BIM技術(shù)在河套灌區(qū)水利工程全生命周期的應(yīng)用

吉仁古日巴，張 亮

（內(nèi)蒙古新禹水利水電工程建設(shè)有限公司，015000，巴彥淖爾）

一、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是工程建設(shè)行業(yè) （設(shè)計—施工—運營）建設(shè)全過程的技術(shù)革命。二維CAD圖紙是當前建設(shè)生產(chǎn)過程中最重要的信息媒介，將各專業(yè)產(chǎn)品信息分割成平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖，每份圖紙只是整體建設(shè)工程的孤立表達，限制了參建人員對建筑產(chǎn)品信息的理解和把握，也是造成產(chǎn)品信息錯誤的根源。

BIM技術(shù)能夠使各參建單位利用同一平臺協(xié)同作業(yè)，BIM模型中包含的建筑信息都是可運算的數(shù)字化信息，前一階段組織完成的成果可以直接被后續(xù)組織利用，保證信息在不同階段無縫傳遞，隨著建設(shè)階段的推進，BIM模型中包含的信息將越來越豐富。從21世紀初引入國內(nèi)開始，BIM技術(shù)已經(jīng)在南水北調(diào)工程和一些大型水電站中得到應(yīng)用，為項目工程管理帶來了諸多便利。

1.BIM技術(shù)的主要特點

①可視化設(shè)計。利用BIM軟件設(shè)計出的效果圖、三維模型、渲染等成果，可以讓各參建方對項目本身有深度直觀的了解。

②參數(shù)化設(shè)計。將各規(guī)格尺寸數(shù)據(jù)或性能曲線等參數(shù)賦予到族文件中，通過參數(shù)調(diào)整，進行建筑構(gòu)件尺寸改變和性能比較，可選擇更優(yōu)化的設(shè)計方案。

③關(guān)聯(lián)修改設(shè)計。BIM模型的參數(shù)聯(lián)動特性，使得模型與模型、模型與視圖、模型與統(tǒng)計數(shù)據(jù)之間始終保持關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)一處修改處處更新，大大提高設(shè)計和修改效率。

④協(xié)同設(shè)計。不同專業(yè)的設(shè)計人員可以基于相同的BlM設(shè)計平臺協(xié)同作業(yè)，碰撞檢査、實時校審，及時解決各種錯漏碰缺，提高設(shè)計質(zhì)量。

⑤三維設(shè)計交付。BIM模型不僅可以生產(chǎn)高質(zhì)量的二維施工圖紙，而且可以提供全套BIM設(shè)計及瀏覽模型的三維設(shè)計交付。

⑥遠程與移動平臺工作。各參建方可以在同一平臺上實現(xiàn)項目實時管理，便于項目問題及時處理。

2.BIM技術(shù)發(fā)展趨勢

國家相關(guān)部門近年先后發(fā)布了多條關(guān)于BIM技術(shù)的相關(guān)規(guī)范，各地為積極推廣建筑項目使用BIM技術(shù)也相繼出臺了多種政策，推動其在國內(nèi)迅速發(fā)展。如上海市建管委規(guī)定使用BIM技術(shù)設(shè)計、施工的房屋建筑工程，每平方米補償20元。BIM技術(shù)在3D設(shè)計模型的基礎(chǔ)增加施工進度 （4DTime）及成本（5D－Cost），可以節(jié)省建造成本、節(jié)約項目建設(shè)時間、提高項目質(zhì)量、降低決策分險、提高投資效益。

二、BIM技術(shù)在河套灌區(qū)水利工程全生命周期的應(yīng)用

1.河套灌區(qū)概況

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是我國著名的特大型灌區(qū)和亞洲最大的一首制自流引水灌區(qū)。黃河流經(jīng)灌區(qū)南部邊緣345 km，灌區(qū)引黃灌溉條件便利，年均引黃用水量約48億m3左右，完成了315 萬畝（1 畝=1/15 hm2，下同）農(nóng)田配套，形成了比較完善的灌排配套工程體系。1998—2018年間，河套灌區(qū)僅節(jié)水改造工程就投資約37億元，由于國家對灌區(qū)改造工程的投資力度大，工程項目建設(shè)內(nèi)容多，為了更加科學(xué)地管理工程、避免資金浪費，參建各方積極利用BIM技術(shù)協(xié)調(diào)工作，解決工程項目全生命周期內(nèi)遇到的所有項目建設(shè)問題。

