋布置。在三維場地布置模型里進行模擬，并對復(fù)雜地形處的圍擋適當(dāng)加高，封閉施工現(xiàn)場，達到隔絕水源的目的。通過場布軟件形象直觀的設(shè)計效果，可以為項目前期綠色文明施工策劃提供最佳方案，為創(chuàng)建綠色文明工地奠定基礎(chǔ)。

施工入口效果圖

項目駐地效果圖

進場道路封閉及綠化效果圖

進場道路封閉及綠化實景照片

進場道路封閉及綠化實景照片

3.混凝土澆筑

混凝土澆筑前，利用BIM施工現(xiàn)場布置軟件內(nèi)置的混凝土泵車及罐車，在三維場地布置模型里結(jié)合現(xiàn)狀地形，合理布置泵車位置及混凝土罐車的供料線路，避免澆筑過程中泵車位置不合理和罐車供料線路沖突造成混凝土無法持續(xù)供應(yīng)現(xiàn)象。

三維場布泵車位置安排

現(xiàn)場澆筑照片

技術(shù)創(chuàng)新

河西支線工程在砂卵石地層中采用長距離盾構(gòu)施工技術(shù)，屬北京市地質(zhì)最復(fù)雜難度最大的盾構(gòu)工程，開創(chuàng)了使用盾構(gòu)小直徑隧洞內(nèi)穿鋼管輸水技術(shù)，保證輸水安全，提高工程質(zhì)量。創(chuàng)新采用雙排地下連續(xù)墻基坑截滲無支護支撐體系，大大降低工程投資。輸水隧洞交叉穿越工程眾多，為了將施工及運行期間對河湖水庫、交通路橋、軌道交通的安全影響降到最低。在設(shè)計的過程中對穿越工程進行施工仿真模擬，采取有效的防護和檢測措施，確保穿越安全。

BIM軟件應(yīng)用

本次三維設(shè)計過程采用ProjectWise作為三維設(shè)計的協(xié)同平臺，項目團隊共30余名工程師應(yīng)用各專業(yè)軟件在同一平臺上共享設(shè)計過程中的模型數(shù)據(jù)，大幅提高團隊的協(xié)同工作效率。為了能將模型剖切圖紙加工成施工詳圖，并實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的需求。我們在MicroStation的基礎(chǔ)上開展了大量的二次開發(fā)工作，自主開發(fā)的工具集主要包含三個部分：詳圖注釋工具、鋼筋工具以及參數(shù)化建模工具，通過定制開發(fā)，可極大的提高詳圖設(shè)計效率。河西支線規(guī)劃設(shè)計的過程中，采用RIEGL三維激光掃描儀，通過劃分測區(qū)，采集點云數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)濾波和數(shù)據(jù)抽稀的方法對點云數(shù)據(jù)進行處理。采用Bentley Descartes軟件建立地表DEM以及建筑物模型，通過建筑物竣工點云模型和設(shè)計階段模型對比，可以免去大量紙本查詢的繁雜過程，為項目竣工交付提供高效能的支持與協(xié)助，比傳統(tǒng)的方式節(jié)約大量時間。河西支線采用Bentley HAMMER軟件，對工程中三級泵站的各運行工況進行了水力過渡過程分析計算，計算泵站遇事故停機的沿程壓力分布等，對瞬時壓力過大管段進行包封保護，驗證了設(shè)置排氣閥位置和孔徑的合理性，并對閥門的開關(guān)時間給出了合理性的建議。長距離輸水隧洞工程的設(shè)計施工方案很大程度上依賴于場區(qū)的地層條件。河西支線工程直接利用海量的鉆孔數(shù)據(jù)和勘探線數(shù)據(jù)生成場區(qū)三維地質(zhì)模型，實現(xiàn)長距離復(fù)雜地質(zhì)體的建模，突破了三維地質(zhì)建模的技術(shù)瓶頸，比傳統(tǒng)二維的方式節(jié)約了60%左右的時間。工程廠區(qū)內(nèi)地下管線眾多，工程師們創(chuàng)造性的通過調(diào)用MicroStationAPI的方式，直接從外部文本文件建立了復(fù)雜管件mesh模型。通過構(gòu)建幾何算法計算管線mesh面輸水隧洞mesh的最短凈距，為設(shè)計方案的優(yōu)化及相關(guān)管線的改移保護提供了可靠的依據(jù)。這一創(chuàng)舉比過去平面二維的方式節(jié)約了80%的時間。河西支線工程采用STAAD軟件對于地下廠房結(jié)構(gòu)，異型混凝土結(jié)構(gòu)及各種類型的建筑物基礎(chǔ)等進行分析設(shè)計，計算結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載條件下的內(nèi)力和位移，為結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計提供依據(jù)，提高了設(shè)計可靠度。

— 總結(jié) —

場地布置是施工前必不可少的步驟，在施工進場前，好的場地布置可以為實際施工省去很多不必要的麻煩，而高效的BIM軟件則是實現(xiàn)科學(xué)場地布置的有力武器。

BIM施工現(xiàn)場布置軟件可以彌補傳統(tǒng)二維圖紙的短板，將平面布置轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗?、直觀的三維布置圖，使空間達到合理的優(yōu)化目標(biāo)。通過結(jié)合廣聯(lián)達BIM施工現(xiàn)場布置軟件的擴展性，配合VR等創(chuàng)新設(shè)備，可以為項目管理層和現(xiàn)場施工人員提供簡單、快速的了解渠道，施工現(xiàn)場盡在眼前，足不出戶掌握項目全局，還可以進行逼真的安全教育，提高項目整體的安全意識，減少不同工種、不同專業(yè)間的溝通障礙。當(dāng)然，本次BIM技術(shù)的應(yīng)用也為集團積累了寶貴經(jīng)驗，在水利工程中BIM技術(shù)應(yīng)用上，具有落地性、可復(fù)制的借鑒意義。

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