港口碼頭施工模擬 BIM 技術應用探討

張穎 吉飛

摘要：隨著經(jīng)濟生產(chǎn)的不斷影響，在港口碼頭建設的過程當中有必要在施工技術手段上采取一定的科學合理的方法，保證港口碼頭在建設的過程當中符合設計要求以及預期使用壽命要求。現(xiàn)階段我國在港口碼頭建設的過程當中采用最多的就是BIM技術，利用該技術在建設之前通過整個建造過程的模擬，可以優(yōu)化優(yōu)化施工建設，保證港口碼頭建造工程的順利推進。本文通過某沿海城市港口建設闡述BIM技術的優(yōu)勢。

Abstract： With the continuous influence of economic production， it is necessary to adopt certain scientific and reasonable methods in the construction technology of port terminal construction to ensure that the port terminal meets the design requirements and expected service life requirements during the construction process. At present， BIM technology is widely usedin the construction of port terminals in China. Using this technology can optimize the construction process through the simulation of the entire construction process before construction， to ensure the smooth progress of the port terminal construction project. This paper illustrates the advantages of BIM technology through the construction of a coastal city port.

關鍵詞：港口建造;BIM技術;施工模擬

Key words： port construction;BIM technology;construction simulation

中圖分類號：U656.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）09-0078-04

0 ?引言

水上交通是我國商品與國際市場商品貿(mào)易發(fā)展了一種主要交通方式，它在我國的產(chǎn)品運輸體系中占據(jù)著非常重要的地位。大的貨輪在進行運輸以及停靠的過程當中所依靠的主要是港空碼頭設施。碼頭港口作為便于民間商業(yè)往來的主要的貨物集散與交易地點，主要建設在水流量比較大的大河邊或者是海邊。港口與碼頭自古以來就是各個國家主要的建設對象，也會社會經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物。

港口碼頭建設過程又不同于其他的陸地上建筑的建造特點。在建設港口與碼頭當中采用科學合理的建設技術，能夠在一定程度上保證或者是增加建筑的使用壽命。尤其是在建設的過程當中，對每一部分建造的流程把握，對工程的使用壽命以及建造成本是影響非常巨大的。在很多港口碼頭建設的過程當中，都是有把高柱和地基通過柱基連接在一起。利用上部結構對集裝箱進行釣魚。而柱基所承載的主要力就是集裝箱以及本身結構所獲取的重力。因此，一定要注重柱基質(zhì)量建設。為了避免在建設柱基的過程中出現(xiàn)問題，因此有必要采取BIM技術對整個建造過程進行模擬，以優(yōu)化實際當中的建造過程。

1 ?建設現(xiàn)狀

隨著我國國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，時代的不斷變遷，每一個國家都在結合自己的國情大力發(fā)展國內(nèi)經(jīng)濟。由于現(xiàn)在我國制定了相應的水上絲綢之路，碼頭和港口已經(jīng)成為我國現(xiàn)代化建設過程當中的一個重點方向。港口和碼頭作為水上運輸?shù)墓?jié)點，它承載著全球經(jīng)濟的穩(wěn)定運行，也是我國經(jīng)濟能夠與世界接軌的重要因素。為了保證我國國內(nèi)經(jīng)濟與國際經(jīng)濟聯(lián)系更加緊密，因此，有必要做好碼頭建設工作，保證碼頭和港口的質(zhì)量能夠達到使用和建設要求。一旦所建設的碼頭出現(xiàn)問題，可能會影響一個省份甚至一片地區(qū)的經(jīng)濟，所以有必要在港口建設的過程當中采取新的科學技術進行管控。

隨著實體經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)陸地運營已經(jīng)不能滿足于經(jīng)濟發(fā)展的需要，港口運輸才是整個實體經(jīng)濟發(fā)展的命門所在。從我國現(xiàn)有的碼頭與港口數(shù)量來看，我國的碼頭與港口數(shù)量正在爆炸性的增加，這足以說明我國在經(jīng)濟建設的過程當中對水上運輸?shù)目粗?，尤其表現(xiàn)在是對港口與碼頭建造的看中。

2 ?BIM技術特點

在碼頭建設過程當中所采用的BIM技術指的是建筑模擬技術。該技術是由CAD技術逐漸發(fā)展而產(chǎn)生的，但是它優(yōu)于CAD技術。BIM是指通過三維建模實現(xiàn)對工程管理、工程監(jiān)理、數(shù)字化加工、物業(yè)管理等功能。他相比與CAD技術而言更為先進，并且在協(xié)調(diào)可視化以及信息方面都具有強大的功能。在進行BIM技術模擬的過程當中，尤其是在參數(shù)設置的過程當中，要保證其設置的參數(shù)與實際情況是相符合的，并且是合理的，因為只有有效的參數(shù)才能對用戶在使用BIM技術方針的時候有幫助作用。在參數(shù)設置的過程當中，合理的參數(shù)能夠幫助在模擬的過程當中對整個建造流程進行優(yōu)化。在港口碼頭監(jiān)測的過程當中，采用BIM技術能夠在前期預先把一些風險避免掉，能夠為建筑企業(yè)的發(fā)展帶來一定的效益增長，保證整個碼頭建造工程的順利推進。

