BIM技術(shù)在新疆喬巴特項目中的應(yīng)用

徐建成

(黑龍江工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150050)

1 BIM發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。

近年來，我國工程項目的BIM應(yīng)用，以其復(fù)雜性和創(chuàng)新性，屢屢在各大BIM平臺廠商舉辦的國際BIM大賽中摘取大獎。可以說，我國的BIM技術(shù)在建筑、交通、水利水電等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。BIM技術(shù)數(shù)字信息化，信息網(wǎng)絡(luò)化在工程建設(shè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的發(fā)展趨勢，水利水電工程建設(shè)管理與信息技術(shù)的深度融合是必然的發(fā)展態(tài)勢，利用BIM技術(shù)可逐漸改變水利水電工程建造模式，推動工程建造模式轉(zhuǎn)向以全面數(shù)字化為特征的數(shù)字建造模式，為水利水電行業(yè)創(chuàng)造新的價值。

可以說，BIM技術(shù)是引領(lǐng)水利水電行業(yè)信息化走向更高層次的一種新技術(shù)，它的全面應(yīng)用將為行業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生非常巨大的影響，將大大提高工程項目的集成化程度，也給行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的效益，使規(guī)劃、設(shè)計，施工乃至整個工程的質(zhì)量和效率顯著提高，降低了成本，減少了返工，減少了浪費，促進(jìn)了項目的精益管理，加快了行業(yè)的發(fā)展步伐。

2 BIM技術(shù)價值

建立以建筑信息模型應(yīng)用為載體的項目管理信息化，提升項目施工階段生產(chǎn)效率、提高質(zhì)量、縮短工期、降低成本。具體體現(xiàn)在下列幾個方面。

2.1 三維渲染，宣傳展示

通過BIM模型可進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底，可讓現(xiàn)場實際操作人員快速、直觀的對施工過程和工藝工法進(jìn)行學(xué)習(xí)，給人以真實和直接的視覺沖擊。

2.2 快速算量，精度提升

BIM三維模型的創(chuàng)建，可以準(zhǔn)確快速計算工程量，可用于提升施工預(yù)算的精度與效率。由于BIM數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)粒度達(dá)到構(gòu)件級，可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數(shù)據(jù)信息，有效提升施工管理效率。

2.3 精確計劃，減少浪費

BIM技術(shù)可以讓相關(guān)管理人員快速準(zhǔn)確地提取工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為施工單位制定精確的人材機計劃提供有效支撐，減少了物流和倉儲環(huán)節(jié)的浪費，為實現(xiàn)限額領(lǐng)料、消耗控制提供技術(shù)支撐。

2.4 碰撞檢查，減少返工

利用BIM三維模型可以進(jìn)行碰撞檢查，優(yōu)化設(shè)計階段圖紙問題，減少在施工階段可能存在的圖紙問題，降低施工難度和成本，最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的方案，進(jìn)行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時也提高了與業(yè)主溝通的能力。

2.5 運營維護(hù)，有據(jù)可查

在本項目使用壽命期間，水利水電工程、道路橋梁結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備等都需要不斷的維護(hù)，一個成功的維護(hù)方案將大大提高結(jié)構(gòu)物性能，降低總體運維成本。運用BIM技術(shù)的建設(shè)項目進(jìn)入到運維階段時，可以獲取到工程全局信息的真實狀態(tài)和運維相關(guān)的文檔資料。實現(xiàn)竣工信息模型集成，在未來的運維過程中為業(yè)主提供有效的信息支持。

3 BIM實施方案

喬巴特水利樞紐工程是國家十三五規(guī)劃172項重大水利工程之一，是布爾津河開發(fā)的最大水電項目，具有“三高一復(fù)雜”的特點，高緯度、高地震烈度、高拱壩，地質(zhì)條件復(fù)雜。該工程由攔河壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、引水電站、生態(tài)基流及泄水建筑物等組成，其建設(shè)規(guī)模龐大，施工難度較高，非常有必要利用BIM技術(shù)提升施工管理效率、保障施工質(zhì)量。

3.1 實景建模

(1)工程安全隱患排查

利用無人機拍攝的畫面通過圖傳系統(tǒng)實時傳回地面端，地面端利用無線網(wǎng)絡(luò)通過APP實現(xiàn)實時直播畫面，利于專家進(jìn)行分析決策。

(2)全方位工程施工監(jiān)管及重點工程節(jié)點影像留底

利用無人機拍攝后的數(shù)據(jù)通過電腦進(jìn)行分類保存，記錄重要施工影像，以備在工程中進(jìn)行工程進(jìn)度展示以及后續(xù)工程的需要。

(3)實景建模

無人機采用傾斜攝影方法，同時從不同的角度采集影像，通過專業(yè)軟件進(jìn)行解析空中三角測量、幾何校正等處理，最后將平差后的數(shù)據(jù)賦予每張傾斜影像，使得他們具有在虛擬三維空間中的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)，快速構(gòu)建出結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不規(guī)則的三維模型。相對于激光掃描快速建模技術(shù)，工作效率大幅提高。

3.2 工程地質(zhì)模型應(yīng)用

(1)設(shè)計階段可以在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行方案比選；

(2)施工階段可動態(tài)三維演示施工過程中地形地質(zhì)的空間變化，用于項目施工方案可行性分析及施工過程中的安全、質(zhì)量和工期管理；還可以利用三維地質(zhì)模型對地型曲面進(jìn)行流域、高程、坡度等分析；

