基于BIM的水利工程施工管理模式及應(yīng)用流程

馬興國(guó)

摘要：BIM技術(shù)是一種模擬工程的三位模型技術(shù)，其在水利工程施工管理中的應(yīng)用當(dāng)前尚為成熟，不過其具有諸多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，能夠提高水利工程施工的質(zhì)量和效率，同時(shí)更加便于施工管理。因此本文通過分析BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，并闡述其特點(diǎn)和管理模式，分析BIM技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用流程，以期為相關(guān)施工管理提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：BIM ?水利工程 ? 管理模式 ? 應(yīng)用流程

BIM技術(shù)即是建筑信息模型技術(shù)，是利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行虛擬的三維模型，其通過建立與現(xiàn)實(shí)情況相近或者一致的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，比如建筑構(gòu)件信息。結(jié)構(gòu)幾何信息以及狀態(tài)信息等，提高建筑工程的信息集成化程度，為工程信息交換和共享提供平臺(tái)。在水利工程施工管理中引入BIM技術(shù)對(duì)其施工和管理活動(dòng)具有積極意義，能夠更好的探索信息空間與物理空間無縫融合下協(xié)同式施工的方法及方案，提高施工信息交互和共享效率，解決傳統(tǒng)施工管理存在的問題，促使圖紙審核、施工方案得到優(yōu)化，降低施工成本，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

一、BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)主要借助相關(guān)主流軟件來為水利工程提供設(shè)計(jì)和運(yùn)行等服務(wù)，通過三維系統(tǒng)、地質(zhì)三維系統(tǒng)以及測(cè)繪三維系統(tǒng)、施工三維系統(tǒng)等結(jié)合水機(jī)專業(yè)、碰撞檢查專業(yè)、壩工專業(yè)、水道專業(yè)等，能夠更好的保障水利工程勘察、測(cè)繪、設(shè)計(jì)、施工活動(dòng)的科學(xué)性。當(dāng)前在水利工程中應(yīng)用BIM技術(shù)的初期發(fā)展階段中，一般是工程管理人員在不同的施工階段利用BIM技術(shù)開展協(xié)作管理，從施工準(zhǔn)備到工程竣工，BIM技術(shù)貫穿全程，并基于傳統(tǒng)的施工模式建立BIM模型以輔助施工管理，能夠發(fā)揮BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)夠促使水利工程管理模式符合實(shí)際施工現(xiàn)狀[1]。

二、BIM技術(shù)在水利工程施工中的特點(diǎn)

（一）具有可視化特點(diǎn)

與水利工程傳統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)圖紙和模型相比，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的4D施工信息模型，從而能夠更加直觀、準(zhǔn)確的模擬施工過程，能夠及時(shí)的對(duì)水利施工信息進(jìn)行查詢和拓展。這種特點(diǎn)的形成主要是根據(jù)水利工程實(shí)體數(shù)據(jù)利用BIM平臺(tái)生成具有較高仿真度的建筑模型，并且添加各種施工信息參數(shù)可以直觀了解水利工程的施工效果。在管理層面上即可以召開技術(shù)討論會(huì)議，對(duì)相關(guān)施工方案和管理方式進(jìn)行科學(xué)決策，選擇最佳施工方案。在很大程度上提高了水利工程施工管理以及施工信息交互的效率。同時(shí)BIM可視化還能夠以報(bào)表或者效果圖的形成呈現(xiàn)出現(xiàn)，能夠輔助水利工程在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)期間的溝通和決策活動(dòng)，為水利工程施工管理提供極大的便利性[2]。

（二）具有模擬性特點(diǎn)

BIM在水利工程施工中的核心作用是能夠具有前瞻性和預(yù)見性的模擬施工材料、設(shè)備以及工序、成本、安全隱患等，對(duì)于水利工程的各個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)來說能夠發(fā)揮優(yōu)化處理的功能，從而根據(jù)模擬來對(duì)實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，能夠保障水利工程施工正常、有序的開展。比如在水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，利用BIM可以進(jìn)行節(jié)能模擬、熱量模擬以及緊急疏散模擬等、在施工階段可以在三維模型的基礎(chǔ)上對(duì)施工組織提供指導(dǎo)、對(duì)施工成本控制提供有效建議等，在工程施工運(yùn)營(yíng)中則能夠?qū)o急突發(fā)情況進(jìn)行模擬處理，從而有助于制定高效的緊急處理方案，保障水利工程施工的安全性和有序性[3]。

