BIM技術與智慧工地在內河航道整治工程中運用分析

◎ 廖瑾平 江西省贛中航道事務中心

由于整個內河航道整治工程的耗時較長，極易受到外界環境等多方面因素的影響，因此就導致頻繁返工、成本難以管控等情況時有發生。隨著當前社會對于內河航運的重視，使得航道工程整治作業要求不斷提高、規模不斷增大，若是仍沿用以往的施工方式，則無法滿足現階段的需要，相關人員需要朝著智慧化、自動化、信息化的方向發展。

1.工程概況

贛江新區樞紐-南昌段已大體達到Ⅲ級航道標準，該河段主要表現為枯水、水深不足等特性，在一定程度上限制了本地水運領域的進一步發展，依據當前相關政策規定，擬計劃建設Ⅱ級航道贛州水尺-龍頭山樞紐段約400km。通過實地調查可知，該河段位于贛江下段，上至新干樞紐壩下，下道南昌姚灣，總長96km，包含天然航道龍頭山樞紐-南昌段35k m，新干樞紐-龍頭山樞紐61km，主要由炸礁、疏浚、筑壩、護岸等施工環節構成，具體施工概況如表1。本工程總計投入資金余約76000萬元。

表1 工程施工概況

2.BIM技術在施工階段的應用

2.1 模型劃分

通過對以往BIM技術的實際應用進行分析可知，主要是將施工現場需要以及設計理念為基礎進行方案設計，為充分凸顯BIM技術的全生命周期特性，保證工程量匯總、模擬施工、落實管控等環節的質量，相關人員則需要參考施工進度及使用工藝對現有模型進行深化，盡可能保證得到的模型符合實際的建設需要。在分階段設計施工進度方案時，需要保證各模型命名的一致性，以統一格式，并利用可視化編程模塊為其添加身份標識、坐標信息等，為工程檢驗、管控工作提供便利。

2.2 模型創建及應用

內河航道整治工程需要技術人員利用BIM技術將樁基、航道、走向等因素以建模的方式直觀展現在人們面前。為有效解決當前樁基數量多、沿岸走向多變等問題，技術人員可利用可視化編程模塊解決樁基模型放置混亂的問題，如圖1，可將鋼板樁、灌注樁模型等按照實際施工需要以特定的角度、間距進行放置，具有與實際現場狀況等比還原、排列間隔均勻、搭接工作連貫等特點[1]。

圖1 利用可視化編程模塊自動放置樁模型

對于航道斷面多、過度不明顯等問題，技術人員可利用部件編輯器構造標準航道，自動尋找護岸邊界高程及面積信息，完善現有的航道模型，做好后續的技術交底工作。以某河段為例，利用BIM技術在3D三角網格體積曲面建立對應模型，可明確得到各不同性質土石方量的數據，如表2，便于施工人員明確掌握3D土石方量分布現狀，如圖2，極大提升了斷面計算數據的精確度。

圖2 三維土石方量計算

表2 三維土方量高程分布表

以BIM模型為基礎，可創建出符合實際需要的施工設計仿真圖紙，并通過提前進行優化、調整已有的施工方案，避免出現各類返工問題。另外為充分展現出BIM技術的可視化特點，技術人員也可以利用VR設備及配套技術進行深入體驗，做好技術交底工作，保證施工人員可充分掌握作業重點、難點、要點。

2.3 多源模型輕量化集成及應用

在開展實際作業期間，技術人員可利用無人機設備對整個工程全貌進行拍攝，通過設定控制點、規劃飛行路線保證獲取數據的精確性，并以三角測量的方式對獲取到的數據進行整合、計算，組建實際施工現場作業模型，保證分區規劃的科學性及合理性，為后續區域搬移、現場管理、工程量計算等環節的推進提供可靠參考。該項目工程中主要利用了國產BIM瀏覽器建立了對應的輕量化平臺，并使用配套的編輯器對現場模型進行深入優化，在一定程度上避免出現模型變形、空洞等情況。并利用光柵化處理工具在GIS底圖上添加對應坐標，使用地圖瓦片服務中的地圖服務坐標系將GIS底圖、BIM模型、實景模型等各文件的定位數據進行整合，最終繼承得到網頁端多源模型，為后續的智能管控打下基礎[2]。

3.BIM技術與智慧工地在內河航道整治工程中的具體應用

3.1 混凝土動態監管

技術人員可充分發揮物聯網技術優勢對原材料的相關數據進行收集、傳輸，數據平臺將以此為基礎對數據進行篩選、整合，并自動生成信息報表，為管理人員的工作提供便利。以智慧工地為方式，可對材料的入場時間、材料混合比例、拌勻時間、實驗結論等環節進行數據收集，保證對整個攪拌過程進行動態監管。另外，運輸車輛及混凝土物料之間存在關聯性，技術人員可通過調閱運輸車輛的接料量、運輸時長、使用部位等內容，使得混凝土建材可在接料、運輸期間進行溯源。此外，混凝土施工部位及用量之間也存在一定的線性關系，施工人員可通過精確配比計算明確由于配料錯誤導致澆筑工作不到位的具體區域，并自動計算出最佳作業時間，保證混凝土施工質量。