(3)在運營階段可用于監(jiān)測方案設(shè)計與地質(zhì)有關(guān)問題的分析。

3.3 瀏覽校審碰撞檢查

(1)不同專業(yè)管線間或管線與構(gòu)件之間碰撞；

(2)間隙碰撞檢測：兩個實體間隙小于規(guī)定數(shù)值，但空間并未發(fā)生碰撞，系統(tǒng)會默認(rèn)兩物體發(fā)生間隙碰撞。

3.4 虛擬仿真

通過無人機傾斜攝影獲取場地的實景三維模型與BIM模型相結(jié)合，提前形成直觀仿真的項目區(qū)場景和工程施工方案，方便業(yè)主理解設(shè)計意圖。還可以利用專業(yè)渲染軟件對工程模型進(jìn)行渲染，制作立體仿真的虛擬現(xiàn)實場景。通過VR技術(shù)提供360°沉浸感覺，可幫助業(yè)主在項目實施階段真實感受建成后的工程風(fēng)貌，便于理解設(shè)計意圖，優(yōu)化施工方案。也可結(jié)合三維模型動態(tài)演示，進(jìn)一步用于隱蔽、復(fù)雜部位的施工交底。

3.5 工程量統(tǒng)計

(1)三維模型快速準(zhǔn)確提取工程量。

基于BIM模型算量特點，可按構(gòu)件、構(gòu)件屬性信息等條件統(tǒng)計工程量信息，工程量數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理后供相關(guān)部門做工程量概預(yù)算參考，提高工作效率。

(2)實景模型工程量統(tǒng)計

可以快速提取不規(guī)則大體積料堆體積、深基坑體積、道路分層填筑土方量計算。

3.6 施工模擬優(yōu)化

BIM技術(shù)可根據(jù)項目施工工序、進(jìn)度、成本、質(zhì)量以及人力、材料、機械等施工信息，實現(xiàn)項目施工過程可視化模擬。由于它的可視化糾錯能力直觀、真實，使施工過程中可能發(fā)生的問題在施工進(jìn)行之前進(jìn)行處理，按照施工過程可視化模擬結(jié)果，對各工程施工邏輯關(guān)系進(jìn)行施工現(xiàn)場科學(xué)合理規(guī)劃，減少返工問題。

水利工程可對船閘運行調(diào)度及魚道運行進(jìn)行仿真模擬，模擬水位高度對小型船只通行及魚類回游情況的影響。

3.7 施工進(jìn)度管理

通過ProjectWise平臺，可將現(xiàn)場實際施工進(jìn)度關(guān)聯(lián)BIM模型，反映現(xiàn)場施工進(jìn)度。當(dāng)實際施工進(jìn)度超出計劃進(jìn)度時，BIM模型將超前施工部位顯示為綠色，反之為紅色，起到工期預(yù)警作用。通過BIM系統(tǒng)平臺可使項目管理人員對施工進(jìn)度及審批有更直觀了解，進(jìn)而實時采取相關(guān)措施進(jìn)行管控。

3.8 施工質(zhì)量管理

利用BIM技術(shù)將試驗檢測資料掛接到BIM模型中進(jìn)行保存，還可以隨時采集現(xiàn)場實際發(fā)生的情況并上傳。更可以追溯到現(xiàn)場相關(guān)問題、實驗的負(fù)責(zé)人及聯(lián)系方式，做到有依可詢，有據(jù)可查。

3.9 施工安全管理

通過VR進(jìn)行施工安全教育培訓(xùn)，讓施工人員戴上VR眼鏡之后，身臨其境的感覺自己就站在工地上，親身感受違規(guī)操作帶來的危害，更能強化安全防范意識，從而達(dá)到施工安全教育目的。

利用移動終端(智能手機、平板電腦)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場安全風(fēng)險等數(shù)據(jù)資料與BIM模型即時關(guān)聯(lián)，使管理者在辦公室也可隨時掌握現(xiàn)場的安全風(fēng)險因素，及時進(jìn)行管理。

(1)施工安全教育培訓(xùn)(VR)，真實、直觀、高效、靈活。

(2)施工安全培訓(xùn)，防患于未然。

(3)合理規(guī)劃施工現(xiàn)場，營造安全施工環(huán)境。

3.10 施工現(xiàn)場管理

(1)交通指揮機器人

彎路、陡坡路段設(shè)置安全機器人，節(jié)能、環(huán)保，移動方便、感應(yīng)靈敏。24 h提示來往車輛減速慢行，有效保障場內(nèi)交通安全。

(2)人員考勤、電子圍欄

針對施工人員安全問題，設(shè)置電子圍欄，通過區(qū)域定位設(shè)備，實現(xiàn)對施工人員的定位管理。并可通過人臉識別、一卡通系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備對人員考勤。

(3)移動監(jiān)控

利用智能監(jiān)控系統(tǒng)可隨時、360°無死角通過手機監(jiān)控現(xiàn)場情況，太陽能供電，移動使用，輔助管理現(xiàn)場，規(guī)避安全問題。

4 結(jié) 語

通過BIM技術(shù)在喬巴特項目施工階段的應(yīng)用，進(jìn)行了項目各專業(yè)相關(guān)三維模型創(chuàng)建，通過碰撞檢查、無人機應(yīng)用等技術(shù)輔助現(xiàn)場施工管理，為現(xiàn)場施工和管理提供了方便，充分的發(fā)揮了現(xiàn)有階段BIM技術(shù)在水利工程施工階段應(yīng)用的價值。