3 ?工程概況

為了更好地闡述BIM技術在碼頭于港口建設過程當中的優(yōu)勢，本文通過某沿海城市在建造碼頭于港口過程中的實際應用來對比，對BIM技術優(yōu)勢進行闡述。其設計要求是要建造兩個1000DWT單位級別的集裝箱箱港口泊位。4個1000DWT噸級在港口雜貨泊位，以及一個1000噸機DWT散貨泊位。這是港口建造過程中的主要技術要求，再配合一下相應的設備運行，就能很好的完成港口的調(diào)度工作。在進行港口建造過程當中還要考慮在下游設置一個1000DWT級別的雜貨泊位。在實際的建造過程當中所考慮的是采取2000DWT級別的的設計。在進行碼頭建造的過程當中，總的碼頭海岸線長為500米，7個泊位碼頭依次進行模擬建造。在保證海岸線總長要達到430米的基礎之上，還要預留一個泊位碼頭，保證海岸線長度是70米。

4 ?結構型式以及施工方法

4.1 結構型式

在采用BIM技術對碼頭建造進行模擬的過程當中，首先要確定的就是所采用的建筑結構。在港口工程過程當中通常作采用的是高框架結構。為了保證整個結構的穩(wěn)定性，因此有必要把多個排架設置在合理的地方。在選擇柱基的過程當中要根據(jù)其所要承受的最大承載力進行合理方式的建造選擇，并且要保證每一根排架都要有相應數(shù)量的柱基對其進行支撐。在保證質(zhì)量以及數(shù)量的基礎之上。還要保證各排架之間的距離要有相應的要求，在柱基上進行監(jiān)造過程當中，要保證每一層都具有相應的建設依靠，其中要求第一層應當為3.8米，第二層為11.8米，第三層為19.65米，第四層為21.00米。每一層之間的連接方式要根據(jù)科學的數(shù)字計算之后，選擇合理的連接方式保證總建造的柱基達到預期的設計要求。

4.2 嵌巖樁的施工方案設計

為了保證整個工程的施工質(zhì)量，地基做得好是一個重要影響部分。所以為了保證地基做的好，尤其要對嵌巖樁的施工部位進行詳細的分析與鉆研。在港口工程施工過程當中所采用的是318根直徑為1200mm的前沿朱。其中最主要的部分就是在保證嵌巖樁施工的過程當中一定要保證在水位上漲之前完工。若是要保證整個工程的順利進行，應當把53個排架一次排開，在兩個排架之間配置相應的設備對地基進行打孔作業(yè)，提高嵌巖樁的建設效率。

4.3 地基處理技術

在碼頭與港口施工的過程當中，首先要做好那就是對地基的處理。處理好地基是對整個工程質(zhì)量提供保證的關鍵一步。在碼頭與港口施工的過程當中有的地基土壤松軟，縫隙比較大，透水性比較強。通過對這部分地基松軟的地方進行墊壓或者是預壓都是比較合理的方法。墊壓通常采用了都是一些碎石，沙礁或者是煤渣作為墊層，它能夠提高地基的承載力，降低低級的沉降量。而預壓通常采用的是在需要建造的地基上，通過對土壤進行壓縮，排除土壤中的縫隙里面的空氣與水分，增大土壤的密度，保證土壤的承載能力。

4.4 施工結構組成

在港口碼頭施工的過程當中，其主要有以下兩部分組成，第一部分是碼頭工程的主體結構的施工部分，第二部分是碼頭建設的附屬設備施工部分。碼頭港口在建設與施工的過程當中，上部及下部的結構是其主體結構。上部結構及下部結構由于各個部分的使用功能不同，所以在施工的過程中也會有差別性的表現(xiàn)。由于上部設備在進行工作的過程當中會受到更大的承載力以及其本身的大的重力，所以通常會針對上部結構安裝相應的附屬設備。上部結構主要由高柱梁版，版式冒梁以及重力式碼頭胸墻等組成。下部結構主要是用來遮擋水土的侵入，下部結構在建設的過程當中的主要作用是承載上部總體的重力以及傳遞其承載的大的承載力。所以下部結構在施工的過程當中要注意到整體地基的處理，保證為上部結構提供一個穩(wěn)定的支撐。

