BIM技術(shù)在宿遷市陸運(yùn)河船閘工程的應(yīng)用

楊 斌，張 偉

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 概述

陸運(yùn)河船閘工程位于宿遷市宿豫區(qū)境內(nèi)，陸運(yùn)河船閘設(shè)計(jì)船型船舶噸級(jí)為2000 t，船閘閘室有效尺度為230 m×23 m×5.0 m（長度×寬度×門檻水深）。根據(jù)《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ305-2001），船閘級(jí)別為2級(jí)。

船閘上、下閘首均采用鋼筋混凝土整體塢式結(jié)構(gòu)，船閘采用集中輸水方式，船舶采用曲線進(jìn)閘、直線出閘方式過閘。

陸運(yùn)河船閘工程由船閘水工工程、上、下游引航道及其護(hù)坡工程、原中運(yùn)河堤防拆除、公路橋工程、電氣工程、金屬結(jié)構(gòu)工程、房屋及其附屬設(shè)施、臨時(shí)工程等部分組成。

2 BIM的概念

2005年出版的《信息化建筑設(shè)計(jì)》比較清晰、準(zhǔn)確的闡述了BIM的概念[1]：“建筑信息模型，是以3D技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)的工程數(shù)據(jù)模型，是對該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的數(shù)字化表達(dá)。建筑信息模型，同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效果和減少風(fēng)險(xiǎn)。”

BIM技術(shù)在三維模型、信息處理方面具備強(qiáng)大的能力，它具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性八大特點(diǎn)，利于項(xiàng)目可視化、精細(xì)化建造。BIM技術(shù)因強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢和特點(diǎn)，迅速在全球建筑工程行業(yè)引發(fā)熱潮

目前在房屋建筑、市政公用等領(lǐng)域，BIM技術(shù)已得到較廣泛的應(yīng)用，但在水利工程施工中的應(yīng)用幾乎是空白。近來，相關(guān)政府部門在其發(fā)布的規(guī)劃、通知、綱要中都明確了全面推進(jìn)BIM技術(shù)應(yīng)用的要求。BIM技術(shù)是未來建筑業(yè)發(fā)展的方向，也是產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必由之路，水利工程也應(yīng)該積極主動(dòng)的參與到BIM技術(shù)的探索和應(yīng)用中來。

3 BIM在陸運(yùn)河船閘工程中應(yīng)用的優(yōu)勢

陸運(yùn)河船閘工程作為首個(gè)在施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)的江蘇水利工程，有其自身獨(dú)有的優(yōu)勢。BIM技術(shù)是個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到工程建設(shè)管理各參與方、工程全壽命周期的各階段，在各階段中又涉及各專業(yè)，系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，一蹴而就的應(yīng)用BIM是不現(xiàn)實(shí)的。我們選擇先在施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)，積累經(jīng)驗(yàn)，由點(diǎn)及面逐步進(jìn)行推廣。

陸運(yùn)河船閘工程在施工階段嘗試應(yīng)用BIM技術(shù)，具備較好的工程基礎(chǔ)和優(yōu)勢：

3.1 體量合適，能承擔(dān)BIM應(yīng)用的成本支出

BIM技術(shù)應(yīng)用需要較大的資金投入，陸運(yùn)河船閘工程造價(jià)約1.3億，具有一定的工程體量，能夠負(fù)擔(dān)BIM技術(shù)應(yīng)用的費(fèi)用。

3.2 工程難易適中，利于開展

目前尚沒有水利工程專業(yè)的BIM應(yīng)用軟件，只能使用基礎(chǔ)軟件，BIM應(yīng)用的難度和工作量非常大，陸運(yùn)河船閘工程，技術(shù)難度適中，也就降低了應(yīng)用的難度，避免挫傷工程技術(shù)人員的積極性。

3.3 工期適宜可控，利于成果檢驗(yàn)

陸運(yùn)河船閘工程主體施工時(shí)間在1年，時(shí)間適中，避免了出現(xiàn)時(shí)間較短，在各施工階段應(yīng)用不夠深入，也避免時(shí)間太長，不能及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，檢驗(yàn)應(yīng)用的效果。

4 項(xiàng)目BIM開展的準(zhǔn)備工作

制定了整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的總體工作計(jì)劃，項(xiàng)目BIM工作嚴(yán)格按照以下流程展開：選定BIM應(yīng)用平臺(tái)→編制BIM應(yīng)用方案→組建BIM團(tuán)隊(duì)→制定建模標(biāo)準(zhǔn)→確定建模精度→人員培訓(xùn)→建立BIM模型→BIM技術(shù)綜合應(yīng)用→BIM技術(shù)應(yīng)用成果總結(jié)。詳見圖1。

