港口碼頭施工BIM技術(shù)模擬實踐

張峰

摘 要：本文以某港口碼頭工程項實例為研究對象，在分析BIM技術(shù)應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上，總結(jié)了BIM技術(shù)的發(fā)展歷程，并且從工程的板樁施工、構(gòu)件命名與模型劃分以及BIM模型應(yīng)用效果方面，詳細論述BIM技術(shù)模擬的實踐應(yīng)用情況。通過分析可知，BIM模擬技術(shù)應(yīng)用到港口碼頭施工中，能提高整體工程效率，對促進工程的建設(shè)有著重要作用。

關(guān)鍵詞：港口碼頭;BIM技術(shù);模擬要點

中圖分類號：U655? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）03-0067-02

在碼頭工程中，主要應(yīng)用承臺結(jié)構(gòu)來承載上部載荷，從而可以有效地降低板樁墻所存在的側(cè)向土壓力;樁體工程建設(shè)的過程對于整個工程的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，而板樁連接質(zhì)量對碼頭工程的耐久性存在直接的影響，卸荷平臺與樁墻的連接方式也會直接導(dǎo)致其出現(xiàn)變形的問題。因此，在港口碼頭項目建設(shè)施工中，需要科學(xué)合理的規(guī)定施工流程、工藝方案，嚴格控制各個施工環(huán)節(jié)，從而提升工程的質(zhì)量，而BIM技術(shù)是提升碼頭工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。下面將以某港口工程為案例進行分析，總結(jié)出BIM技術(shù)應(yīng)用的實際情況，以期促進我國碼頭項目質(zhì)量的提升。

1 BIM技術(shù)概況

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，在應(yīng)用的過程中主要利用三維建筑模型實現(xiàn)施工的設(shè)備管理、工程建立以及數(shù)字化管理等過程。BIM技術(shù)與當(dāng)前所大量使用的CAD技術(shù)相比來說，其更加先進，模擬化程度更高，且能保障數(shù)據(jù)精確度更強，可以滿足當(dāng)前建筑工程事業(yè)的需要。應(yīng)用BIM技術(shù)進行建筑工程管理能夠更好地協(xié)調(diào)處理設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位之間的關(guān)系，建立更加完善的信息化模型，實現(xiàn)建筑工程的可視化，達到精細化管理的要求。因此，BIM技術(shù)是一種非常先進的管理措施，最終目的是提升工程的質(zhì)量、降低返工率，實現(xiàn)有效的信息化管理，使得工程可以順利完成[1] 。

2 BIM技術(shù)發(fā)展

BIM概念最早出現(xiàn)在30年前，起先是國外開始研發(fā)，在學(xué)術(shù)界公布之后，被很多學(xué)者所重視，并且在近年來得到持續(xù)的研發(fā)和應(yīng)用，給建筑領(lǐng)域帶來了非常大的變化。當(dāng)前使用最為廣泛的當(dāng)屬Bentley公司的TriForma、匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD軟件。

我國2002年才逐漸引入BIM理念，隨后被很多建筑企業(yè)所關(guān)注。在相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域中，我國加大力度促進該技術(shù)發(fā)展，舉辦了多項比賽與培訓(xùn)活動。Autodesk等企業(yè)經(jīng)過長期研發(fā)，發(fā)布了一系列軟件，上海現(xiàn)代集團也引入了BIM技術(shù)來進行日常管理。

從國家層面來講，很多國家在制定發(fā)展規(guī)劃中，都將BIM技術(shù)列為主要發(fā)展目標，同時也注重其對于各個領(lǐng)域所產(chǎn)生的積極的影響。很多高等學(xué)校也開始涉足該領(lǐng)域，加強技術(shù)的研發(fā)，目前我國西北工業(yè)大學(xué)電子信息工程實驗室中就有其他研發(fā)單位掛靠的研發(fā)機構(gòu)，主要從事虛擬現(xiàn)實、仿真以及制造方面的技術(shù)[2]。

BIM技術(shù)的逐步成熟，必然會成為未來建筑領(lǐng)域發(fā)展所必不可少的一項關(guān)鍵技術(shù)，加強技術(shù)研發(fā)，改善行業(yè)現(xiàn)狀，時不我待。

