基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理研究

曾志強

廣東南方建設集團有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510000

水利工程的施工管理是工程建設過程中至關(guān)重要的一環(huán)，施工管理的質(zhì)量直接關(guān)系到工程的質(zhì)量和進度。然而，在傳統(tǒng)的施工管理模式下，存在著協(xié)同不足、信息孤島等問題，這使得施工管理效率低下、成本高昂、質(zhì)量難以保障。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和信息化水平的不斷提升，基于BIM技術(shù)的施工全過程協(xié)同管理已經(jīng)成為了一種有效的解決方案。因此，本文旨在研究基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方法，以提高施工管理效率、降低施工成本、提高工程質(zhì)量，具有重要的理論與實踐意義。通過案例分析法的驗證，本文提出的管理方案具有較好的可行性和推廣價值，可以為水利工程施工管理提供有益的參考和借鑒。

1 BIM技術(shù)在水利工程中的應用

1.1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)（Building Information Modeling）是一種以數(shù)字化建筑信息為基礎的、綜合運用建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水等工程學科的技術(shù)，其核心是以三維模型為基礎，整合建筑工程各專業(yè)領域的信息，實現(xiàn)對建筑工程全生命周期的可視化、數(shù)字化和協(xié)同化管理。BIM技術(shù)的應用可以有效提高建筑工程設計、施工和運營的效率，降低工程成本，減少工程設計和施工中的錯誤和沖突。BIM技術(shù)在建筑工程領域的應用已經(jīng)非常廣泛，而在水利工程領域的應用也越來越受到關(guān)注。BIM技術(shù)在水利工程中的應用包括但不限于水庫、水閘、泵站、輸水管道等工程領域[1]。在水利工程領域，BIM技術(shù)的應用可以提高設計、施工和運營的效率，降低水利工程建設成本，同時也能夠幫助解決施工管理中存在的協(xié)同不足、信息孤島等問題。

1.2 BIM技術(shù)在水利工程中的應用現(xiàn)狀

當前，BIM技術(shù)在水利工程中的應用日益廣泛，可以實現(xiàn)水利工程建設全生命周期的數(shù)字化管理，包括設計、施工、運維等各個環(huán)節(jié)。在設計階段，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)三維模型的建立，輔助設計人員進行碰撞檢查和協(xié)同設計；在施工階段，BIM技術(shù)可以輔助工人進行施工模擬、施工過程優(yōu)化等工作；在運維階段，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)設施的數(shù)據(jù)化管理、維修保養(yǎng)等。此外，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)與其他工程軟件的集成，以提高工程管理效率和數(shù)據(jù)的互通性。雖然在水利工程中應用BIM技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成果，但在實踐中還需要進一步完善和推廣。

1.3 BIM技術(shù)在水利工程中存在的問題

在水利工程中應用BIM技術(shù)的過程中，也存在一些問題。首先，BIM技術(shù)需要建立一個大量的、詳細的三維模型，需要大量的人力、物力和財力投入。其次，由于水利工程項目的特殊性，BIM技術(shù)在處理一些復雜的水文、地質(zhì)條件時仍然存在一定的困難，對數(shù)據(jù)精度和準確性的要求較高。此外，由于水利工程通常涉及到多個參與方，因此在BIM技術(shù)的應用過程中，不同參與方之間需要進行信息的共享和協(xié)同，但是信息共享機制和標準尚未得到完善，導致協(xié)同效果不佳。最后，由于BIM技術(shù)在水利工程中的應用還處于起步階段，目前相關(guān)標準和規(guī)范不夠成熟，需要進一步完善和發(fā)展。因此，在使用BIM技術(shù)進行水利工程施工全過程協(xié)同管理的過程中，需要認真分析和解決這些問題，確保技術(shù)的有效應用。

2 基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方案

2.1 協(xié)同管理的概念與原則

協(xié)同管理是指通過協(xié)同合作的方式，整合工程施工中各個環(huán)節(jié)的資源，充分發(fā)揮各個環(huán)節(jié)的優(yōu)勢，以達到施工全過程高效、協(xié)調(diào)、協(xié)同的目標。在水利工程施工過程中，協(xié)同管理是提高施工質(zhì)量和效率的重要手段。基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方案，主要采用以下協(xié)同管理原則：

（1）整合資源，優(yōu)化配合。協(xié)同管理需要整合各方資源，包括設計、施工、監(jiān)理、供應商等，通過協(xié)作，充分利用各方的專業(yè)優(yōu)勢，優(yōu)化配合，協(xié)調(diào)各方工作流程，提高施工效率。

（2）信息共享，實現(xiàn)協(xié)同。在協(xié)同管理中，BIM技術(shù)可以幫助各方實現(xiàn)信息共享，從而實現(xiàn)協(xié)同管理，各方通過共享信息，可以了解整個施工過程的情況，做出協(xié)調(diào)和調(diào)整。