4.5 預制塊體安裝技術

在港口碼頭建設的過程當中，有的時候由于交通受到限制或者是現(xiàn)場環(huán)境的影響，需要采取措施對需要建設的部分進行預制塊體的安裝，因此也就會涉及到預制塊體的安裝技術的控制。在進行預制塊體安裝的過程當中，主要包括以下幾個步驟：第一步就是對需要進行預制塊體使用的部分進行測量安裝。首先是根據(jù)相應的技術手段確定安裝基線，并且參照設計過程當中的安裝位置與控制點進行安裝。在進行安裝的過程中，可采取使用一些比較先進的設備比如說全站儀可以更加正確、高效的提高安裝效果。第二步就是安裝柵欄板，在柵欄板安裝的過程當中需要借用一些大型的起吊設備，并且在安裝的過程當中，可能需要潛水員配合起吊設備來共同完成作業(yè)。第三步就是安裝扭王字塊，在進行扭王字塊安裝的過程當中，要首先對扭王字塊的質(zhì)量進行檢查，不合格的扭王字塊堅決不能使用到工程安裝過程當中，不合格的有王字塊不僅為工程的質(zhì)量帶來重大的影響，而且還會在后期的使用過程當中危機港口人員的生命財產(chǎn)安全。同時，在安裝之前要對地基表面進行全面而詳細的檢查，并且保證地基表面沒有多余的雜物分布，只有做好了這些前提工作，才能進行扭王字塊的安裝。第四步就是高柱梁板的安裝，在安裝的過程當中要根據(jù)相應的安裝順序及安裝規(guī)則有序的完成施工，保證安裝的質(zhì)量符合設計要求。

4.6 質(zhì)量控制技術

在港口碼頭施工的過程當中最重要的一點就是要做好質(zhì)量控制工作。質(zhì)量控制主要體現(xiàn)在以下幾個方面;第一點就是在港口碼頭施工的過程當中設置好相應的參考物，工程上主要以導標和定位船作為主要參考。而導標又可以分成基床中心型和頂面坡肩型兩種類型。在定位船設置的時候主要把其設置在拋石位置，以保證定位船的設定位置沒有回淤或者回淤量很少。一般工程認為當回淤量達到25cm的時候就要采取措施進行清理。第二點就是拋石，在進行真正拋石作業(yè)之前要進行拋石試驗。正規(guī)的拋石作業(yè)在拋石的過程當中要選擇的石頭粗細搭配合理，底部可采用較為粗大的石頭作為主要材料，在離水面較近的位置采取較細的石頭作為主要材料。第三點就是夯實作業(yè)，在正規(guī)夯實作業(yè)之前也要采取相應的試驗措施。在正規(guī)夯實作業(yè)的時候，為了避免夯實作業(yè)的質(zhì)量出現(xiàn)問題，可以采取兩次或者是三次夯實作業(yè)。在夯實作業(yè)的過程當中，要保證基床表面的平整度，避免出現(xiàn)局部凸起或者是漏夯的部位。在夯實工作完成以后采取措施對作業(yè)面進行復查，復查主要的方式就是復夯，當復夯的下降量超出5cm的時候就要使用水準儀測量，如果使用水準儀之后其沉降量不超過300mm則不需要補夯，若果超過300mm，這時就要補夯。第四點就是補夯，補夯的主要作用是為了滿足設計以及施工要求，保證作業(yè)面達到作業(yè)標準，為后續(xù)施工提供基礎。

5 ?BIM 技術在港口碼頭施工中的應用

5.1 編碼標準

在使用BIM技術進行模擬的過程當中，若是想要保證BIM技術能夠得到有效的應用。在進行編碼的時候，應當保證整個工作的規(guī)范性以及完整性。除此之外，還要保證編碼之外的工作都是按照相應的規(guī)范要求來完成的。各個建筑部分在進行屬性賦值的過程當中，要根據(jù)相應建筑的材料特點進行合理的賦值。構建的信息要通過相應的存儲器保存下來，以便于進行相應的合理的調(diào)整。其次，在編碼的過程當中要采用專業(yè)的編碼軟件，在使用編碼軟件的過程當中，要根據(jù)具體的，外部環(huán)境進行合理的選擇。

5.2 劃分模型

采用BIM技術模型模擬之前要對整個模型進行不同區(qū)塊兒的劃分。在對模型劃分完成的過程當中，首要做的就是對各個部分進行名稱的寫入。在名稱寫入的過程當中，要根據(jù)項目名稱以及各個部位的材料屬性進行定位，保證在名稱以及材料屬性寫入的過程當中不會出現(xiàn)重復的現(xiàn)象。

