淺談BIM技術在水運工程中的運用

謝金華 湖南省交通建設工程監(jiān)理有限公司

BIM的英文全名稱是Building Information Modeling，也就是人們經(jīng)常所說的建筑信息模型，它主要通過借助數(shù)字化技術來驅(qū)動形成工程三維模型。該模型中所蘊含的相關建筑信息一般有著一定的可視性、結構性和關聯(lián)性，因此，這些信息常?？梢造`活用于工程建設的各個階段當中，而這也是BIM技術優(yōu)勢能夠充分發(fā)揮出來的重要保障。

1.BIM技術的特點

現(xiàn)如今，各行業(yè)領域?qū)τ贐IM技術的應用已經(jīng)逐漸得到了完善，尤其是該項技術的工作理念、生產(chǎn)方式得到了巨大變革，所以在這個行業(yè)競爭如此激烈的背景下，水運建設行業(yè)如果想要緊跟社會時代的發(fā)展，就必須要不斷突破BIM技術在工程項目中的應用。近些年來，國內(nèi)水運建設行業(yè)的各大專業(yè)人士已經(jīng)逐漸開始著手探索BIM技術在水運工程中的有效運用，旨在更好地突破水運項目設計與施工中的問題和瓶頸。雖然BIM技術理念的初步提出大約是在上世紀七八十年代，但是隨著社會時代的不斷發(fā)展與進步，這項技術已然成為了一種可以充分融合數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術等各項高端專業(yè)現(xiàn)代化技術的戰(zhàn)略性管理技術，以便更好地促進行業(yè)領域的綜合發(fā)展。通過對BIM技術的實踐應用和深入分析，可以發(fā)現(xiàn)BIM技術的特點主要表現(xiàn)為以下三個方面：

（1）可視化。BIM技術的可視化特點一般主要表現(xiàn)在工程項目中的設計階段，并且這項技術在其中還發(fā)揮著重要的輔助作用，不僅可以幫助相關工作人員進行工程項目模型的設計，同時還能輔助人們及時了解并診斷模型設計中存在的問題缺陷。操作人員一般可以通過綜合應用BIM技術，將傳統(tǒng)的二維工程設計圖紙立體化，以三維實物的形式將圖紙呈現(xiàn)出來，所以這也就大大提升了工程圖紙的合理性和科學性。

（2）模擬性。BIM技術中所呈現(xiàn)的仿真性能特征，通常也是在建筑工程中的設計階段時才能看到，其仿真功能特征往往可以很好的協(xié)助有關設計人員初步認識和掌握項目建造過程中的關鍵技術難點以及重大安全隱患問題，并且還能夠及時了解到項目竣工后的實際應用狀況以及技術變化趨勢。所以，從這一層面考慮，利用BIM技術的模擬功能更有助于施工單位對各類工程中出現(xiàn)的重大安全隱患問題的管理與防范，并全面維護工程的安全。

（3）協(xié)調(diào)性。BIM技術的協(xié)調(diào)性功能通?？梢杂糜诠こ添椖拷ㄔO與管理的各方面工作當中，以水運工程建設等大型項目建設為例，這類項目一般都會有多個組織與管理部門，所以只有充分保障各部門之間始終維持良好的合作關系，才能將每個部門的職責真正發(fā)揮出來。也正是因為BIM這項技術有著較強的協(xié)調(diào)性，所以才為解決工程單位的組織管理、利益協(xié)調(diào)等問題提供有效依靠。

2.BIM技術在水運工程中的具體應用

2.1 BIM技術在設計階段中的應用

將BIM技術應用于水運工程的設計階段中，可以大大突破傳統(tǒng)的二維圖紙設計模式，能將平面圖紙的設計理念轉變成為三維模型設計理念，并通過投影演示的方式為決策方直觀地呈現(xiàn)出工程項目的實景設計方案，更有利于滿足客戶的要求。畢竟作為水運工程的決策者大多都是行政領導者，他們并不像專業(yè)技術人員可以有效理解平面設計圖紙，所以還需要通過借助立體模型來直觀感受作業(yè)設計。這樣一來，水運工程的后期變更就會得到明顯減少，不僅能節(jié)約費用和工期，還能讓整個工程項目的投資更加合理化。