（3）明確責任，分工協(xié)作。協(xié)同管理需要明確各方的責任和分工，通過分工協(xié)作，實現(xiàn)協(xié)同管理。各方需要明確自己的任務和職責，同時要密切協(xié)作，互相支持和幫助，達到協(xié)同管理的目的。

（4）風險管理，實現(xiàn)安全施工。協(xié)同管理需要重視風險管理，通過風險評估和管理，實現(xiàn)安全施工。各方需要了解風險的來源和可能造成的影響，采取相應的措施進行風險管理，確保施工的安全和順利進行。

2.2 基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理流程

為了實現(xiàn)基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理，本文提出了一套流程，包括以下步驟：

第一步，項目準備階段，項目團隊需要確定項目管理目標和要求，建立BIM模型和管理平臺。同時，項目團隊需要收集項目信息，包括設計文件、施工文件、供應商信息等。

第二步，設計階段，BIM模型用于協(xié)調(diào)設計方案和優(yōu)化方案。施工管理團隊需利用BIM模型對設計文件進行模擬和分析，發(fā)現(xiàn)設計中的問題，提出優(yōu)化建議，以便后續(xù)的施工。

第三步，采購階段，BIM模型用于優(yōu)化物料采購和供應鏈管理。項目團隊需要與供應商進行溝通，確認材料的供應周期、數(shù)量和質(zhì)量，并將這些信息添加到BIM模型中。

第四步，施工階段，BIM模型用于指導和監(jiān)督施工過程。施工管理團隊可以根據(jù)BIM模型中的信息和數(shù)據(jù)，指導施工現(xiàn)場的人員，保證施工按照設計方案進行，并及時調(diào)整施工計劃。

第五步，驗收階段，BIM模型用于管理和記錄施工過程中的問題和缺陷。項目團隊需要利用BIM模型進行問題跟蹤和整改，并將驗收結(jié)果反饋到BIM模型中。

第六步，竣工階段，BIM模型用于記錄整個項目的歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗教訓。項目團隊需要對BIM模型進行歸檔和存檔，以便后續(xù)的項目管理和維護。

以上流程的實施需要具備完善的技術(shù)支持和管理制度，同時也需要項目管理團隊的積極參與和溝通配合。通過實現(xiàn)基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理流程，可以提高工程施工的效率和質(zhì)量，減少項目管理的成本和風險。

2.3 基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理技術(shù)手段

首先，在信息管理方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)施工現(xiàn)場各種信息的整合、更新和共享，包括施工圖紙、質(zhì)量檢查記錄、物資清單、施工進度等[2]。通過BIM技術(shù)，可以將這些信息整合在一個平臺上，方便相關(guān)人員查看和更新，避免了信息孤島和重復錄入的情況，提高了信息的精準度和實時性。其次，在協(xié)同設計方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)建模、模擬、優(yōu)化和評估，從而保證設計的合理性和優(yōu)化性。不僅可以解決傳統(tǒng)設計方式下設計方案難以理解和溝通的問題，同時可以將設計方案與實際施工情況進行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，減少設計與施工之間的矛盾和糾紛。再次，在協(xié)同施工方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)三維可視化施工計劃的制定、施工進度的監(jiān)控和調(diào)整、質(zhì)量和安全管理等方面。通過BIM技術(shù)的施工模擬，可以預測施工過程中的沖突和協(xié)調(diào)問題，提前發(fā)現(xiàn)問題并進行調(diào)整，避免了施工風險和誤差，提高了施工效率和質(zhì)量。最后，在協(xié)同驗收方面，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)施工驗收數(shù)據(jù)的管理、共享和更新，包括施工圖紙、驗收記錄、安全檢查等方面。同時，可以通過BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)可視化和分析，對施工質(zhì)量和安全情況進行監(jiān)控和評估，提高了驗收的準確性和全面性。

3 基于案例分析的驗證與實現(xiàn)

3.1 工程概述

廣州市白云區(qū)江高鎮(zhèn)崗東排澇站改建工程，范圍地處南亞熱帶，屬典型的季風海洋氣候。由于背山面海，海洋性氣候特別顯著，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短等氣候特征。屬亞熱帶季風區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，多年平均降雨量1650mm，變化范圍在1620-1680mm之間，變差系數(shù)為0.21，多年平均河川徑流量為30.49億m3。年內(nèi)降雨分配不均，雨量集中在4-9月，約占全年雨量的80.3%，降雨強度大，易發(fā)生洪澇災害；10月至次年3月雨量稀少，常出現(xiàn)春旱。項目主要任務是對原有的排澇站進行升級改造，提高排澇站的排水能力和安全性，項目總投資為3000萬元，建設周期為18個月。在該項目中，采用了基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方案，包括設計方案的BIM模型構(gòu)建、施工計劃的制定與優(yōu)化、施工現(xiàn)場的協(xié)同管理等環(huán)節(jié)。其中，BIM技術(shù)在施工計劃制定和施工現(xiàn)場管理環(huán)節(jié)的應用較為突出，為工程的快速推進和高效管理提供了有力保障。

