BIM技术在厄瓜多尔德尔西水电站设计阶段的应用案例

BIM技术在厄瓜多尔德尔西水电站设计阶段的应用案例

BIM（建筑信息模型）技术在现代工程项目中的应用越来越广泛，尤其是在大型水电站项目中，BIM技术能够显著提高设计效率和质量。本文以厄瓜多尔德尔西水电站项目为例，详细介绍了BIM技术在设计阶段的具体应用和带来的价值。

工程概况及特点、难点

德尔西水电站位于南美洲厄瓜多尔沙默拉河上，装机容量180兆瓦，多年平均发电量12.181亿千瓦时，总库容64万立方米。工程主要建筑物包括首部枢纽、左岸引水系统、发电厂房及其附属设施。该项目是中国电建集团首个由设计单位牵头的国际水电站EPC项目。由于涉及专业多、建设工期短、成本控制严、质量要求高、协作难度大，传统技术和方法难以满足工程需求，因此全面应用BIM技术进行水电站设计。

BIM应用技术路线

平台建设：基于3DExperience平台建立完整的项目管理流程，通过CATIA、ItasCAD、博超STD等专业软件的双向对接，构建数字化协同设计平台，进行标准化设计、碰撞分析、计算分析、工程出图等应用实践，并拓展应用到方案模拟、工艺仿真、虚拟现实、多维可视化管理等方面。综合集成工程项目数据源，搭建统一的项目数据中心。为工程全生命周期的高效化、精细化管理提供有效支撑。

工作流程：基于3DExperience平台定制详细的BIM工作流程，从项目创建、项目策划、数据归档、数据发布每一个BIM应用环节都进行科学规划统一管理。

技术标准：参照LOD、ISO—15926、IFCIX等国际标准建立完备的公司级BIM技术标准体系，用于指导BIM技术应用、统一BIM行为。

设计阶段BIM应用及价值

项目管理：本工程采用3DExperience平台实施项目启动、项目计划、项目执行、项目监控，将传统的设计流程项目管理经验与BIM特点相结合，实现设计阶段BIM应用的流程化、标准化。

数字化设计：以3DExperience平台为核心各专业设计软件为基础，配置协同设计平台环境，建立项目骨架实现各专业内部、各专业之间数字化协同工作。

协同设计：水电工程真实坐标往往较大，将模型通过骨架与绝对坐标进行关联，运用骨架控制建筑物位置。地质专业，基于自主研发的地质设计管理系统ItasCAD，通过整合地形点云、物探等原始资料，建立了地形地质模型和工程地质数据库。水工专业，从数据中心调用地质模型建立设计骨架。从模板库调用模板，通过修改参数快速建立各部位水工建筑物。基于BIM模型自动统计工程量，利用BIM模型进行工程布置方案的优化。电器专业，通过自主研发的博超STD与CATIA双向接口导入水工模型致STD进行电器设备布置，设计成果一键导入CATIA进行运用。水、机、电等专业，参考厂房模型调用标准元件库进行快速布置。

碰撞分析：利用BIM模型进行碰撞分析，共发现硬碰撞72处，厂房与机电35处，机电与机电37处。软碰撞48处。根据碰撞检测报告提前调整设备布置，避免机电安装时，设备管路互相干涉和冲突，减少返工。

计算分析：基于BIM模型，对结构进行一体化分析和优化设计，一体化的设计计算避免了重复建模，提高设计效率减轻设计人员工作量。

工程出图：基于自主研发的CATIA水电工程图扩展工程集，进行厂房、枢纽、机电部分的自动出图，极大提高了出图速度和效率。

在线校审：基于平台，校审人员无需安装三维设计软件，通过网页便捷的完成三维模型的检查、批注，提高校审效率，保证设计质量，规范化、一体化的设、校审方案，解决了三维设计无校审或依赖线下校审的局面。

设计变更：基于3DExperience平台实现变更申请、变更审批、模型版本提升、模型修改、模型校审发布等变更全过程管理。

方案模拟：基于BIM模型，进行岔洞段钢岔管的运输方案模拟，通过模拟四种不同的运输方案寻找出可高度最高的运输方案。

工艺仿真：引水系统水平段长度约9公里，竖井总高度429米。如此高的竖井工程少见，一般常采用反井钻开挖。为节省工期基于BIM模型模拟了正井法全断面施工的工艺，辅助项目进行施工方案的选择决策，并为项目大幅度的节省了工期。

虚拟现实：利用已建的三维信息模型实现动态可视化展示，结合交互式、沉浸式体验使项目各参与方更加直观身临其境的了解工程信息。

电站多维可视化管理：通过对水电站结构进行分析研究提出电站多维可视化管理理念，确定专业、部位、系统三个维度的可视化管理机构，基于模型统一管理工程量、施工、采购、质量、安全等工程信息，方便项目不同参与方使用。

多方信息共享：基于3DExperience平台统一管理项目文件，EPC项目部统一管理参建各方基于同一平台进行项目文件的获取，实现线上沟通及问题反馈，降低沟通成本。

数字化移交：基于工程数据中心将BIM模型与图纸、报告等文档资料有机结合与关联，给业主提交包含工程信息的虚拟化电站。打破工程建设领域长期以图纸报告为主要的交付物的现象，为后期电站智慧运维提供基础。

总结

设计阶段BIM集成应用：基于统一的平台和数据架构进行设计阶段的项目管理、数字化设计、数据存储和信息沟通，使设计差错减少80%以上，现场修改数量减少约60%，现场协调会数量减少约30%，工程数据查找效率提高约500%，极大提升了BIM应用效率及效果。

各专业数字化协同设计：打破部门和专业界限，开展大坝、厂房、泄水、电气等24个专业和部门的数字化协同设计，提高综合设计效率约25%、出图效率约60%以上，实现了项目数据共享和可追溯以及项目、业务流程和数据的纵向一体化。

基于BIM的设计管理流程化：提出基于BIM的设计过程管理流程和管理方法，编写企业级BIM标准30余份，与BIM应用无缝对接，实现了BIM应用的标准化和规范化。

设计成果多维可视化管理：提出水电站多维可视化管理理念，使业主、设计方、施工方分别以专业、部位、系统维度查看工程信息，极大减少沟通成本，提高沟通效率。