淺談BIM 技術在水利大型土方工程施工中的應用

張其遼

（安徽省阜南縣水利局，安徽 阜南 236300）

1 前言

近年來，隨著建筑行業(yè)中信息技術的發(fā)展，BIM技術逐漸被廣泛推廣和應用。BIM 技術最主要的特征之一，就是將建筑信息參數(shù)通過虛擬化模型化的技術平臺，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實環(huán)境的關聯(lián)并建立相關的系統(tǒng)，實現(xiàn)工程施工過程中各項具體工作的關聯(lián)，進而對工程施工過程中人工、材料、機械、方法、環(huán)節(jié)等各類資源進行更為有效、具體、全面的控制，提高工程建設的整體效益。

2 工程位置分布

安徽省淮河流域重要行蓄洪區(qū)建設工程（阜南縣部分）是國家150 項重大水利項目之一，主要建設任務為沿蒙堤新建老觀西、老觀北、郜臺南、郜臺北4 座莊臺及安崗西保莊圩等工程。批復總投資13.1 億元，總工期36 個月，主體工程為土方，土方量約1400 萬m3。

3 BIM 技術在工程技術和質量控制方面的優(yōu)勢

3.1 施工坐標復核方面

使用施工圖時，工程實體的具體坐標位置與高程位置經(jīng)常不在一起，測量時，需要精確的計算出坐標高程并進行有效復核后，才能進行施工現(xiàn)場放樣工作。應用了BIM 建筑信息模型后，能高效掌握施工過程建筑模型的任意位置，查詢到對應位置的坐標及高程。BIM 技術有效地減少了測量人員的工作量，在施工過程中技術人員能隨時查看放樣任意點的坐標位置，減少因測量出現(xiàn)失誤，導致產(chǎn)生不合格的現(xiàn)象。

3.2 技術交底方面

傳統(tǒng)的與施工作業(yè)人員進行技術交底，一般是通過文字與圖紙的形式，交底的內容過于匱乏并且不夠形象具體，施工作業(yè)人員普遍反映技術交底內容不清晰，不能直觀、生動地反映實際情況。應用BIM 技術進行施工過程中的相關技術交底時，技術交底的內容變得更加直觀、形象、方便和快捷，提高了溝通的效率和協(xié)調的難度，且有效地降低了圖紙出錯率，減少質量事故，提高項目的透明度和可控性等。

3.3 實時出圖查看方面

出圖時受紙張的限制，部分設計提供的施工圖紙，僅有主要建筑結構，不能反映全部內容的圖紙，無法查看其他局部位置的結構。在應用BIM 技術后，能夠有效地實時提供工程施工作業(yè)過程中實體工程任意角度、任意剖面、不同構件等二維圖紙參數(shù)，實現(xiàn)了有問題拿數(shù)據(jù)和圖紙說話，提高了讀圖的效率和讀圖的準確性，減少施工中質量問題的發(fā)生，降低了工程施工作業(yè)成本。

3.4 土方量計算方面

安徽省淮河流域重要行蓄洪區(qū)建設工程（阜南縣部分）實施的安崗西保莊圩、郜臺南莊臺、郜臺北莊臺、老觀西莊臺、老觀北莊臺，地形地貌較為復雜，莊臺及保莊圩的挖方填筑方量大。對土方量精確計算有利于機械設備的綜合調度，有利于進行功效分析和減少運距降低成本。利用數(shù)字地形的模型，能夠直觀明了實時查看施工場地的三維效果圖，并能滿足土方精確計算、填筑作業(yè)區(qū)縱橫斷面的實時繪制計算和設計綜合功能的應用。BIM 技術通過數(shù)據(jù)的準確收集，計算出來的土方量是建立在與實際地形完全相同的模型基礎上，與施工現(xiàn)場實際情況完全一致，首先繪制建立兩個模型，即：原始地形曲面模型與設計曲面模型，在繪制建立的兩個空間三維曲面上，產(chǎn)生相應的交點并能夠連接成線，由各個線段包圍所形成的空間體積，是需要施工的土方開采量或莊臺、保莊圩堤防的土方填筑量。在BIM 技術基礎之上的原始地形曲面與設計地形曲面，兩者之間是動態(tài)關聯(lián)的，在設計方案選擇的階段，能夠較為快速地進行土方的開采和填筑實驗，精確計算出工程需要的土方開采量、填筑量，高效選擇最優(yōu)的取土場土方開采平衡方案，合理地配置機械設備，保證土方填筑工作強度達到優(yōu)化。合理的機械組合配置需要考慮諸多因素，如取土場的開挖量、施工范圍的填筑量、土質狀況、土料含水量以及氣候條件、天氣狀況、運輸路線等，在BIM 土方量精準計算的基礎上，利用計劃完成量時間節(jié)點，精細化調控機械組合配置，平衡土方開采與填筑，減少不必要的機械閑置，降低安全環(huán)保風險。