圖1 BIM工作流程

4.1 人員技術(shù)培訓(xùn)

組建一支具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的BIM團(tuán)隊(duì)，提前進(jìn)行BIM技術(shù)培訓(xùn)，熟悉軟件平臺(tái)，掌握建模技術(shù)。

培訓(xùn)分為建模技術(shù)培訓(xùn)和平臺(tái)應(yīng)用培訓(xùn)，建模培訓(xùn)主要針對專業(yè)建模人員，學(xué)習(xí)和掌握建模軟件的使用，按照制定的建模標(biāo)準(zhǔn)建立陸運(yùn)河船閘工程的信息化模型。平臺(tái)應(yīng)用培訓(xùn)主要針對項(xiàng)目部BIM應(yīng)用團(tuán)隊(duì)人員，在模型導(dǎo)入平臺(tái)以后，發(fā)揮BIM的信息化優(yōu)勢，進(jìn)行可視化施工指導(dǎo)、施工模擬、碰撞檢查、工程量復(fù)核、進(jìn)度管控、質(zhì)量安全檢查等方面的應(yīng)用，輔助現(xiàn)場提高管理水平。

培訓(xùn)工作由全國首批通過BIM認(rèn)證資格的江海學(xué)院制定培訓(xùn)計(jì)劃、組織培訓(xùn)并實(shí)行跟蹤檢查、定期檢查的培訓(xùn)機(jī)制，保證BIM技術(shù)建模培訓(xùn)的質(zhì)量及效果。

4.2 選擇BIM應(yīng)用平臺(tái)

BIM平臺(tái)是施工階段BIM應(yīng)用的信息集成平臺(tái)，項(xiàng)目BIM應(yīng)用的模型整合、信息提取、協(xié)同工作都在平臺(tái)上進(jìn)行操作，是本項(xiàng)目BIM應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，進(jìn)行了市場調(diào)研和比選后，選擇廣聯(lián)達(dá)5D BIM系統(tǒng)平臺(tái)，作為本項(xiàng)目工程施工中BIM應(yīng)用集成平臺(tái)。見圖2。

圖2 廣聯(lián)達(dá)5D BIM系統(tǒng)平臺(tái)

該平臺(tái)的總體應(yīng)用思路為，建立以BIM為核心的項(xiàng)目管理憑條，實(shí)施數(shù)字化的技術(shù)、商務(wù)管理。在技術(shù)管理方面，主要內(nèi)容包含基于BIM模型的深化設(shè)計(jì)、進(jìn)度管理、工作面管理、圖紙管理、場地管理、管線和構(gòu)件的碰撞檢查；在商務(wù)管理方面，主要內(nèi)容是工程量計(jì)算、預(yù)算管理、合同及成本管理、勞務(wù)管理等[2]。

廣聯(lián)達(dá)5D平臺(tái)廣聯(lián)達(dá)BIM系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，覆蓋了項(xiàng)目施工管理的各個(gè)方面。陸運(yùn)河船閘工程作為BIM技術(shù)在江蘇水利工程中的初步應(yīng)用嘗試，一次性將所有應(yīng)用點(diǎn)全部做到是不太現(xiàn)實(shí)的，我們遵循由淺入深，從易到難的原則，我們根據(jù)工程特點(diǎn)，確定了一些基本應(yīng)用點(diǎn)和一些提高應(yīng)用點(diǎn)，作為本項(xiàng)目BIM應(yīng)用的目標(biāo)，以期達(dá)到熟練掌握BIM技術(shù)應(yīng)用的基本功能，逐步探索高級(jí)應(yīng)用功能。

4.3 編制BIM應(yīng)用方案

BIM應(yīng)用方案為項(xiàng)目開展工作的指導(dǎo)手冊，需要結(jié)合工程實(shí)際，可操作、可落地。

方案明確了BIM應(yīng)用目標(biāo)，清晰了BIM應(yīng)用點(diǎn)，每個(gè)應(yīng)用點(diǎn)的實(shí)施路徑和方法，并對項(xiàng)目部人員進(jìn)行明確分工，制定了各階段的工作計(jì)劃等。

4.4 組建BIM團(tuán)隊(duì)