3.2 施工過程實施監管

對于實際施工現場無法有效監管的問題，管理人員可利用門禁卡、電子護欄、車輛記錄儀、智能安全裝置、AI識別自動抓拍等先進設備對在場工作人員進行全過程管理。并利用移動布控球、傳感及定位裝置等對車輛及船只進行實時管理，從線上進行遠距離管控。使用環境檢測體系對噪聲、揚塵等污染廢棄物進行檢測，將得到的數據進行深入的分析、挖掘。當出現揚塵問題時，可自動開啟噴霧作業，保證粉塵與水霧形成沉淀，達到環保目的。施工人員也可以利用配套的收集軟件對工程質量進行拍攝，定期開展安全巡檢活動，保證內河航道整治工作的智能化。

3.3 施工環節協同管理

在BIM技術、物聯網、互聯網等技術的基礎上，為保證內河航道整治工作的管理水平，全體參建人員需要充分發揮智慧平臺的優勢，整合手機軟件開展線上辦公。智慧工地平臺涵蓋了合約管理、檔案管理、設備管理、應急管理科技創新、等多種功能，可保證各類信息數據得到共享，落實線上審批流程作業，在一定程度上促進了管理工作效率的提高。對于現階段安全施工管理工作不到位等情況，利用智慧工地平臺可從源頭對引發風險隱患的因素進行管控，加強新進員工的入職教育力度，保證管理質量的顯著提高。

3.4 施工工序線上報驗

內河航道正式施工期間存在極多的隱蔽施工區域，相關人員需要有針對性地對各施工要點進行控制。綜合現場實際施工需要，設計人員可預先對管理平臺上的環節劃分、工作流程進行提前安排，保證BIM模型、BIM輕量化平臺及智慧工地管理系統的融合使用，并利用配套軟件對實際遇到的各類隱蔽問題進行反饋、上報，以視頻、圖片的方式保證信息真實性，自動生成表格、填報具體位置，保證各項報驗工作全部可在線上完成，提升內河航道整治工作的自動化、電子化[3]。落實工序報驗環節的主要優勢在于以下幾點。第一，以模型命名作為確定信息內容的主要參照，保證各報驗部位與BIM模型之間的緊密聯系，并通過BIM輕量化平臺進行直觀展示。第二，利用不同顏色對模型區域進行區分，可使施工人員更為直觀地掌握尚未施工、正在施工、結束施工的區域，便于相關人員把握整體作業效率。第三，以點選部件的方式，使得監管人員可直接掌握具體的工程部位、作業流程、相關責任人等信息，提升整治工作的溯源水平。第四，通過調整進度條可直觀了解施工順序流程，為管理人員的工程跟進提供條件。與以往的4D進度模擬相比，此方式具有自動、實時的特點，可保證BIM模型在進度管控、質量管理等環節充分發揮其使用優勢。

3.5 施工數據實時管理

在進行灌注樁施工作業期間應保證其連續性。相關人員需要首先利用各類BIM建模軟件及可視化編程軟件創建模型，明確各項工程數據，并上傳至處理平臺上。利用差分定位技術對打樁機安裝位置進行導航，保證施工精確性。施工人員可利用基礎儀器組合法、諧振音叉傳感技術，將成孔及泥漿檢測相關數據傳輸至平臺進行進一步處理，保證對整個灌注樁施工作業進行全面管理。對于混凝土建材有效使用率等問題，相關人員則需要將反應混凝土及鋼筋結構抗壓、抗折能力的數據經由物聯網傳輸至管理平臺，保證各項實驗數據均可做到有據可查，確保整體檢測流程的源頭可溯性，保證工程材料質量的可靠性[4]。

3.6 落實施工重點

通過利用BIM以及智慧工地技術對項目進行深入分析，可確定具體的施工流程、工藝等建設要素，對于部分演變速度較緩的航道，應盡量保證一次到位；對于流速大、演變快、周遭情況復雜、常發生淤塞的航道應首先掌握可能影響施工正常推進的具體原因，再確定施工方式。護岸施工以護腳-削坡-鋪反濾層、護面的流程推進。拋壩施工則應首先對后開工的堤壩開展作業，由下游逐漸推進至上游，避免發生上游丁壩產生挑流回淤問題影響下游航道安全，如在主流區作業，則需要保證先修整上游第一條丁壩，再進行后續下游丁壩的施工。在對丁壩進行整改時，若是縱斷面形狀是由壩根向壩頭逐漸加深，則需要采用壩根向壩頭延伸的方式進行作業，反之則需要先向壩根拋石50m左右，再由壩頭向壩根處延伸作業。若丁壩縱斷面呈現中間深、兩側淺的形態，則需要以壩根、壩頭同時向中間施工的方式進行作業。

4.結論

綜上而言，BI M技術具有協調性、可視化等多方面的優勢，極大提升了內河航道整治工作質量。相關人員需要以大數據、云計算、物聯網等新興技術為主，對整體施工流程進行創新，可極大提升施工現場的工作、決策、管理速度，使得管理平臺朝著物聯網端與管理端協同作業的方向發展。內河航道整治工程與以往的房屋建設工作存在極大差異，為保證最終成效，相關人員需深挖實際工程建設需要，發揮BIM技術的周期性特點，與智慧工地技術進行充分結合，保證管控工作的全面性及高效性，使得內河航道整治工程具備智慧化、可視化特質。