2.BIM技術(shù)在可行性研究階段的應(yīng)用

因河套灌區(qū)新建改建均為小型農(nóng)田水利工程，大多工程項目在可行性研究階段主要考慮建筑物的實用性及工程效益等因素，但也有一些工程規(guī)模較大的樞紐工程如干渠節(jié)制閘樞紐、泵站工程等，在其可研階段需進行選址論證。設(shè)計人員將現(xiàn)場測取的水文地質(zhì)資料轉(zhuǎn)入Civil 3D軟件，快速生成地質(zhì)模型，經(jīng)過承載力計算，可以直觀地幫助設(shè)計人員分析地基強度及穩(wěn)定性，從而進行正確選址。

3.BIM技術(shù)在初步設(shè)計階段的應(yīng)用

河套灌區(qū)每年都會有數(shù)億元的小型水利工程投資改造項目，這其中包括渠道、溝道整治工程，建筑物改造重建工程，房屋維修重建工程及生物護堤工程等。工程項目種類多、分部地域廣，所以在勘察設(shè)計階段需要投入大量人力，并且在設(shè)計階段容易出現(xiàn)大量建筑物尺寸型式與現(xiàn)場不符的情況，導(dǎo)致后續(xù)工程變更量大，延誤工期。

河套灌區(qū)每年改造的建筑物工程、渠道、溝道工程結(jié)構(gòu)類型少、數(shù)量多，不同工程之間僅在規(guī)模尺寸方面有變化，可以利用BIM參數(shù)化設(shè)計快速完成建模。測量人員進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，不同專業(yè)設(shè)計人員使用Revit建立起參數(shù)化族庫。在設(shè)計建模時，根據(jù)現(xiàn)場渠道情況對每個部位構(gòu)件選擇適合參數(shù)，快速組成三維模型，提高了設(shè)計效率，大大減少后期工程變更，從而避免了浪費；三維模型可以實時生成平面圖、立面圖等視圖，而且可以實現(xiàn)一處修改、處處更新。

河套灌區(qū)每年均會改造新建數(shù)十座提水泵站工程，提水泵站涉及土建工程、金屬結(jié)構(gòu)工程、機電工程、電力工程等多個專業(yè)，現(xiàn)場管路、管線布置錯綜復(fù)雜，容易出現(xiàn)專業(yè)交叉碰撞問題。各專業(yè)設(shè)計人員分專業(yè)自行設(shè)計完成后，在Navisworks中進行多專業(yè)模型合并，利用碰撞檢查工具可及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計工作的錯漏缺失之處，從而優(yōu)化設(shè)計成果，對一些重要復(fù)雜的部位，可直接生成三維效果圖，方便現(xiàn)場施工人員直觀了解。

為了提高各灌域管理局下屬管理所、段生活水平，每年要進行一批管理所、段房屋改建新建。按照常規(guī)CAD二維設(shè)計完成后，在與各使用單位溝通設(shè)計成果時，管理人員無法直觀體會，在施工過程或建成以后會達不到預(yù)期效果。使用Revit建筑工程建模，模型可精細表達房屋各部位結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等所有信息，管理人員可完全了解整個房屋工程的所有信息，提高溝通效率和房屋的實用性。

4.BIM技術(shù)在投標階段的應(yīng)用

投標文件直接反映投標單位建設(shè)水平、管理能力、人員情況等綜合實力，所以投標文件制作水平直接影響投標競爭力及能否中標。投標文件中的技術(shù)部分又是投標競爭取勝的核心，如果按常規(guī)編寫方法會顯得長篇大論、沒有突出點，評標專家很難把握得分點。

投標企業(yè)BIM小組通過招標文件提供二維圖紙進行建模，按施工工藝建立多個模型，可以直觀表達復(fù)雜的施工工藝、節(jié)點工程的施工方法。在施工現(xiàn)場布置及安全文明施工方面，同樣可利用軟件進行布置，使評標專家非常容易了解施工方案是否合理及公司的施工技術(shù)管理能力，提高企業(yè)中標率。投標活動如果支持視頻格式，使用漫游技術(shù)可將整個施工過程及施工重難點工程利用視頻形式展現(xiàn)在評標委員會面前，使專家們更加順暢、真實地感受投標人的施工管理模式。在河套灌區(qū)節(jié)水改造工程2017年項目（四）施工標段投標時，由于使用BIM三維建模詳細展示了施工工藝及方案，得到了評標專家的認可。