5.3 BIM模型應用效果

再利用BIM技術進行模型效果建設的過程當中需要使用專業(yè)的軟件把效果圖導入到模型當中。根據(jù)最初的設計意圖對模型進行修改，其主要的修改方向就是在搭建三維模型的過程當中，三維效果圖能夠直觀的反映出建造模型過程當中所存在的一些不合理或者不恰當?shù)牡胤剑瑢Σ缓侠淼牟糠诌M行剔除與修正。此外，三維模型能夠清晰表達自己的建造意圖，并且在后期進行建造的過程當中可以根據(jù)三維模型對此，在建造的工程中進行監(jiān)督對比的。

5.4 模型檢查

在完成BIM技術模型導入之后，可以通過相應的模塊兒進行整個模型的檢查。在檢查的過程當中，可以通過漫游的方式更直接直觀的對整個模型的三維部分都進行檢查。通過碰撞檢查的方式對整個模型中的關鍵的長寬高以及相應的比例進行檢查。同時還可以對整個建筑的協(xié)調(diào)性進行檢查。在對模型進行碰撞檢查過程中，設計人員可以通過各個部位的碰撞，然后發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，通過設置相應的約束關系，對整個模型出現(xiàn)問題的地方進行相應的優(yōu)化。

6 ?施工過程的技術難點與解決措施

6.1 基槽回淤與處理

在碼頭港口施工的過程當中基槽回淤是最為常見的問題。因此，為了避免出現(xiàn)基槽回淤，在施工的過程當中有必要采取措施派出專業(yè)人員負責基槽的挖掘。在選擇挖掘船只的過程中，要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體環(huán)境以及所探測的海底巖石結構選擇合適的挖掘船只。除此之外，在施工以及監(jiān)理的過程中要認真履行合同中的要求完成自己的工作，在最大程度上避免基槽回淤。

6.2 結構滑移和沉降處理措施

在港口碼頭建設的過程當中，由于建設面積相比于一般的工程比較大，所以就會使得各個構建的結構較大，所以，一旦在填筑的時候由于施工的錯誤性或者是其他原因，很有可能導致整體結構出現(xiàn)滑移或者是大幅度的沉降。造成這種問題的原因之一可能是夯實作業(yè)引起的，所以在前期要做好夯實工作。另外一種原因可能是回填作業(yè)的問題，為了妥善的避免和解決這種問題，在實際施工的工程中要在施工部位覆蓋材料。

6.3 漏沙處理措施

傳統(tǒng)的施工技術雖然比較成熟，但是繁瑣又耗時并且工程造價又是極其昂貴的，所以不適應現(xiàn)階段社會發(fā)展的需要。由于當前建筑所采用的大多是鋼筋混凝土的框架結構，工程量是非常巨大的，也就難以避免在混凝土當中出現(xiàn)間隙，從而產(chǎn)生漏沙的問題，故在港口碼頭建設的過程當中，應當以土工織物作為施工材料，采取最好的措施表面出現(xiàn)漏沙缺陷。

7 ?結論

隨著我國國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的港口建造日趨火熱，隨著新技術的產(chǎn)生BIM技術已經(jīng)成為當前港口建造過程當中所采用的一種主流技術。BIM技術既能幫助整個建造流程展現(xiàn)出可視化，而且還可以對一些不合理的設計部分進行提出修改。在碼頭與港口見長的過程當中，首先采用BIM技術對整個工程進行模擬，能夠保證在建造過程當中，整個建造工程流程能夠根據(jù)相應的建造順序有力的推進。保證整個工程的順利進行。

參考文獻：

[1]翟世鴻，陳富強，黃睿奕，管昌生，肖敏.港口碼頭施工模擬BIM技術應用研究[J].湖南城市學院學報（自然科學版），2015（02）.

[2]畢磊，于水，丁瓊，蘆志強.基于5D-BIM的高樁碼頭工程施工進度-成本實時控制[J].水運工程，2017（03）.

[3]劉志明，劉輝.BIM技術在提高水利水電工程建設現(xiàn)代化水平中的探討[J].水利規(guī)劃與設計，2018（02）.

[4]陳俊浩.BIM技術在高速公路建設中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（11）.

[5]周明利.BIM技術在橋梁施工中的應用分析[J].工程建設與設計，2016（16）.

[6]周紅波，汪再軍.BIM技術在既有橋梁運維管理中的應用[J].建筑經(jīng)濟，2016（12）.

[7]李鋼.試論BIM在市政道路設計中的應用[J].建材與裝飾，2016（41）.

[8]陳兵，易侃，班鵬，王斐，高云杰.基于BIM技術的橋梁工程半智能化施工管理輔助系統(tǒng)[J].城市住宅，2016（11）.

[9]馬志華，柏平，戴航，章世祥，李成濤.BIM技術在橋梁養(yǎng)護中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2016（12）.

[10]郝浩.基于BIM的橋梁檢測與安全評估系統(tǒng)研究[J].自動化與儀器儀表，2016（12）.