基于BIM技術(shù)的大壩施工研究

李林俐

摘要：大壩的施工質(zhì)量嚴(yán)重影響該水利設(shè)施在運(yùn)行過程中的安全性，所以保證工程項(xiàng)目施工階段科學(xué)進(jìn)行的意義重大。然而，施工階段中的施工質(zhì)量控制往往難度較大，傳統(tǒng)的水利施工技術(shù)無法解決。不過，隨著BIM技術(shù)在水利專業(yè)的運(yùn)用，特別是在大壩施工階段的應(yīng)用，可通過BIM模型進(jìn)行信息傳遞，實(shí)現(xiàn)施工設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工的無縫銜接，進(jìn)而提高大壩施工管理水平，保障水利基礎(chǔ)設(shè)施施工質(zhì)量及安全性能。

關(guān)鍵詞：大壩;施工;BIM技術(shù)

1. 引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)日益重視起來。特別地，加強(qiáng)對水利類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展，有利于改善人民生活環(huán)境，促進(jìn)日常生活便利，保障生活生產(chǎn)安全。其中，大壩作為水利工程中重要的建設(shè)設(shè)施之一，不但可以導(dǎo)流、攔截洪峰、蓄水發(fā)電和調(diào)節(jié)水位，還可以作為水流通道便捷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)養(yǎng)殖、水運(yùn)交通等[1]。然而，在難以控制的大壩施工階段，不合理的施工工藝、施工手段和施工過程將會增加大壩滲透破壞的可能性，導(dǎo)致其水毀，嚴(yán)重威脅人們生命、財(cái)產(chǎn)安全。因此，保證大壩的施工安全意義重大。

與此同時(shí)，信息化、數(shù)字化的BIM技術(shù)也日益成熟，早在“十一五”期間就已經(jīng)被列入國家戰(zhàn)略性前瞻性技術(shù)研究中，逐漸深入到各個(gè)工程領(lǐng)域。其數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作等特點(diǎn)，引起水利行業(yè)的重視，逐漸在我國水利工程行業(yè)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)化階段被普及并應(yīng)用，為水利工程實(shí)現(xiàn)可視化、智能化提供了機(jī)會。

通過以上分析，本文考慮水利大壩工程施工階段中施工質(zhì)量控制難度大的問題，研究BIM技術(shù)在大壩施工階段的應(yīng)用，為相關(guān)研究和工程應(yīng)用提供有益參考，促進(jìn)BIM技術(shù)在水利工程方面的發(fā)展。

2. BIM技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)概念

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是指創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對建設(shè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營全過程進(jìn)行管理和優(yōu)化的過程、方法和技術(shù)[2]。

BIM技術(shù)可應(yīng)用于各類工程項(xiàng)目的全壽命周期，尤其是在施工階段，針對整個(gè)工程項(xiàng)目的施工過程進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理，提高工程施工的管理水平及管理質(zhì)量，促進(jìn)工程順利完成，并保證施工質(zhì)量。

2.2 BIM技術(shù)在我國水利工程中的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國水利部大力提倡以水利信息化促進(jìn)水利工程現(xiàn)代化的理念，通過先進(jìn)的信息技術(shù)轉(zhuǎn)變和提升傳統(tǒng)水利專業(yè)，極大地提升了相關(guān)企業(yè)在施工管理水平、施工技術(shù)中的核心競爭力，在實(shí)踐工程運(yùn)用中起到了積極向上的作用。

雖然早在2004年我國就開始接觸和了解BIM技術(shù)了，但是國內(nèi)各工程領(lǐng)域?qū)IM技術(shù)的應(yīng)用仍處于初級階段，特別是在水利工程領(lǐng)域中的研究寥寥無幾。對此，在現(xiàn)階段想要加快對BIM技術(shù)的發(fā)展，需要適當(dāng)?shù)靥霈F(xiàn)有二維圖形思維，加強(qiáng)對三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用，為今后的各工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、管理，特別地在水利工程方面，提供新的方向和思路。

3. BIM技術(shù)在大壩施工中的應(yīng)用

3.1 意義

在傳統(tǒng)的大壩施工組織設(shè)計(jì)過程中，常常由于施工組織設(shè)計(jì)人員只能通過二維圖紙和施工說明設(shè)計(jì)施工方案，想象施工流程、進(jìn)度，傳遞施工信息，易使施工人員對設(shè)計(jì)圖紙、施工條件、施工流程的理解不全面，在實(shí)際工程施工過程中與施工設(shè)計(jì)產(chǎn)生偏差，影響大壩建設(shè)質(zhì)量。

然而，在基于BIM技術(shù)的大壩施工階段，可通過BIM軟件建立施工模型，將大壩及其施工現(xiàn)場的三維模型與施工進(jìn)度鏈接，并與施工資源、安全質(zhì)量、場地布置、成本等各類數(shù)據(jù)信息集成一體，實(shí)現(xiàn)基于BIM的施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本、安全、質(zhì)量、場地布置等的動態(tài)集成管理及施工過程可視化模擬，以改善傳統(tǒng)施工管理流程，加強(qiáng)施工管理水平，提高施工質(zhì)量和效率，保障施工安全，節(jié)約工程投資[3]。

