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上海市政总院上海白龙港污水处理厂污泥处置二期工程项目

案例研究

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图片由上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司提供

项目名称: 上海白龙港污水处理厂污泥处置二期工程

项目特点及难点: 项目规模庞大,能用于开发的土地同比较小,项目预算紧,有严格的工期限制。

技术亮点: 通过Autodesk解决方案进行协同设计,Autodesk Revit®用于完成建筑物及其结构的设计,Plant 3D用于完成设备和管道的布置,Autodesk Navisworks®对最佳方案进行验证。利用Navisworks等软件模拟不同方案的施工进度,有效缩短施工工期,减少浪费与用地指标。

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上海是拥有2500万人口的超大型城市,传统的污泥填埋处理方式正在严重影响城市环境。如果不及时采取进一步措施,上海可能会面临“污泥困境”。

上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司(以下简称“上海市政总院”)负责的上海白龙港污水处理厂污泥处置二期工程位于上海白龙港污水处理厂的现址,该厂是亚洲最大的污水处理厂,约占上海污泥处理能力的三分之一。该项目充满挑战和风险,能用于项目开发的土地面积不大,总投资被限制在5.1 亿美元,预算很紧,此外,还有严格的工期限制,只有3年。

为了满足对空间的严格要求,上海市政总院采用了协同设计和BIM工作流程来高效完成设计。BIM的应用在实施精益管理和无缝沟通方面发挥了重要作用,从而使团队在新冠疫情的影响下, 在32个月的时间内完成了看似难以完成的任务。

上海市政总院的EPC项目团队通过使用BIM技术和Autodesk解决方案等新兴技术,为项目提供了创新解决方案,成功地突破了重重困难,按时交付。

由于项目大部分空间已被目前正在运行的设施所占用,因此本项目的占地面积仅为类似规模项目的50%。另外,本项目还必须考虑如何与既有污泥处理设施进行整合,设备高度也必须不超过10米。

为满足施工空间的限制,项目团队通过BIM工作流程和Autodesk解决方案进行协同设计,高效地确定了设计方案。Revit用于完成建筑物及其结构的设计,Plant 3D等软件用于完成设备和管道的布置。在Navisworks的帮助下,通过整合各种软件的模型,对最佳方案进行了验证。通过BIM的多学科协作,可以进行有效的细节讨论。在Navisworks等软硬件工具的帮助下,后期设备管线返工率低于10%,合同变更量也有效控制在20%以内。

项目使用无人机捕捉当前场地的精确可视化和三维网格面,测量数据与InfraWorks®中的BIM模型相结合,可对整体布局进行有效比较。由于高度限制,项目采用30,000平方米的深基坑。设计团队利用Navisworks等软件模拟了不同方案的施工进度,并使用Robot分析了基坑的安全性。最终,提出了非常创新的方案,该方案有效缩短了施工工期,减少了围挡拆除造成的浪费,与同等规模的项目相比,用地指标仅为50%。该方案项目仅用1.5个月就完成了设计方案,比传统项目节省了30%以上的时间。与传统设计相比,大型基坑提前3个月完工。减少混凝土浪费13,000多立方米,减少混凝土支架拆除和处理费用150万美元。

通过数字技术与BIM结合应对紧迫的工期是该项目的另一大亮点。一般,同类项目的建设周期是5-6年。为了应对上海的“污泥困境”,本项目需争取在三年内完工。设计团队采用BIM 模型、Autodesk 解决方案、新兴技术,并实施精益管理,通过BIM模型制定专业计划,利用Navisworks 推导并协调土建工程和设备的进场顺序,优化施工流程。最终,该项目只用了32 个月就完成了,相较传统项目节省了一半以上的时间。

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    作为上海市环保和新技术示范项目之一,有必要采用更多新兴技术和Autodesk解决方案,为了满足高标准和多元化的定位,团队提出了BIM模型迭代框架和PID-BIM工具,并利用新兴技术扩展了BIM工作流程。随着项目的进展,BIM模型也在不断强化。迭代过程中,涉及Navisworks进行碰撞检查;设备管线的BIM模型与深化PID和管线工艺计算相结合;BIM模型基于各专业的优化和CFD仿真等阶段,最终达到LOD500。

    团队将PID-BIM工具与Plant 3D结合使用,用于PID制图。该工具可自动计算能耗、生成材料清单、注释图纸,并同时连接PID和3D模型。通过NAS云使用AutoCAD® Architecture软件可促进协同绘图工作,使工程师能够在任何地方实时修改模型。

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    总之,该项目旨在解决上海的“污泥困境”,利用Autodesk解决方案的BIM软件和尖端技术, 实现了精确的设计和施工管理。Autodesk解决方案和各种数字化方法帮助本项目克服了重重困难和障碍,真正体现了以人为本的工程设计理念,并已成为上海在全生命周期使用BIM集成技术的标杆。

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