4 BIM 技術在工程進度控制方面的優(yōu)勢

通過將莊臺及保莊圩工程模型與施工進度橫道圖同步結合，將施工過程與進度計劃相結合，實現(xiàn)復雜的進度管理向可視化模擬視頻的轉化，為莊臺及保莊圩工程分層填筑分層碾壓全過程施工進行了形象直觀的施工進度模擬，對施工過程預演并作出分析判斷，針對存在的問題給出修改并完善相應的工作進度計劃，為精細化作業(yè)、標準化施工、科學化管理奠定了堅實基礎，為提升工程品質、加快施工進度創(chuàng)造了有利條件。

BIM 技術的應用，改變了以傳統(tǒng)二維圖紙為中心的工程信息管理模式，建立了以模型為中心的管理模式，提高了水利工程的信息化程度，縮短了信息傳遞的路線，能夠及早發(fā)現(xiàn)問題并及時修正，有效降低了莊臺工程及保莊圩堤防工程施工時的各類風險，有效提高工程建設效率。

5 BIM 技術在工程安全控制方面的優(yōu)勢

在莊臺及安崗西保莊圩堤防工程施工作業(yè)中，要妥善解決好安全管理問題，緊抓施工作業(yè)中的關鍵重點環(huán)節(jié)，提高安全隱患的排查力度，舉一反三，制定有效的防范舉措。在原水利工程施工過程當中，雖然落實了各種管理制度，但反饋出來的效果不理想。一部分施工技術作業(yè)人員不具備較高的專業(yè)技術水平，安全思想意識薄弱，存在諸多的安全風險和可能發(fā)生事故的隱患。采用BIM 技術，有利于工程技術人員構建起全方位、無死角的安全模型，在工程開工以前，對施工作業(yè)現(xiàn)場進行全方位的檢測和預判，并將有關數(shù)據(jù)參數(shù)、技術工藝、邏輯關系、施工順序等有關信息進行歸納并整理，方便施工人員在施工前就已經(jīng)有了全方位的了解，做到心中有數(shù)，從源頭上減小了施工作業(yè)過程中發(fā)生安全事故概率。

6 BIM 技術在管理信息化方面的優(yōu)勢

工程管理信息化過程是典型的多信息、多專業(yè)、多工種、大跨度的協(xié)同工作過程，建設、設計、監(jiān)理、施工等參建各方，迫切需要進行信息交流和必要的信息共享。使用BIM 模型信息，能夠實現(xiàn)工程建設過程中形成的實體工程資料檔案高效率化管理，將相關實體工程形成的資料檔案做到協(xié)同化、關聯(lián)化、可視化，為項目在建設過程中信息的共享、信息的交換和信息的集成化管理，提供有效平臺，而基于BIM 技術的信息管理平臺可保證這些信息的完整性、準確性和可追溯性。BIM 技術是對建筑物的各種參數(shù)、設計數(shù)據(jù)及使用功能、技術特性進行形象化、具體化、數(shù)字化方面集成的信息庫，模型能夠提供工程設計階段、施工階段、投入運行等各階段的應用場景，提供可視化的施工作業(yè)任務、施工邏輯關系和施工工藝順序，模型包含的建筑物定量信息會直接鏈接到相關的成本數(shù)據(jù)庫，有利于項目建設的投資控制。

7 結語

水利工程建設應不斷地創(chuàng)新技術、更新觀念、與時俱進，通過BIM 技術運用，把大型土方工程施工中原來獨立運行的上百臺施工設備、運輸車輛行進路線、運輸軌跡、車速及完成效率進行監(jiān)控調度，全面提高施工設備的利用效率，降低了施工成本，保證了施工安全質量，顯著提升了施工管理水平■