3.2 在施工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

BIM技術(shù)在大壩施工設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在施工圖設(shè)計(jì)中，通過三維可視化特點(diǎn)，建立數(shù)字模型及動畫，為施工階段提供科學(xué)、綠色的建筑材料方案;對施工流程進(jìn)行可視化的指導(dǎo)，促進(jìn)設(shè)計(jì)人員與施工人員之間的想法交流，協(xié)同解決施工問題;檢查建筑物模型中的3D管道，進(jìn)行詳細(xì)結(jié)構(gòu)、空間分析后消除施工過程中可能出現(xiàn)的碰撞問題，使建筑結(jié)構(gòu)更加合理。

3.3 在施工過程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在大壩施工過程中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在工序模擬、校核現(xiàn)場施工進(jìn)度、輔助現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理四個(gè)方面。

工序模擬方面，運(yùn)用BIM技術(shù)對大壩擬建近乎真實(shí)的虛擬三維模型，將施工設(shè)計(jì)圖紙直觀化、可視化，避免出現(xiàn)施工人員理解錯(cuò)誤、少看、漏看的現(xiàn)象，最大程度降低技術(shù)失誤，從而提高施工效率。

校核現(xiàn)場施工進(jìn)度方面，通過BIM軟件建立進(jìn)度模型，模擬大壩施工進(jìn)度，校核實(shí)際進(jìn)度情況、施工工序同設(shè)計(jì)計(jì)劃的偏差，及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成偏差的原因，采取相應(yīng)措施，并及時(shí)調(diào)整模型的計(jì)劃進(jìn)度，保證按時(shí)完成整個(gè)施工工序。

輔助現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理方面，相較于傳統(tǒng)的大壩施工推進(jìn)過程中容易產(chǎn)生互相制約、施工效率降低、施工不流暢的情況，通過應(yīng)用BIM的數(shù)據(jù)平臺指導(dǎo)施工，可合理地規(guī)劃各專業(yè)材料進(jìn)場時(shí)間、堆放位置、運(yùn)料路徑，平衡各方資源，協(xié)調(diào)管理施工的各個(gè)階段，使施工過程整潔有序。

3.4 在施工動態(tài)管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的水利大壩施工管理過程中，由于施工信息傳遞問題，導(dǎo)致施工過程理解差異，管理模式更具主觀隨意性，影響施工質(zhì)量、施工進(jìn)度，產(chǎn)生明顯施工偏差。

對“信息”的高效傳遞和處理，是BIM技術(shù)在建筑工程施工的動態(tài)管理上的核心價(jià)值，主要表現(xiàn)在BIM+項(xiàng)目管理上，包括成本管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理等各方面。通過“BIM+”動態(tài)集成項(xiàng)目管理模式，能夠有效地提高大壩工程項(xiàng)目管理過程中的各業(yè)務(wù)單元間的數(shù)據(jù)集成，科學(xué)地促進(jìn)項(xiàng)目術(shù)、生產(chǎn)、商務(wù)之間的數(shù)據(jù)和信息共享，從而更好、更快地優(yōu)化大壩施工管理方案，確定工程造價(jià)，控制設(shè)計(jì)變更，進(jìn)而減少返工、降低成本、提高質(zhì)量，降低合同執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)。

4. 結(jié)語

相較于傳統(tǒng)的水利設(shè)施建設(shè)過程中，基于BIM技術(shù)的大壩施工階段具有以下三方面優(yōu)勢：

1）高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳遞。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段往往會產(chǎn)生大量的、與BIM模型相關(guān)的各類數(shù)據(jù)，可通過三維模型順暢、準(zhǔn)確地傳遞到工程的施工階段，讓不同參與方人員根據(jù)其角色獲取所需信息，保證數(shù)據(jù)傳遞的一致性和及時(shí)性。

2）精確展示工程項(xiàng)目周邊環(huán)境情況。BIM軟件中的Infraworks可將工程完成后的效果精確地展示出來，并對施工現(xiàn)場的周邊環(huán)境進(jìn)行全方位的呈現(xiàn)，便于施工之前準(zhǔn)確地判斷周邊環(huán)境對施工的影響，從而基于判斷對施工區(qū)域合理劃分，對施工順序科學(xué)優(yōu)化。

3）施工流程模擬的可視化。BIM技術(shù)的三維可視化解決了傳統(tǒng)中數(shù)據(jù)不可見、不直觀、不易理解的問題，利用BIM渲染軟件（如：Navisworks軟件）可對項(xiàng)目施工過程進(jìn)行模擬，以生動形象的動畫的形式展示工程施工進(jìn)度。進(jìn)一步，還可借助各種終端讓不同工程參與方隨時(shí)隨地掌握施工過程、施工進(jìn)度，準(zhǔn)確了解工程設(shè)計(jì)意圖、施工難點(diǎn)，極大地削減施工成本和時(shí)間，保證工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖習(xí)龍.水利大壩安全施工問題探討[J].科技風(fēng)，2020，（18）：200+202.

[2]北京市勘察設(shè)計(jì)與測繪地理信息管理辦公室.民用建筑信息模型設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：DB11/T 1069—2014[S].北京：北京市城鄉(xiāng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)辦公室，2014.

[3]錢麗，李海江，姜韶華.水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)與施工BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化需求分析[J].中國港灣建設(shè)，2017，37（10）：6-12.