（三）具有協(xié)調(diào)性特點(diǎn)

由于在水利工程建設(shè)過程中，參與工程建設(shè)的各個(gè)主體需要保持溝通和交流，才能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)配合，保障工程施工的有序性。然而在實(shí)際情況下，水利工程施工的環(huán)節(jié)繁瑣，而且人員結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，協(xié)調(diào)工作具有很大的難度，浪費(fèi)大量的時(shí)間。同時(shí)也部分協(xié)調(diào)工作會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量和工期進(jìn)度以及參建主體的利益產(chǎn)生一定的影響。應(yīng)用BIM則能夠在水利工程開工之前就將各個(gè)專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，借助模型的直觀性合理分配施工任務(wù)和管理責(zé)任，有效的解決了傳統(tǒng)工程協(xié)調(diào)工作的困境，并且能夠盡可能的減少協(xié)調(diào)工作量，保障工程進(jìn)度和質(zhì)量不受影響。

三、BIM水利工程施工管理模式

水利工程與其他建筑工程存在較大的差別，其設(shè)計(jì)選型一般都比較特殊，而且設(shè)計(jì)圖紙相對(duì)繁多，需要專業(yè)的水利設(shè)計(jì)人員才能夠?qū)ζ淙S形態(tài)進(jìn)行解析。同時(shí)水利工程的設(shè)計(jì)圖紙修改較為復(fù)雜。協(xié)同難度較大，可能就會(huì)造成設(shè)計(jì)周期過長(zhǎng)的情況。因此在水利工程中引進(jìn)BIM技術(shù)和專業(yè)團(tuán)隊(duì)能夠針對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行三維模擬，通過施工管理與BIM相結(jié)合能夠優(yōu)化水利工程管理模式，有效的輔助施工作業(yè)的開展。對(duì)水利工程施工進(jìn)行合理的階段規(guī)劃，對(duì)施工前、施工中以及工程竣工進(jìn)行合理分工協(xié)作安排，提高協(xié)作能力和實(shí)際施工質(zhì)量。在施工過程中工程管理人員結(jié)合BIM技術(shù)優(yōu)化各個(gè)施工作業(yè)環(huán)節(jié)的銜接，從編制項(xiàng)目管理計(jì)劃一直到竣工決算明確分工職責(zé)，應(yīng)用BIM管理模式實(shí)現(xiàn)了“模擬-反饋-實(shí)施”的管理機(jī)制，促使水利工程的質(zhì)量管理、進(jìn)度管理以及成本管理得到有效控制，提高了水利工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、BIM水利工程施工應(yīng)用流程

由于水利工程的施工技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)施工人員和工藝都有較高的要求。為了保障水利工程的施工質(zhì)量，需要利用BIM技術(shù)對(duì)其進(jìn)行輔助管理。首先則是利用BIM技術(shù)對(duì)水利工程中的重要施工環(huán)節(jié)進(jìn)行放樣，能夠有效的指導(dǎo)施工人員開展科學(xué)作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)在保障工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能的縮短工期，減少返工作業(yè)。同時(shí)也能夠?yàn)槭┕そ坏滋峁┴S富的數(shù)據(jù)支持，有利于后期的運(yùn)營(yíng)管理。其次是要利用BIM對(duì)水利工程建筑以及地形進(jìn)行建模，保障對(duì)關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量控制，從而使總體施工布局更加合理優(yōu)化。比如可以精確的計(jì)算出水利工程的挖方量、填方量、施工成本等。所以在水利工程施工中要實(shí)施以下流程。