為保障實(shí)施效果，項(xiàng)目部組建了由公司統(tǒng)籌、項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)、項(xiàng)目全員參與的BIM團(tuán)隊(duì)，包括水工、金屬結(jié)構(gòu)、電氣專業(yè)各專業(yè)人員，為BIM技術(shù)在陸運(yùn)河船閘工程的順利實(shí)施提供人力資源保證。

4.5 制定建模標(biāo)準(zhǔn)

BIM技術(shù)在江蘇水利工程施工中，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)可以參照，必須先制定工程模型建立的標(biāo)準(zhǔn)，以便于在模型建立過程中的協(xié)同性、通用性、一致性。

模型標(biāo)準(zhǔn)主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：族類型分類、命名、編號(hào)，參數(shù)設(shè)置等，專業(yè)項(xiàng)目文件命名標(biāo)準(zhǔn)，各專業(yè)內(nèi)部的項(xiàng)目劃分標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目視圖命名標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件命名標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件顏色標(biāo)準(zhǔn)等。

本項(xiàng)目建模標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮項(xiàng)目的工程量清單及施工工序，保證模型真實(shí)還原現(xiàn)場施工劃分。

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)后，便于在不同專業(yè)之間更好的協(xié)調(diào)，人員分工可實(shí)現(xiàn)無縫對接，積累族庫，可在其他項(xiàng)目中直接使用，避免重復(fù)勞動(dòng)。

4.6 確定標(biāo)準(zhǔn)的建模精度

根據(jù)陸運(yùn)河船閘的特點(diǎn)、BIM應(yīng)用深度和目前的技術(shù)水平，科學(xué)確定了陸運(yùn)河船閘工程的建模精度，精度太低影響應(yīng)用的效果，精度過高不僅浪費(fèi)時(shí)間、人力、物力，導(dǎo)致文件過于龐大，運(yùn)行流暢度降低，既影響模型應(yīng)用的體驗(yàn)，也完全沒有必要[3]。建模精度劃分如下表1。

本項(xiàng)目的建模精確達(dá)到LOD300級(jí)別，部分構(gòu)件達(dá)到LOD400級(jí)別。標(biāo)準(zhǔn)，使所有人都了解自己在BIM技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中的職責(zé)，為BIM系統(tǒng)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

表1 建模精度劃分表

5 BIM在陸運(yùn)河船閘施工工程的應(yīng)用

BIM實(shí)施階段，主要圍繞以下幾大內(nèi)容展開，詳見圖3。

圖3 BIM應(yīng)用點(diǎn)

5.1 建立BIM模型

專業(yè)建模人員，按照制定的建模標(biāo)準(zhǔn)，分工協(xié)作，建立陸運(yùn)河船閘工程的各專業(yè)信息化模型，在組合成全專業(yè)的系統(tǒng)化集成模型。模型完成后再進(jìn)行深化，各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化，對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行檢查，提出合理化建議。圖4、圖5和圖6分別為鋼筋建模、機(jī)電設(shè)備橋架建模和各專業(yè)集成的模型。

施工階段建模將遵循以下3個(gè)原則：

（1）與圖紙一致

模型必須與二維設(shè)計(jì)圖紙一致，各專業(yè)模型屬性需全面反映圖紙及工程信息，包括二維設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)說明中涉及的基本信息， 如幾何信息、對象名稱、材料信息、系統(tǒng)信息、型號(hào)信息等，以及加工、安裝所需要的詳細(xì)信息、并根據(jù)項(xiàng)目提供的相應(yīng)數(shù)據(jù)添加時(shí)間及造價(jià)信息、質(zhì)量驗(yàn)收資料等。

圖4 鋼筋建模

圖5 機(jī)電設(shè)備橋架建模

圖6 各專業(yè)集成的模型

（2）精度合理

模型的構(gòu)建要符合實(shí)際情況，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際施工情況，對模型的細(xì)度及精度作明確要求。

項(xiàng)目建立模型將運(yùn)用到現(xiàn)場施工管理過程中，模型顆粒度按照工序進(jìn)行劃分，建模前對施工工序進(jìn)行討論，例如施工段劃分、混凝土分層等。

（3）模型準(zhǔn)確

本項(xiàng)目BIM應(yīng)用包含模型工程量統(tǒng)計(jì)應(yīng)用，因此施工階段模型需參考《水利工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》及其附錄工程量計(jì)算規(guī)則進(jìn)行建模。模型誤差率控制在0.9%以下，模型能做到出圖指導(dǎo)現(xiàn)場施工，模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出復(fù)核現(xiàn)場數(shù)據(jù)（如坐標(biāo)等）。

