基于BIM技术在S型卧式轴流泵异形流道模板施工中的应用

基于 BIM技术在 S型卧式轴流泵异形流道模板施工中的应用

曹扬 1 马以宏 2 米旺 3

（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州 215000）

[摘 要]当前社会正处于一个飞速发展的时期，信息化、智能化等高新科技是这个时代的主题。而BIM作为智慧建造的关键技术之一，在工程领域的应用已经成为一种趋势。本文通过介绍BIM技术在苏州市城市中心区排水防涝完善工程陆步桥闸改造工程中异形流道模板的应用。该技术可帮助攻克泵站异形流道建模难关，很好地解决精确计量、可视化交底、模板精细化制作等难题。

[关键词]轴流泵；revit；异形；流道模板

1.引言

泵站是水利工程中重要的建筑物，其中进水流道是整个泵站中关键的组成部分之一,连接着叶轮室与泵站前池,对水泵进口的流场进行整流,让水流能够更好的加速、转向,也是为满足叶轮室进口所需要的水力条件。因此泵站流道施工成形的精度对泵站能否安全、稳定和高效运行起着决定性作用。泵站进、出水流道的三维形体往往较为复杂，其施工成形的精度和质量直接受到内模成形施工方法的影响。

传统的流道模板加工是木工班组依靠施工经验边拼装边下料的做法，这种不通过画图计算而是采用填补法拼板下料的制作方法，会导致加工时间长、材料浪费多、施工成本高、且精度往往也难以满足要求，还会造成流道混凝土外观有蜂窝、麻面等外观质量缺陷。而如果采用定制的流道模板，采用的材质常为钢材，但钢制异形模板的材料成本、制作成本都较高；不同泵站的进、出水流道形状往往不同，因此定制的钢制模板不能实现二次利用。

因此亟需一种新的加工方式提高流道异形模板的制作精度，苏州市城市中心区排水防涝完善工程陆步桥闸改造工程通过尝试，在S型卧式轴流泵异形流道模板施工中应用BIM技术，加工出的流道模板实体不仅表面平顺、尺寸标准、精度高、结构安全可靠，且大大降低了流道模板制造周期和成本。

作者简介：曹扬（1987-），男，本科，工程师，现从事水利技术管理工作，980127676@qq.com

图1 陆步桥闸站效果图

2.技术简介

BIM(Building Information Modeling)概念最早是由美国欧特克公司(Autodesk)在2002年向国际建筑协学(UIA)提出的，它是在CAD技术基础上发展起来的一种全新的建筑信息管理理念。具有多维信息模型大数据、全流程、智能化管理等特点。它可为建设、设计、施工等参建各方包括后期运维单位提供可视化的工程模型、实时共享的工程信息和高效的协同工作方式，为工程全生命周期的沟通交流与知识管理提供平台。

目前国内主流的BIM软件是revit，该软件具有功能强大、操作方便等特点，其全面创新的概念设计功能带来的易用工具，可以快速进行自由形状建模和参数化设计，并且还能够对早期设计进行分析。借助这些功能，可自由绘制草图，快速创建三维形状，交互地处理各个形状。利用内置的工具进行复杂形状的概念澄清，为建造和施工准备模型。随着设计的持续推进，Revit能够围绕最复杂的形状自动构建参数化框架，并为使用者提供更高的创建控制能力、精确性和灵活性。从概念模型到施工文档的整个设计流程都在一个直观环境中完成。

参数化构件（亦称族）是在Revit中设计使用的所有建筑构件的基础。它们提供了一个开放的图形式系统，让使用者能够自由地构思设计、创建外型，并以逐步细化的方式来表达设计意图。使用参数化构件不仅能创建最基础的建筑构件如梁板柱，还能创建最复杂的组建如细木家具和设备。