（一）在水利工程模擬BIM系統(tǒng)下實(shí)施的流程

模擬BIM系統(tǒng)一般是將BIM技術(shù)應(yīng)用在施工準(zhǔn)備階段，利用其模型構(gòu)建的功能將施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行可視化和優(yōu)化。并且在項(xiàng)目管理以及實(shí)際施工需求的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)建4DBIM模型、施工過程模擬、施工安全管理等流程提高水利工程管理質(zhì)量。其中BIM技術(shù)應(yīng)用人員要對(duì)設(shè)計(jì)的水利工程進(jìn)行WSB分解并進(jìn)行編碼，添加設(shè)計(jì)模型缺失的相關(guān)技術(shù)信息以及施工經(jīng)濟(jì)信息等，要確保施工模型的完整性，再結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃，提取施工起止時(shí)間、施工順序等信息內(nèi)容，構(gòu)建合理的4DBIM模型;然后以構(gòu)建的施工模型作為基礎(chǔ)開展施工過程模擬，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題則要及時(shí)與設(shè)計(jì)單位溝通，修改缺陷部分。如發(fā)現(xiàn)施工過程存在問題，如施工工序安排不合理、施工設(shè)備使用沖突、施工空間不足等，則要立即與施工單位和工程技術(shù)部門溝通，修改施工方案，再進(jìn)行模擬驗(yàn)證，直到模擬符合施工標(biāo)準(zhǔn);最后是要利用BIM進(jìn)行施工安全管理，借助BIM的可視化特點(diǎn)將水利工程施工中存在施工要求高、施工過程復(fù)雜的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行三維動(dòng)畫演示，同時(shí)要根據(jù)演示中發(fā)現(xiàn)的隱患和重要操作工藝要求進(jìn)行施工培訓(xùn)和技術(shù)改進(jìn)。并且也可以利用BIM模型對(duì)水利工程中容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的部分進(jìn)行標(biāo)記，輔助管理人員重點(diǎn)監(jiān)督隱患部分，提高安全管理水平。

（二）水利工程實(shí)施BIM系統(tǒng)下的實(shí)施流程

在水利工程施工的具體過程中，要利用實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)更新施工進(jìn)度，因此管理人員要根據(jù)實(shí)時(shí)BIM模型與實(shí)際施工進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃。實(shí)施的流程步驟主要有構(gòu)建BIM實(shí)時(shí)模型、開展輔助進(jìn)度管理、成本管理、生成竣工模型。首先則是要通過激光掃描或者照相測(cè)量等技術(shù)收集水利工程的施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件主要信息，整理相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，添加到實(shí)時(shí)BIM施工模型中，參照實(shí)時(shí)采集的構(gòu)件位置信息等經(jīng)過系統(tǒng)處理轉(zhuǎn)換得到實(shí)時(shí)施工模型;其次是通過構(gòu)建的三維施工模型可以直觀的了解到實(shí)際的施工進(jìn)度，相關(guān)管理人員則可以根據(jù)實(shí)時(shí)模型顯示的工程量與實(shí)際進(jìn)行參照對(duì)比，更為準(zhǔn)確的掌握水利工程施工進(jìn)度請(qǐng)款;此外通過在BIM模型中輸入工程投入資金、相關(guān)資源等信息們可以對(duì)比工程預(yù)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程的成本情況進(jìn)行嚴(yán)格掌握，并及時(shí)預(yù)測(cè)和調(diào)整資金投入;最后在水利工程竣工后，可以按照工程的實(shí)際施工質(zhì)量修改實(shí)時(shí)模型，保障其能夠準(zhǔn)確的反映水利工程的正確信息，為后期營(yíng)運(yùn)提供支持。除此之外管理人員要將不必要的信息進(jìn)行刪除，保留建筑設(shè)備等重要信息，從而為竣工決算提供依據(jù)，生成實(shí)時(shí)竣工圖紙，便于后期管理。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水利工程施工管理結(jié)合BIM技術(shù)能夠發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過應(yīng)用模擬BIM系統(tǒng)和實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)兩大平臺(tái)能夠?qū)κ┕?shù)據(jù)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的收集，為施工計(jì)劃以及決策管理提供科學(xué)支持，實(shí)現(xiàn)全方位的工程管理。因此基于BIM的水利工程施工管理對(duì)整體工程建設(shè)具有積極意義和重要價(jià)值，推動(dòng)水利工程的良好建設(shè)，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鈺德，王銘巖，楊葉娟.基于BIM的水利工程施工管理模式及應(yīng)用流程[J].人民黃河，2019，（08）：138-143.

[2]李建.基于BIM技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用研究[J].黑龍江水利科技，2019，（05）：171-173.

[3]李國(guó)喜.采用科學(xué)的管理模式 保障水利工程施工質(zhì)量[J].吉林農(nóng)業(yè)，2018，（24）：66.

（作者單位：山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心壽光管理站）