5.2 BIM碰撞檢查與審圖

船閘工程牽扯面廣，投資大，專業(yè)性強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多樣，水工結(jié)構(gòu)復(fù)雜、金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備多、管線密集，傳統(tǒng)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法，難以直觀的從圖紙上展示設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，造成各專業(yè)之間打架碰撞，導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更、工程量漏記或重計(jì)、投資浪費(fèi)等現(xiàn)象出現(xiàn)。

利用項(xiàng)目BIM模型，對項(xiàng)目的施工圖構(gòu)件連接、各專業(yè)交叉節(jié)點(diǎn)、施工工序安排等進(jìn)行碰撞分析與審圖，重點(diǎn)對項(xiàng)目圖紙的可施工性、施工空間問題進(jìn)行分析，在施工審圖及方案編制階段，找出構(gòu)件碰撞、工序沖突問題，避免后續(xù)帶來的施工變更、工期延誤、現(xiàn)場窩工的問題。

5.3 施工模擬

可以讓項(xiàng)目管理人員在施工之前提前預(yù)測項(xiàng)目建造過程中每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工現(xiàn)場布置、大型機(jī)械及措施布置方案，還可以預(yù)測每個(gè)月、每一周所需的資金、材料、勞動(dòng)力情況，提前發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行優(yōu)化。

5.4 進(jìn)度控制

將模型導(dǎo)入5D平臺(tái)，基于BIM的虛擬建造技術(shù)的進(jìn)度管理通過反復(fù)的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前發(fā)生，逐一修正并提前制定應(yīng)對措施，使進(jìn)度計(jì)劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實(shí)際的項(xiàng)目施工，從而保證項(xiàng)目施工的順利完成。

5.5 成本控制

按分層分塊、進(jìn)度、規(guī)格型號(hào)等維度統(tǒng)計(jì)物資量，指導(dǎo)編制物資供應(yīng)和采購計(jì)劃；數(shù)據(jù)積累，工程量更準(zhǔn)確；需求人可隨時(shí)調(diào)出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)工程量等數(shù)據(jù)的多部門共享；項(xiàng)目部成員隨時(shí)訪問材料統(tǒng)計(jì)用量，使審核流程有效可靠，真正做到限額領(lǐng)料。

5.6 全專業(yè)模型集成

集成水工、機(jī)電、鋼構(gòu)等模型，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)模型瀏覽，便于溝通、指導(dǎo)施工；

集成進(jìn)度、預(yù)算等關(guān)鍵信息，通過形象進(jìn)度查看，調(diào)整資金與資源計(jì)劃，達(dá)到資金與資源使用平衡；提供動(dòng)畫機(jī)制，實(shí)現(xiàn)大工況穿插、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工、技術(shù)方案的模擬，優(yōu)化施工方案，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

5.7 三維施工動(dòng)畫可視化指導(dǎo)

實(shí)現(xiàn)大工況穿插、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工、技術(shù)方案的模擬，優(yōu)化施工方案，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

5.8 質(zhì)量安全跟蹤與管理

通過手機(jī)移動(dòng)端，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量安全等問題實(shí)時(shí)記錄，跟蹤與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量安全問題的記錄與追溯，達(dá)到協(xié)同作業(yè)提升效率的目的[4]。

6 BIM技術(shù)應(yīng)用展望

BIM技術(shù)是建筑業(yè)未來發(fā)展的方向，其可視化、聯(lián)動(dòng)化、信息化、協(xié)同化的特點(diǎn)，必將改變工程建設(shè)的傳統(tǒng)方式。目前在國家政策引導(dǎo)、市場競爭等因素的影響下，BIM技術(shù)必將得到越來越深入和廣泛的應(yīng)用，我們必須把握時(shí)機(jī)，與時(shí)俱進(jìn)，迎接新時(shí)代的到來。

通過陸運(yùn)河船閘工程應(yīng)用BIM技術(shù)的探索，鍛煉培養(yǎng)一支水利工程的BIM技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，專業(yè)水利工程建模團(tuán)隊(duì)，全面總結(jié)BIM在陸運(yùn)河船閘應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)成果，為以后在水利工程中推廣應(yīng)用BIM技術(shù)提供寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建成，王廣彬，等.BIM應(yīng)用·導(dǎo)論[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.3:3-4.

[2]倪江波，等.中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告[M].BIM深度應(yīng)用與發(fā)展.北京：中國城市出版社，2015.8:53-54.

[3]益埃畢教育.Revit2018/2017參數(shù)化從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2017.1：2-2.

[4]楊寶明.BIM改變建筑業(yè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社.2017.1：95-104.