BIM技術在復雜碼頭結構施工中的應用分析

趙偉　程基偉

摘 要：BIM技術是近年來逐漸開始取代CAD繪圖設計的新型工程結構設計手段，通過對工程信息進行數據模型集成，在工程建設中可以有效地節約成本，縮短工期。本文就復雜碼頭結構施工的具體方案作為BIM技術應用的實例來系統分析BIM技術在現代建設領域的特點。

關鍵詞：BIM技術;復雜碼頭;結構施工;建筑;應用分析

中圖分類號：U655? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）04-0076-02

BIM作為新興技術，可以從碼頭結構設計階段到施工階段再到運營階段持續運用，貫穿在結構施工的整個過程中。在碼頭結構施工的各個運行階段，通過對不同的施工要求進行切實把握，碼頭工程施工人員可以對BIM系統進行相應的解決處理，能夠盡力做到多角度、多方面的應用。

BIM技術利用三維協同，將整個施工過程以數字化、信息化、可視化的形式呈現出來，有效地實現了信息的交互傳遞。在提升施工質量與工程設計技術水平上，BIM技術相較于傳統工程設計與施工手段都要更加實用，并且在復雜碼頭施工過程中，BIM技術的應用主要體現在將三維設計模型具體應用于實際的碼頭設計與組織之中，完成資源利用的方案設計與費用的預估等相關施工策劃任務，在資料整理等方面也起著十分重要的作用。

最近幾十年，BIM技術在許多設計單位得到了相當廣泛的應用，歐美發達國家十分重視對該技術的研發與應用，我國的工程建筑行業也逐步在應用與發展BIM技術，尤其是在港口工程等復雜度較高的工程設計中進行研究與創新，BIM技術與碼頭建設結構的緊密結合是當前建筑行業的發展趨勢。

1復雜碼頭結構施工的總體施工安排

針對不同的碼頭結構類型應采取不同的設計方案，這里主要介紹沉箱碼頭的設計施工方案。

先按照布置原則具體考慮場地的施工條件，遵循施工布置的簡化、便捷的原則。通常港區碼頭多采用重力式沉箱結構，從基槽挖至基巖，碼頭以拋石基床作為基礎，墻身以不開孔沉箱為主，以現澆砼胸墻和現澆面層砼作為上部結構。工程地區所在位置基巖巖面標高差距明顯，基床厚度不均且變化顯著，則需要施工團隊與設計團隊相互協商，認真負責地進行合理預留墻身，保證上部結構胸墻沉降量達到實際應用的標準，以此來確保工程的高質量。

施工現場各項施工工序的復雜程度較大、彼此聯系緊密，制訂出合理有效的施工方案與解決突發問題應急措施策略，加強對施工進度計劃的嚴謹、科學性的評估，才能夠有效地保證碼頭工程高品質、高效率、高效益完成。同時，沉箱數量較多，預制砼量也偏大，對工程進度的影響是非常大的，因此采用二條挖泥船分區進行挖泥作業，分為7個挖泥區，每一個挖泥區長度在100m左右，挖泥從6#泊位開始向兩端，并從8#泊位由東北端逐區段的向西南端進行。采用抓斗式挖泥船（配有GPS）、拖輪或抓斗式挖泥船（配有GPS）、回聲測深儀、全站儀、水砣等精密儀器。

2 碼頭施工的具體施工手段與方案

2.1高程控制測量

在工程開工前，通過對已知的高程控制點進行復核檢測并向業主、監理工程師提交《復核檢測報告》。然后，根據工程需要以及施工現場情況合理地增添高程控制點，在已知的高程水準點的基礎上，增加施工水準點的密度，確保工程的順利進行。施工水準點的引測精度不低于四等水準測量精度要求。測量成果上報監理工程師進行審核校驗，審核通過后還會定期復測高程控制網，每三月復測一次。

2.2挖泥作業

采用抓斗式挖泥船進行挖泥施工，等挖泥船到達指定位置后，泥駁位于旁邊，根據挖泥船上的顯示區域進行排抓挖泥作業。實行分段分層挖泥施工方法，同時注意排抓的合理性，避免倒抓、漏抓的情況出現。待泥駁的數量達到額定數值之后，便開始進行拋泥作業。并且在施工過程中，加強船舶的檢修以及泥駁航線的準確。施工人員根據挖泥位置，根據土質標高與地質勘察資料的內容判斷挖泥土樣與標高的合理性。若出現二者不一致的情況，則需要與相關設計師、業主、監理人員進行及時的商討，共同尋找更加合理的解決方案。

2.3基槽驗收

在每段每層挖泥完成之后應及時組織相關負責部門驗收，以更進一步地跟進水深測量工作。驗收采用斷面測量。斷面測量工具采用測深儀和測量船（上配備GPS）進行，每5m一個斷面，2m一個點。在施工時設立多把施工水尺，注意潮汐水位變化，水位通過水尺觀測，每變化10cm要通報一次，并作好記錄。采用水準儀進行定期檢查、確定現場水準點，對水深測量檢查時再使用水準儀再次確定水深深度變化情況。

