普及家庭供水

印度北方邦是印度人口最多的邦，居民人数超过2.41亿，面临着严重的水资源短缺问题，而较低的降水量和干旱气候进一步加剧了这一问题。为了完成向每个农村家庭提供清洁水源的目标，L&T Construction正在实施北方邦管井项目。居住在该邦偏远村庄的居民往往依赖不确定的水源，该项目将改善饮用水的供应。项目通过将170万户家庭接入供水管网，为680万农村居民提供安全饮用水。

项目需要设计、建造和安装高位水箱、管道、泵和太阳能电池板，以确保管网的能源效率和可靠的电力供应。L&T高级工程经理Pavani Saroja Kankatala解释说：“该项目涉及设计和建造3000多个高位水箱和泵房，分布在印度北方邦7个行政区的乡村，运营和维护期为10年。同时需要敷设3.75万公里的管道，安装3000多台潜水式管井泵，并配套建设50兆瓦的太阳能电池板系统。

克服项目管理障碍

从投标阶段开始，项目团队就面临在有限的时间内完成大量工作的挑战。L&T需要分析、设计3000个高位水箱并提交详细的工程量清单，同时评估四种不同的潜在施工支架方案，包括使用钢制容器的钢结构支架方案，以及使用螺栓和耦合器连接的钢制容器的预制支架方案。Kankatala表示：“所有四种方案都包括对2400种高位水箱变体的详细分析。”L&T必须进行全面的分析来确定更佳的设计和施工方法，并尽快让其首选方法通过审批，而该方法采用不同于传统的工作流。然后，该团队需要以直观、易于理解的方式向政府客户展示他们的投标。

由于水、电、交通和管网设施有限，而且需要在分散的村庄之间管理和监查多个专业、利益相关方、资源和物流，进一步加大了加快项目进度的难度。Kankatala表示：“目前，类似项目中，配套16米支架的高位水箱执行速率为每五个月完成一个，而这个项目的每个标段至少包含350个高位水箱，且需要在18个月的工期内完成。”L&T需要灵活、集成的三维BIM、结构和水力建模解决方案，用于设计、评估和确定更省时、更具成本效益且更加环保的施工方法。

集成的数字化工作流优化管网设计和施工

L&T利用Bentley的STAAD和OpenFlows三维BIM技术设计给水管网，并确定了与传统的现场混凝土浇筑相比，预制施工方法可以改善质量控制和风险管理。Kankatala表示：“经过充分的研究，我们得出结论，采用预制支架（耦合器连接）和钢制容器选项是最佳方案。”他们利用Bentley的应用程序对结构进行建模，并分析其在强风和地震以及不同水荷载条件下的性能。尽管预制支架高位水箱的设计不存在印度规范，但STAAD极其出色地捕捉到了高位水箱的性能，超越了手动设计规范的局限性，并使团队能够战略性地选择预制连接的位置。Kankatala表示：“STAAD.Pro为我们选择预制连接的正确位置提供了极大帮助……如果我们采用手动Excel表分析方法，这绝非易事。”

L&T通过开发三维BIM模型，以直观的方式向客户呈现施工顺序，使客户能够更好地理解并最终批准预制施工方法。高位水箱的三维模型与机械管道、电气和仪表集成在一起，通过先进的结构和水力建模，L&T评估了600多种设计备选方案，实现设计和图纸标准化，优化了制造，并确保了整个项目协调施工。Kankatala表示：“其设计突破在于，所有3000个高位水箱被整合为600种设计，整个项目仅需制造30种模具，总共包含7.5万个预制构件。”

成功、可持续的交付为未来数字化树立标杆

L&T通过数字化建模和分析，简化了设计工作流并实现标准化。他们确定了预制施工方法在时间、成本和资源方面都是最佳选择。Kankatala解释道：“节省了近90%的施工时间，减少了对工厂机械和工人的总体需求，从而降低总体成本。”通过在Bentley的协同式BIM、结构和水力设计环境中完成工作，制定最佳施工解决方案所需的时间减少了80%，每天节省4500名劳动力资源，相当于540万个人工日。L&T通过减少现场所需的工作量，提高了安全性，尽可能地减少了与施工人员浇筑混凝土相关的潜在危险。该施工方法还优化了场地利用率，降低了场地开发成本，并加快了预制构件的生产和执行速度，从而及时交付项目，获得了客户的认可和赞誉。

在质量、材料数量和可持续性方面，L&T通过使用数字化设计工作流和三维模型来模拟施工和管网性能，实现了高质量的可交付成果，同时减少了浪费和能耗，最大限度地减少了项目的碳足迹。Kankatala表示：“STAAD.Pro帮助我们提供更准确、更高效的设计，从而减少施工阶段的材料浪费和能源消耗，这减少了施工项目的环境足迹。”预制模具不仅可在本项目中重复使用，还可用于未来的项目，新的施工方法可进一步节约成本，并推动可持续发展。总体而言，该项目的数字化设计和施工创新为未来农村基础设施项目的数字化树立了标杆。Kankatala表示：“这一成功案例及获得的认可，推动我们在水工结构的预制化领域迈出了新的步伐。”