（1）勘察?？睖y工作的實施已成為對水運工程進行的主要準備工作內(nèi)容，有關技術人員往往能夠經(jīng)過科學的實地勘查和檢測，進而了解更為真實、較為全面的工地及周邊建筑環(huán)境、地貌等信息，以便于最大限度地在施工過程中避免安全隱患方面的問題。由于BIM技術在水運施工中的高效運用，不但大大減少了傳統(tǒng)地質(zhì)勘測方法中信息掌握不全、工作效率低、準確性差等問題發(fā)生的頻率，同時還進一步提升了數(shù)據(jù)的利用率，并成功優(yōu)化了數(shù)據(jù)收集與錄入方式，最終形成更直觀具體的設計圖紙供施工單位參考，從而為項目施工的前期準備工作提供了充分保障。

（2）地形測繪。地形測繪可以說是水運工程項目實施過程中的一個重要階段，同時更是施工單位深入分析地質(zhì)條件、初步制定具體施工方案的關鍵階段，可見這項作業(yè)實施的重要性。與傳統(tǒng)的人工繪制地形圖紙相比，施工單位通過借助BIM技術并輔之以GPS、GIS等現(xiàn)代化技術手段，往往可以大大提升地形測繪的工作效率與質(zhì)量，從而保證水運工程各項作業(yè)的順利進行。一般情況下，以BIM技術為支撐所呈現(xiàn)的全方位三維立體設計圖，可以真正做到將施工現(xiàn)場的地形特點及其變化情況全面地反映出來（如圖1），而這也可以為項目的設計與操作人員修正、優(yōu)化工程模型提供巨大便利。

圖1 BIM技術下三維立體設計圖

（3）地場設計。在水運工程各項作業(yè)實施的過程中，地場的設計通常會出現(xiàn)在陸域形成、基坑開挖等施工環(huán)節(jié)，以便更好地展開整體的規(guī)劃設計工作。在地場設計的過程中，一般都會需要相關工作人員深入分析大量的地層信息情況、地質(zhì)結構的分布情況，面對如此龐大的工作量和復雜的數(shù)據(jù)運算，這無疑是給設計人員增加了巨大壓力。但是，如果設計人員可以借助BIM技術將與模型有關的地質(zhì)信息調(diào)取出來，就能夠大大簡化相關人員對數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計、計算和搜集等工作。除此之外，如今絕大多數(shù)建設企業(yè)在具體作業(yè)施工的過程中都會應用大量的自動化機械設備，可見從這一角度來看，對數(shù)據(jù)的智能化開發(fā)與運用就成為今后能夠保障建設領域可持續(xù)發(fā)展的主流趨勢。而BIM技術一般可以很好地對數(shù)據(jù)信息、關鍵參數(shù)等內(nèi)容進行智能化管理與計算，只要工作人員掌握并熟練應用這些設備，就能更好地實現(xiàn)工作系統(tǒng)的智能化控制與管理。

2.2 BIM技術在施工階段中的應用

在水運工程的施工階段應用BIM技術，能夠最大程度地將項目設計的意圖，以模型還原并真實地呈現(xiàn)出來，同時還能夠比較精準地計算出工程數(shù)量，最大限度地實現(xiàn)各項資源的科學控制和管理，從而為水運工程建設過程中施工方案的編寫提供可行性幫助。例如，針對水運船閘項目，閘首比較復雜的內(nèi)部結構體時（如圖2），如果通過借助BIM技術將其生成模型，非常直觀清晰明了地呈現(xiàn)給施工班組，完成施工技術交底，這樣能夠極大地減少施工過程質(zhì)量偏差發(fā)生。同樣地，在進行船閘深基坑作業(yè)時，如果出現(xiàn)了因地質(zhì)變化導致承載力難以充分滿足設計要求的情況時，工作人員便可以通過借助BIM技術對三維立體模型展開結構分析，并模擬施工現(xiàn)場情況，獲得新的變更設計參數(shù)，從而可以比較切合實際地得出相關變更方案。