2.4基床拋石

基床拋石前需要檢查基槽尺寸的變化情況，對有回淤的港區進行防淤措施，對于較厚基床用定位船定位，同時基床拋填的石材，采取沉箱頂的挖機和180t 履帶吊搭配拋石鐵盒、網兜等工具，護面塊石采用裝配式拋石平臺頂的180t履帶吊和四瓣抓斗進行拋填工作，混凝土護面塊采用沉箱頂的180t履帶吊進行安放。采取橡膠輪胎對工具外側進行防護修理，同時也可對已完成的鋼管樁和夾樁結構進行防護。

3 BIM技術的模型建立與應用

模型建立的主要手段是采取Revit 2014，在建模過程中可能也會運用其他軟件進行輔助建立模型，在整個編碼的過程中首先需要遵循規范、完整的原則，協調各部分的一致性與系統性，確保建模的每一部分都是以統一標準設計的。一定要確保收集整理的信息的準確度，沒有準確的信息做不出合理的優化結果，由于BIM模型能夠提供建筑物的實際存在信息，包括物理、幾何、規則信息等一系列信息，還能對建筑物變化后的信息進行模擬。

同時，利用BIM技術可以把工程設計與項目投資回報分析相互結合，通過對工程設計以及項目投資的影響進行實時計算，業主可針對工程設計方案的具體要求，從多個角度進行分析選擇，可以根據不同的條件選擇適合自身需求的工程項目設計方案。對于復雜的異性結構，雖然是局部的建筑結構，所占整體比例較小，但是在投資與實際施工方面耗費的資金數不在少數，甚至遠遠超出普通結構建筑。因此，BIM技術可以對特殊結構設計施工方案進行方案優化設計，能夠顯著地改進工程造價和縮短工期，促進建筑結構設計、施工的技術革新。

4 BIM技術在碼頭施工設計的應用分析

在碼頭施工設計中，BIM平臺的自動分析系統可以幫助工程師和業主自動分析出設計的關鍵線路，并將相應的建筑構件通過高亮顯示。

根據碼頭施工現場的工程進度，BIM技術通過進度模型直觀展示出后期的工程施工形態，并且可以利用施工模擬進一步檢查工程工作的分配情況，系統分析工程中可能出現的工程延誤后滯因素。工程設計人員在施工進度的提速方面，進行施工進度模擬分析施工措施的關鍵性與可行性，以及對施工線路的影響，如施工線路變化對施工工序的實際關系及影響。同時，BIM技術在復雜碼頭結構施工中進行可視化進度管理，可以幫助進度施工對設計模型的展示與監督檢查。BIM技術清晰明確地展示出工程工序安排，對實際越冬防護措施中的施工狀態進行合理預估和測評。

BIM對施工現場的開展的有序性、協調性做出科學嚴謹的安排，該技術對復雜碼頭工序搭接的協調防護設計具有十分重大的作用。并且在碼頭復雜結構設計施工中，BIM技術可以協調并解決工程建筑的質量與安全問題，提前進行設計施工的預防與管理，進一步提升工程項目整體的整改能力與管理水平，并且也十分有助于項目施工管理和資源整合效率，在很大程度上改善碼頭建筑工程的整體品質。

5 BIM技術在復雜碼頭施工中的自身優勢與劣勢

BIM技術通過建立三維數字模型，集成了碼頭工程設計、施工、運營的全部工程信息，建立起完整的施工建筑模型，以此方法將碼頭工程項目各個關鍵性階段與主要的工程參與人員所接手的工作有機結合在一起。

在碼頭工程建設的信息模型的建立過程中，BIM可以自動生成相關建設的圖紙、文檔、表格等，復雜碼頭的建設項目的各方面工作人員采取信息共享和同步監理。因此，BIM網絡的優勢還體現在協助碼頭施工工程建設單位對工程運營管理方案進行改進和對材料施工技術進行改良，進行限額領料施工，很大程度上幫助建設單位控制工程造價。

盡管在中國建筑行業中的推廣與普及還有許多問題和困難需要解決，如今市場中的各類BIM軟件及應用十分繁雜并且BIM工程師等專業性人才也比較缺乏，專業操作人員的培養難度也相對較大，因此BIM技術及應用的推廣也變得困難重重。

6 結論

碼頭復雜結構設計與施工和BIM這種新型技術結合在一起，作為一種全新理念，BIM在碼頭施工的規劃、設計、施工、運營以及后期維護等一系列技術領域進行的革新，對碼頭建筑施工的信息化與網絡技術的發展具有重要的推動作用。碼頭施工的BIM技術利用對于碼頭建筑工程全周期監理運營的實現，有著十分顯著的作用。BIM網絡技術有利于提高碼頭建設的設計、施工、運營的信息化水平，促進碼頭建筑的施工技術水平發展，具有十分廣闊的技術發展前景。

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