图2 Autodesk Revit Structure2020软件界面

3.BIM在施工中应用实践

3.1案例工程概况

苏州市城市中心区排水防涝完善工程陆步桥闸改造工程位于姑苏区境内，建设内容为拆除原有老闸，新建10m宽的防洪闸和10m3/s的泵站。本工程采用闸泵站一体结构，泵站设置2台1500ZWB5.65－2.7单向“S”型卧式轴流泵。泵组由叶轮、叶轮室、导叶体、潜水电机及其外壳、基础支座等组成，包括轴、轴承和密封以及联接用的键、销等零构件。水泵进出两端的断面形状从矩形过渡为出口圆形。

图3 陆步桥闸站泵室流道模板单线图

3.2建立流道BIM模型

建模采用的是Autodesk Revit Structure2020软件，利用其参数化族技术可实现BIM模型的快速搭建。建模主要步骤如下：

1、根据流道设计单线图，在Revit中建立标高轴网；

图4 建立标高轴网

2、在Revit中建立断面族，将设计提供的断面参数输入族里，形成一系列对应的断面。

图5 建立标高轴网

3、在Revit体量中放置断面，可根据建立模型的要求对断面进行适当的加密和减少，最后生成实结构。

图6 生成流道模板的面板实体图

3.3BIM模型在流道模板加工中的应用

1、可视化交底

利用BIM三维模型对管理人员和木工班组进行可视化交底。通过三维模型的展示，生动、形象的介绍流道模板制作要点，从源头上解决了交底抽象、难懂等问题，以通俗易懂的形式传授给相关人员，提高交底效率。

2、提高模板加工精度

利 用BIM技术可视化的特点提高流道模板制造和安装过程中的可视化和信息化程度。实体图中可直观显示流道模板的各加工构件详图，及各个模板块的大小、尺寸、角度数据，木工放样师也可根据下料需要实现任意断面位置剖视，从而，以提高流道模板的制造精度，进而确保了流道的安全性和稳固性。

图 7 流道弧形段模型细部及实体图

3、提高模板加工效率

在revit软件中将三维模型合理切割成模板块，并对各模板块进行编码，方便查找和定位；对创建的木块材料进行预拼装，提取材料明细表计算每一块拼板的安装尺寸，直观显示拼装误差，大大提高了后期拼装的效率；同时节省材料，减少材料损耗。

4、快速统计算量

模型建成后，利用revit软件自带的明细表功能，可提取统计数量、材料名称、体积、高度等参数，快速且精确地给出流道体积、表面积等数据，然后可根据清单或定额计算规则进行算量，并可在其它计价软件中编制清单和套用定额，最终可得到整个流道的工程量。

5、信息化应用

利用BIM的5D运维平台在工程项目实施前进行相关优化设计、可靠性验证等。在模型中加入时间信息、模拟施工顺序、施工组织、发现施工过程中可能出现的问题，降低质量风险，从而将事前控制成为可能。同时施工过程和后期管理因为有了模型而更加方便。

4.结论与展望

对于复杂的流道异形结构，常规的CAD二维图纸难以准确的指导工程施工，在苏州市城市中心区排水防涝完善工程陆步桥闸改造工程中，利用revit软件建立S型卧式轴流泵流道复杂的结构模型，并给出了BIM在流道模板可视化交底、加工精度控制、快速算量等方面的应用，体现了BIM技术在异形结构施工中的应用价值。实践证明，BIM技术将大大提高水利施工的生产效率，保证生产质量。同时借助BIM技术可加快水利行业信息化基础设施升级改造，有助于推动水利工程向智慧化方向转型。

参考文献

[1]顾永明，李振华，高蓓蓓.肘型进水流道Revit建模在泵站BIM技术研究中的应用[J].中国水利,2019（04）.

[2]刘为民，刘超.泵站进水流道对泵性能影响的研究[J].低碳世界,2016（28）.

[3]盛晓波，左仲元.BIM技术在湖南省智慧水利中的应用研究[J].湖南水利水电,2019（5）.

[4]孙养武.低扬程泵站流道三维内模成型施工方法比较[J].江苏水利,2018（7）.