圖2 水運工程閘首內(nèi)部結構

（1）高樁碼頭及堆場港口工程項目。由前沿碼頭與堆場組成的大型水運項目，它涉及了水工土建專業(yè)、機電專業(yè)、強弱電及通訊專業(yè)、給排水及消防管道專業(yè)、房屋建筑工程等專業(yè)內(nèi)容。在一個項目中，這些專業(yè)之間既相對獨立又彼此聯(lián)系密切，而傳統(tǒng)的施工管理往往注重獨立性，怱視了專業(yè)之間的相關性，這樣造成了一些不必要的工程質(zhì)量偏差和事后返工浪費現(xiàn)象。例如，在高樁碼頭水工土建施工過程中，怱視了機電設備的預埋件安裝位置或者安裝質(zhì)量，就給后期機電工程安裝帶來較大的困難，有的甚至不得不返工或者變更設計。如果在施工管理階段，承包單位技術人員應用BIM技術將各專業(yè)設計內(nèi)容統(tǒng)一起來，還原成三維模型，全面實行數(shù)字化、信息化管理，并將之實施到施工過程中去，這樣就突破了水運工程項目建設傳統(tǒng)管理模式，即將不同工種、不同專業(yè)內(nèi)容在作業(yè)過程中協(xié)調(diào)起來，實現(xiàn)資源信息共享，并且通過可視化模型，展現(xiàn)給相關專業(yè)施工班組，從而大大地減少工程質(zhì)量問題，而且能夠有效地預防不同專業(yè)之間施工矛盾問題發(fā)生。

其次，對于高樁碼頭大型柱、梁、板施工，配筋較多較密集，加上機電工程在梁板上預埋件也較多，于是容易在柱、梁、板交接處，產(chǎn)生鋼筋與鋼筋之間，或者鋼筋與預埋鐵件之間碰撞沖突問題，導致實際施工無法進行。這時可以運用BIM技術，事先對鋼筋安裝模型放樣進行調(diào)整，來解決這種設計沒有考慮到的問題。同理對于堆場施工，經(jīng)常出現(xiàn)給排水管道與消防、污水管道及其他設備管道之間發(fā)生類似交叉沖突問題，都可以借助BIM技術模擬施工情景，事先進行排查并加以解決。對于堆場大型場橋集裝箱吊裝設備，也可以事先運用BIM技術生成三維模型，模擬現(xiàn)場情況，進行演示以確定設計安裝參數(shù)、實際運行參數(shù)是否滿足要求，這樣可以防止大型設備在實際安裝施工過程中，出現(xiàn)與設計意圖相差的問題，從而杜絕了設計變更，也確保了工程質(zhì)量與進度。至于堆場建設中的大型倉庫、候工樓等房屋建筑工程，應用BIM技術，就更能夠充分彌補水運行業(yè)施工管理在建筑領域中的不足之處。

（2）船閘工程項目。船閘工程施工幾乎都是處于狹窄的深基坑高邊坡地帶，而且混凝土澆筑量很大，高空作業(yè)量多。在這種工作面有限的情況下，既要確保施工材料運輸?shù)缆钒踩〞?，又要確保高空安全作業(yè)，還要設置臨時材料、機械設備堆放場地，這對施工組織設計提出了較高的要求，傳統(tǒng)的施工管理者只能依照平面圖結合一些設計數(shù)據(jù)，得出一個想象空間，然后進行布置，而且在技術交底過程中，難免有模糊不清的地方，往往實施起來會產(chǎn)生較大偏差，甚至對施工進展造成一定的損失。此時，在施工準備工作階段，我們可以運用BIM技術將整個船閘工程還原成三維模型，然后根據(jù)施工技術方案，結合設計參數(shù)在原有模型上布置施工作業(yè)面及其設備、材料堆放場地、施工運輸?shù)缆返取＿@樣不僅直觀、形象，而且定位較準確，實施起來偏差少，給施工班組交底清析明了。

其次，在船閘大體積混凝土施工時，為了防止溫度裂紋產(chǎn)生，需根據(jù)施工技術方案要求分段分層分塊劃分澆筑塊。此時，工程技術人員可以應用BIM技術在建好的船閘工程三維模型上，利用設計參數(shù)進行相應的測算劃分并標記好。工程技術人員根據(jù)現(xiàn)場施工完成情況與之建立相應施工數(shù)據(jù)對應關系，這樣不僅達到了施工進度準確跟蹤的目的，而且為后期工程質(zhì)量責任塑源提供了非常便利的途經(jīng)。另外，運用BIM技術通過模擬閘門等機電設備定位情況，對于實際施工當中準確安裝預埋鐵件及排查設備就位相關空間參數(shù)是否滿足要求，發(fā)揮重要作用，避免不必要的質(zhì)量問題發(fā)生。

3.結語

總之，人們?nèi)缃駥IM技術的研究和應用越來越深入，并對我國水運工程項目的建設與管理帶來了強有力的技術保障和幫助，因此，這就需要相關工作人員必須致力于學習BIM技術的靈活運用，以便更好地控制水運工程項目建設的質(zhì)量和作業(yè)成本。