3.2 基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理實現(xiàn)

在本項目中，首先利用BIM技術(shù)對原有排澇站進行建模，并對模型進行了優(yōu)化和完善。在施工計劃制定環(huán)節(jié)，根據(jù)模型構(gòu)建的施工信息，運用3D可視化技術(shù)，結(jié)合相關(guān)施工管理軟件，實現(xiàn)了施工計劃的制定和優(yōu)化。通過對施工計劃的不斷調(diào)整和優(yōu)化，有效避免了施工過程中的沖突和誤差，并確保了施工的順利進行。具體如表1所示。

表1 BIM技術(shù)在施工計劃制定和優(yōu)化中的應用情況

表1展示了BIM技術(shù)在施工計劃制定和優(yōu)化中的應用情況，通過BIM模型構(gòu)建和優(yōu)化，施工信息得到了完整地整合和歸納，使得施工計劃制定時，可以更準確地反映施工實際情況，減少了計劃中的沖突和誤差。而3D可視化技術(shù)則提供了直觀的施工計劃展示和交流方式，使得各參與方能夠更加清晰地了解施工計劃，進一步減少了計劃調(diào)整和優(yōu)化的時間和成本。施工管理軟件則提供了靈活的計劃優(yōu)化方法，可以根據(jù)實際施工情況不斷調(diào)整計劃，提高施工效率。

在施工現(xiàn)場管理環(huán)節(jié)，將BIM模型與施工現(xiàn)場實際情況進行對比，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。利用BIM技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和管理，將各個施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行整合和分析，以便及時調(diào)整施工計劃，提高施工效率和質(zhì)量。通過BIM技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場各方的協(xié)同管理，實現(xiàn)了設計方、施工方、監(jiān)理方之間的信息共享和交流，促進了工程的順利推進。具體如表2所示。

表2 BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場管理中的應用情況

表2展示了BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場管理中的應用情況。通過BIM模型與施工現(xiàn)場實際情況進行對比，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，保證施工進度和質(zhì)量。利用BIM技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和管理，可以將各個施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行整合和分析，及時調(diào)整施工計劃，提高施工效率和質(zhì)量[3]。

3.3 實驗結(jié)果與分析

通過對廣州市白云區(qū)江高鎮(zhèn)崗東排澇站改建工程的實際應用，基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方案在該項目中得到了有效驗證。采用該方案，不僅加快了工程進度，提高了施工效率和質(zhì)量，還避免了因施工過程中的沖突和誤差造成的額外成本。尤其是在施工現(xiàn)場管理環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)發(fā)揮了重要作用，實現(xiàn)了現(xiàn)場各方的協(xié)同管理，促進了信息共享和交流，進一步提高了施工效率和質(zhì)量。

在BIM模型構(gòu)建階段，需要在模型構(gòu)建前對原有設計圖紙進行詳細的質(zhì)量檢查和精細化處理，以提高模型的精度和完整性。此外，需要專業(yè)的BIM技術(shù)人員負責模型構(gòu)建和管理工作，以確保模型的準確性和時效性。在施工現(xiàn)場管理環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)的應用實現(xiàn)了現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集和管理，并將各個施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行整合和分析，以便及時調(diào)整施工計劃，提高施工效率和質(zhì)量。

然而，在實際應用中也存在一些問題和挑戰(zhàn)。例如，在BIM模型構(gòu)建階段，由于原有設計圖紙的質(zhì)量和精細化程度不同，對于一些老舊工程，往往需要耗費大量的人力物力進行圖紙的處理和轉(zhuǎn)換，增加了建模成本和時間成本。此外，由于現(xiàn)場施工環(huán)境的復雜性和多變性，BIM模型需要及時更新和調(diào)整，以保證模型的準確性和時效性。因此，需要配備專業(yè)的BIM技術(shù)人員，并及時更新BIM模型，以適應施工實際情況的變化。

4 結(jié)語

BIM技術(shù)可以有效解決水利工程施工中存在的信息孤島和協(xié)同不足等問題，提高施工效率和質(zhì)量，降低施工成本。基于BIM技術(shù)的水利工程施工全過程協(xié)同管理方案的實施，可實現(xiàn)施工過程中各方的有效溝通和協(xié)同，從而有效減少誤差和風險。在未來的研究中，可以進一步研究BIM技術(shù)在水利工程施工全過程中的應用，尤其是在施工監(jiān)理和質(zhì)量控制方面的應用，以提高水利工程的建設質(zhì)量和效率。同時，也可以考慮將BIM技術(shù)應用于水利工程的運維管理中，以進一步提升水利工程的維護水平和可持續(xù)性。