5.BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

施工階段是工程項目全生命周期最重要的階段之一，也是工程項目參與單位最多的階段。每年改造的小型水利工程數(shù)量多，分布非常廣，坐落在整個河套灌區(qū)地域內(nèi)。建管單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位人員有限，建筑物的工序很難做到一一跟蹤檢查，現(xiàn)場發(fā)生社會矛盾或工程變更無法及時解決，造成工期延長。BIM工作平臺可以讓參建各方在同一個平臺上協(xié)同工作，參建各方可隨時登錄平臺檢查了解項目工程施工情況，可任意調(diào)取每個建筑物施工進度與施工質(zhì)量檢查驗收情況。施工現(xiàn)場遇到問題可實時反映給各參建方，參建方收到問題報告后可及時在平臺上作出反饋，提出自己的意見，使項目管理工作更精細、協(xié)調(diào)、順暢，確保所有建筑工程都在受控范圍之內(nèi)。

對一些施工技術(shù)要求高、工藝復(fù)雜的部位，項目部在施工人員進場后可利用BIM三維模型進行展示，使安全教育和技術(shù)交底更直觀明了?？蓪⑺惺┕し桨?、安全技術(shù)操作規(guī)程、安全應(yīng)急救援預(yù)案等文件制作成二維碼，在項目部安裝掃描學(xué)習(xí)平臺，施工人員可以隨時進行自主學(xué)習(xí)，以便深刻認識各施工方案及現(xiàn)場安全注意事項，確保工程施工安全和質(zhì)量。

灌區(qū)農(nóng)作物灌溉制度直接制約著水利工程施工工期，要求施工單位必須控制節(jié)點工程完工時間。BIM技術(shù)軟件可以在施工前進行施工模擬，調(diào)節(jié)施工工序，合理安排材料設(shè)備進場時間，確保工程在規(guī)定時間內(nèi)完成。

施工資料是記錄工程數(shù)據(jù)和全面反映施工過程的關(guān)鍵文件，各單位質(zhì)檢人員可利用移動設(shè)備在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)測量，將所有記錄數(shù)據(jù)實時傳至平臺，參建各方可在平臺上進行審核及簽證，如發(fā)現(xiàn)某項數(shù)據(jù)偏離規(guī)范允許范圍，可及時通知施工單位進行整改，確保施工資料的真實有效。

6.BIM技術(shù)在運行管理階段應(yīng)用

工程移交時，雖然施工單位向運行管理單位提交紙質(zhì)資料，但在工程或設(shè)備運行過程中需要維修、檢修時，管理人員很難查找到原始數(shù)據(jù)，造成運行管理的不便和資金的增加。利用BIM技術(shù)管理的工程項目，運行管理單位可另外得到一套完成的BIM模型圖，模型內(nèi)包括每個構(gòu)件的詳細信息和原始記錄，管理人員可以隨時調(diào)閱任何一個建筑部位的信息，為工程后續(xù)檢修提供可靠數(shù)據(jù)。

三、結(jié) 語

BIM技術(shù)可以有效提高項目管理水平、縮短工程項目建設(shè)工期、節(jié)省項目投資，節(jié)約原材料，降低能耗，踐行綠色施工理念。隨著水利工程項目管理的精細化以及對建筑信息數(shù)據(jù)的需求不斷增加，BIM技術(shù)必然會被越來越多的企業(yè)認可，關(guān)于BIM技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用規(guī)范也在逐漸頒發(fā)，越來越多的工程項目會選用BIM技術(shù)進行管理。

為了使BIM技術(shù)在河套灌區(qū)水利工程中得到更廣泛的應(yīng)用推廣，首先需要各業(yè)主單位認識到BIM技術(shù)的優(yōu)越性，逐步推動其他參建單位了解應(yīng)用該項技術(shù)，培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，逐步建立各單位的BIM管理小組，形成各單位協(xié)同工作。