3 港口碼頭施工模擬 BIM技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 案例簡介

某港口工程項目地處我國的沿海地帶，是當(dāng)?shù)刂匾母劭谠O(shè)施。該項目主要包含了如下幾方面內(nèi)容：①預(yù)制構(gòu)件，臨時建設(shè)工程以及場地;②建立臨時裝卸碼頭以及臨時運輸?shù)缆?③建立臨時出運碼頭，確保各個碼頭功能能夠達到要求;④疏浚工作，將港航道、防波堤、調(diào)頭區(qū)以及各個護岸、地基等部分進行疏浚處理;⑤碼頭基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，其中包含了碼頭后方70m范圍內(nèi)層面的鋪設(shè)以及各個部分管線的施工[3]。

3.2 板樁施工

碼頭的設(shè)計主要應(yīng)用板樁碼頭的形式來進行。前墻主要應(yīng)用的是H+AZ型組合板樁，其中的H樁主樁設(shè)定的高度要超過-32.5m，在開始前樁施工之前，應(yīng)該對于樁基部分來進行動力和靜力的測試，以確保結(jié)構(gòu)的深度與樁基承載性能達到規(guī)定的要求;采用AZ板樁為錨樁;碼頭上部結(jié)構(gòu)部分主要設(shè)計為軌道梁與胸墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用的是混凝土樁體形式。在灌注施工之前應(yīng)該先實施試樁，然后開始靜載壓力試驗，并組織技術(shù)人員對于試驗過程進行監(jiān)督，準確測定試驗數(shù)據(jù)，在保證其試驗結(jié)構(gòu)的各項數(shù)據(jù)都達到設(shè)計要求之后才能開始正常施工。

3.3 構(gòu)件命名與模型劃分

根據(jù)背景港口碼頭的主要特性和工程需要，劃分為4個工作集，在工程開始之前根據(jù)施工區(qū)域的不同來進行命名，其主要分為正式碼頭、出運碼頭、防波堤與輔助設(shè)施等。在具體操作的過程中，根據(jù)建筑模型的種類和等級來進行命名，同時要結(jié)合主要的構(gòu)造與項目名稱的升序方式建立模型編碼集，以便在系統(tǒng)中進行檢索和應(yīng)用，提高工作效率和準確度。

3.4 BIM模型應(yīng)用效果

根據(jù)BIM建模技術(shù)的實踐應(yīng)用，應(yīng)該充分考慮到碼頭的具體情況。在使用BIM技術(shù)進行施工以及板樁模型建立的過程中，主要分成如下幾個部分：

（1）地面模型。該模型的建立基礎(chǔ)就是碼頭的各個數(shù)據(jù)信息，將所有的數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)紸utodeskCivil3D 內(nèi)就能夠在系統(tǒng)中建立全面的地形曲面，然后就是依據(jù)沉箱、港池與設(shè)計標高的尺寸來進行開挖施工，從而達到工程設(shè)計方案所要求的曲面形式，同時還應(yīng)該準確地確定工程的斷面圖與開挖施工量數(shù)據(jù)。

（2）進場道路、碼頭結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施模型。通過使用AutodeskInventor 及 Autodesk Rrvit 軟件能夠?qū)崿F(xiàn)各個附件的構(gòu)件和使用，其中包含了沉箱、承臺以及其他關(guān)鍵部分。在進行構(gòu)件部分建設(shè)的過程中，應(yīng)該將所有部件的非幾何信息全部都輸入到系統(tǒng)中，此時應(yīng)該保證數(shù)據(jù)的格式達到統(tǒng)一性，以便后續(xù)系統(tǒng)的應(yīng)用順利進行。構(gòu)件名稱的確定要按照操作規(guī)范來進行，這樣可以使得工程的各個關(guān)聯(lián)方能夠及時根據(jù)本次項目實施的進度計劃來開展各項工作。在構(gòu)件命名的過程中，應(yīng)該確保與PDF圖紙上的名稱是相同的，還需要根據(jù)圖紙參數(shù)來進行設(shè)置，此時能夠使得該構(gòu)件的命名具備唯一性，方便后續(xù)隨時調(diào)用。在模型色彩搭配方面，應(yīng)該考慮到構(gòu)件自身的主要特性，同時還應(yīng)該從表現(xiàn)能力和展示效果的角度出發(fā)，防止出現(xiàn)配色信息缺失的現(xiàn)象，要能夠滿足各個環(huán)節(jié)的使用。

