淺談BIM 建模技術在水利工程中的應用

余方方 朱宏松

一、概述

根據(jù)國家標準《建筑行業(yè)十項新技術》以及相關政策的要求，目前水利行業(yè)大力推行BIM 建模技術在水利工程項目中的應用，根據(jù)項目的特點，針對整個項目采取全模型的創(chuàng)建，優(yōu)化施工方案，開展重難點施工分析。施工過程中從可視化施工、預制產(chǎn)品加工、現(xiàn)場施工控制等方面入手，通過BIM 技術分別創(chuàng)建建筑施工、結構施工安裝、金屬結構及機電MEP 模型，并對施工過程中的幾種關系進行關聯(lián)性組合，發(fā)現(xiàn)它們相互之間的沖突關系，及時優(yōu)化實施方案。

二、現(xiàn)場布置方案調整

通過BIM技術創(chuàng)建建筑模型以及施工場地模型，并將項目周圍情況及現(xiàn)場的施工環(huán)境以數(shù)據(jù)信息的形式銜接到BIM 模型中，創(chuàng)建三維立體的施工現(xiàn)場場地平面布置。按照工程總進度計劃，能夠形象直觀地模擬出各個過程和階段的現(xiàn)場情況，靈活地布置現(xiàn)場施工平面圖，實現(xiàn)現(xiàn)場平面布置經(jīng)濟合理、生產(chǎn)便捷、高效運轉。針對施工現(xiàn)場中的臨時設施、生產(chǎn)加工區(qū)域、設備安裝，通過3D 模型的建立，以動態(tài)的方式進行可視化布局，優(yōu)化施工場地布置方案，同時能充分發(fā)揮施工現(xiàn)場設施的能力，節(jié)約用地，減少環(huán)境破壞，減少運輸及材料二次搬運成本。

三、施工模擬

施工時創(chuàng)建各項施工措施BIM 技術模型，能夠更形象直觀地模擬各個階段的施工過程和施工工藝，將幾種施工技術及工藝方案進行可行性比較，選取最優(yōu)施工方案，合理配置資源，加快施工進度。

（一）高支模施工模擬

利用BIM 模型多維度可視化的特性，對施工方案進行模擬。項目各部門可利用BIM 模型進行討論，調整方案，最終確定最優(yōu)的施工方案。精準的模型也可以作為模板支設樣板，對高支模施工進行引導。

（二）腳手架搭設施工模擬

利用BIM 技術模擬腳手架搭設，調整腳手架的搭設方案，指導材料用量計算、搭設過程可視化交底等各個環(huán)節(jié)，為施工過程中的材料、技術、質量、安全提供數(shù)據(jù)及技術支撐，減少返工，提高了現(xiàn)場施工效率。

（三）復雜鋼筋節(jié)點施工模擬

對復雜鋼筋節(jié)點進行精確翻樣，可根據(jù)項目需要，對復雜節(jié)點進行綜合優(yōu)化，保證施工的可行性，提升鋼筋綁扎質量。

（四）放線方案的優(yōu)化

對于大型設備的安裝可通過BIM 模型創(chuàng)建、進行可視化的布局，編制設備安裝放線方案，進一步準確確定安裝的放線位置。

四、虛擬建造預制加工

應國家關于對裝配式建筑的發(fā)展要求，倡導綠色施工，通過BIM 技術進行虛擬建造，研討及把控預制工廠、現(xiàn)場組裝拼裝建造的可能性。現(xiàn)如今預制加工面臨的最大問題不在于工廠的加工能力，而在于預制構件的下料及現(xiàn)場的安裝階段。在施工的過程中完成優(yōu)化施工方案、深化設計之后，將模型構件按照廠家產(chǎn)品庫要求進行分段處理，生成裝配式圖紙后交付廠家進行生產(chǎn)。

五、掃描技術的應用

利用三維掃描技術，對施工現(xiàn)場進行高精度的數(shù)字測繪，獲得整個現(xiàn)場的三維模型；同時基于工程圖紙建立初步BIM 模型，并與三維掃描模型對比，迅速發(fā)現(xiàn)圖紙偏差，及時矯正預算數(shù)據(jù)。精確的數(shù)字模型和信息為制定施工方案提供更為精準的各項數(shù)據(jù)。可視化的模型也便于決策計劃，大大減少了施工中的不確定因素。

六、協(xié)同管理

除了模型的創(chuàng)建工作，借助BIM 平臺還可以進行多項施工現(xiàn)場的協(xié)同管理工作。首先統(tǒng)計、匯總現(xiàn)場采集的材料、問題、表單、資料等數(shù)據(jù)，建立信息庫，同時借助平臺的移動終端實時上傳施工現(xiàn)場情況，施工管理人員根據(jù)數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場情況分析總結現(xiàn)階段的工作，及時發(fā)現(xiàn)項目管理上存在的漏洞，實時做出調整，并對后續(xù)工作做出更精準的規(guī)劃，提出行之有效的預控方案。

七、質量問題協(xié)同管理

利用檢驗檢測等方法采集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場質量問題、安全隱患等數(shù)據(jù)資料，與BIM 模型或施工圖紙對照，將出現(xiàn)的問題進行可視化分析，管理人員可以借此準確掌控問題部位及詳情情況，及時進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，確定改正措施，保證施工順利進行。