（3）總圖集成。將已經(jīng)制作完成的地面模型直接導(dǎo)入到AutodeskInfrastructureModeler 中，然后再利用三維模型進行全面化拼裝，并且需要準確地繪制海面、山脈、建筑等關(guān)鍵組成內(nèi)容。利用三維集成的方式展現(xiàn)出更加清晰的效果，設(shè)計人員也可以更加清晰地掌握其包含的內(nèi)容，也能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺陷，并且可以立即開始整改，有效幫助技術(shù)人員進行技術(shù)交底，使得設(shè)計方案更加科學(xué)與合理[4]。

（4）模型檢查。利用BIM技術(shù)實現(xiàn)了三維模型的建設(shè)之后，此時應(yīng)該將其導(dǎo)入到Autodesk Navisworks中進行性能檢測，要將其實際表現(xiàn)的效果能夠清晰地反映出來。利用碰撞檢查的方法來明確結(jié)構(gòu)部件的標高以及位置，進行必要的項目檢查，以確保構(gòu)件的各個部分的尺寸精度都達到了要求。對于模型實施必要的碰撞檢查，設(shè)計人員能夠更加清晰地了解設(shè)計整體內(nèi)容，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的缺陷和不足之處，使得各個技術(shù)參數(shù)更具完整性。

（5）可視化交底及管理。可視化就是更加清晰地展現(xiàn)在使用者面前，這方面對于工程領(lǐng)域來說有著非常大的作用。在傳統(tǒng)設(shè)計中，主要應(yīng)用的是施工圖紙，其無法從整體上了解工程的設(shè)計方案，各個構(gòu)件信息也只是通過圖紙上的線條來反映，最終的效果呈現(xiàn)只能是設(shè)計人員通過經(jīng)驗在腦海中展現(xiàn)出來。這種方式僅僅可以使用在一些簡單化的工程結(jié)構(gòu)方面，如果是構(gòu)件數(shù)量比較多、復(fù)雜性較高的建筑工程則并不適用，因為人的經(jīng)驗受限、腦力也受限。為了能夠更好地提升工程的質(zhì)量，就應(yīng)該充分利用BIM技術(shù)這一可視化的優(yōu)勢，利用三維模型的方式來將真實物體的形式展現(xiàn)在人們面前，更加的直觀和形象[5]。

模型建立完成之后，應(yīng)該組織工程相關(guān)人員進行可視化交底，此時應(yīng)該將與工程所關(guān)聯(lián)的任何線條都要顯示出來，以幫助各個專業(yè)的施工人員更加清晰地了解設(shè)計意圖和設(shè)計細節(jié)，避免出現(xiàn)遺漏、錯誤等情況，消除因為認知錯誤而導(dǎo)致的偏差問題，促進建筑工程質(zhì)量的提升。

4 結(jié)語

綜上所述，本文主要從BIM技術(shù)的主要特點為出發(fā)點，深入探討了港口碼頭的工程建設(shè)當(dāng)中使用BIM技術(shù)所存在的優(yōu)勢。經(jīng)過實際案例的比對分析，利用該技術(shù)能夠更加清晰地反映出設(shè)計方案，以更加形象的方式展示出來，幫助及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，采取必要的整改措施，從而可以在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，積極促進我國建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展和進步。

參考文獻：

[1]徐昌奎. 前板樁后高樁支護結(jié)構(gòu)的研究[D]. 河海大學(xué)，2007：1-69.

[2]江文鉑. 一種出運重長構(gòu)件的高樁塢式泊位設(shè)計[J]. 中國水運（下半月），2016，（1）：277-278.

[3]吳遵奇，段昶，黃睿奕等. BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工可視化進度管理中的應(yīng)用[J]. 中國港灣建設(shè)，2017，（7）.267.

[4]倪寅. BIM技術(shù)在水運工程中的應(yīng)用[J]. 水運工程，2018，（4）. 72

[5]王春泉. 高樁梁板結(jié)構(gòu)碼頭水工建設(shè)質(zhì)量通病的預(yù)防與消除[J]. 中國水運（下半月），2014，（1）：286-287.