通過BIM 建模還可為制定優(yōu)質的質量目標和質量計劃提供幫助。把質量目標值分解到每個責任者，并將質量目標值連接到BIM 模型中去，項目部隨時可檢查質量目標和計劃的實施情況，哪些分項工程上有優(yōu)勢、差距，在有優(yōu)勢的分項上，創(chuàng)出自己的特色，有差距的分項上要采取積極的措施和辦法達到質量目標。

八、安全文明施工協(xié)同管理

安全文明施工在項目管理中有著重要的作用，也是評判施工企業(yè)素質優(yōu)劣的重要標準。一直以來，施工現(xiàn)場的安全生產(chǎn)管理、危險源辨識、安全隱患排除和安全防護設施的設立都依靠項目安全管理人員的知識水平和經(jīng)驗進行管理，而BIM 技術模型可以在安全文明施工管理方面形成立體可視化管理，從施工現(xiàn)場的場地場容、臨時設施防護、機械設備、腳手架搭設、吊裝安全、安全防護設施及措施等各個方面建立安全文明施工管理實施方案。在工程施工時，利用BIM 模型讓項目管理人員提前對施工面的危險部位、安全隱患部位進行判斷，提前在危險部位和安全隱患周圍設置安全防護設施的模型，形象直觀地排查安全死角。在施工時將模型布置交給項目安全管理人員，通過模型布置與現(xiàn)場模擬安全交底，按照模型布置施工現(xiàn)場。還可以利用BIM 模型設置相應的安全事故預警方案，模擬安全事故發(fā)生的全過程，分析安全事故發(fā)生的原因，研究項目安全生產(chǎn)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時處理解決，消除事故隱患。

九、施工進度的管理

在施工進度管理過程中，可利用BIM 技術制定計劃、跟蹤計劃、分析計劃及修正計劃。以實現(xiàn)施工合同約定的完工日期為最終目標，建立BIM 模型對施工進度控制的總目標進行分解，可按單位工程分解為交工分目標，按承包的專業(yè)或施工階段分解為完工分目標，動態(tài)地分配施工資源和作業(yè)面，將施工進度計劃與實際施工進度進行比較，實時監(jiān)控進度的實施情況，對進度提前或者進度延誤，采用不同的顏色亮度顯示標注。對于進度延誤的情況，必須及時檢查分析原因，采取施工進度調整措施，確保工程總進度計劃的實現(xiàn)。

十、材料勞務協(xié)同管理

材料及成本控制是項目管理中的重要組成部分，利用BIM 模型，計算、模擬和優(yōu)化項目各個施工過程和階段的人員、材料、機械設備、資金等的需用量，從而建立勞動力需求計劃、材料供應計劃、機械設備計劃、資金投入計劃等，通過一系列計劃形成項目總成本計劃，將成本控制落實到每層結構施工中，材料供應計劃的準確性、及時性對于實現(xiàn)成本管理和控制起重要作用，利用BIM 模型自動提取材料、機械設備需求計劃，以計劃為依據(jù)指導材料采購，避免材料堆積和浪費。

十一、施工作業(yè)面管理

水利工程施工中，存在不同專業(yè)、工種在同一施工區(qū)域、同一作業(yè)面交叉施工的情況，尤其是一些大中型建設項目，一個作業(yè)面有多種專業(yè)及工種，各工序、各環(huán)節(jié)的協(xié)調尤為重要。以作業(yè)面為對象建立BIM 技術模型，自動統(tǒng)計各個時間點、各工序、各環(huán)節(jié)不同專業(yè)在同一工作面的所有施工作業(yè)內(nèi)容，根據(jù)施工進度計劃和施工工序，布置項目各專業(yè)各部門每天的工作內(nèi)容，工作超出范圍及時預警。以單元為工作面，合理劃分施工順序、材料供應、施工流水作業(yè)、設備調度等，使單元工作面各項工作協(xié)調一致。BIM技術模型可提高施工組織協(xié)調的有效性，對工程進度、材料、成本、質量、安全、資金等要素進行模擬疊加，科學合理地劃分施工環(huán)節(jié)，加強施工各方的配合與協(xié)調，使現(xiàn)場發(fā)生的問題能夠及時快速地解決，為工程建設創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。

十二、資料協(xié)同管理

在項目施工管理中，BIM 模型技術的文檔與圖紙管理是檔案資料管理的基礎。把不同專業(yè)設計圖紙、設計變更、合同文件、文檔、會議資料等信息記錄與專業(yè)模型軟件進行銜接，實時查找和自動匯總各個階段的模型狀態(tài)，各部位對應的設計圖紙、變更及合同信息，以及各個施工階段和過程的文檔會議等資料。

十三、竣工復核信息管理

3D 模型掃描技術為項目施工全過程和竣工復核提供準確的數(shù)據(jù)資料，也是項目竣工的參考標準。從項目開始到完工逐步完善BIM 模型數(shù)據(jù)庫，可提供最全面、最精確的原始施工數(shù)據(jù)信息。綜合施工各階段的工程模型、信息和資料形成的模型文件，與工程后期的運營維護相結合，可避免運營維護管理方再次搜集工程項目數(shù)據(jù)和信息，極大提高了工作效率■