淺談BIM 建模技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

余方方 朱宏松

一、概述

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑行業(yè)十項新技術(shù)》以及相關(guān)政策的要求，目前水利行業(yè)大力推行BIM 建模技術(shù)在水利工程項目中的應(yīng)用，根據(jù)項目的特點，針對整個項目采取全模型的創(chuàng)建，優(yōu)化施工方案，開展重難點施工分析。施工過程中從可視化施工、預(yù)制產(chǎn)品加工、現(xiàn)場施工控制等方面入手，通過BIM 技術(shù)分別創(chuàng)建建筑施工、結(jié)構(gòu)施工安裝、金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電MEP 模型，并對施工過程中的幾種關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)性組合，發(fā)現(xiàn)它們相互之間的沖突關(guān)系，及時優(yōu)化實施方案。

二、現(xiàn)場布置方案調(diào)整

通過BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑模型以及施工場地模型，并將項目周圍情況及現(xiàn)場的施工環(huán)境以數(shù)據(jù)信息的形式銜接到BIM 模型中，創(chuàng)建三維立體的施工現(xiàn)場場地平面布置。按照工程總進(jìn)度計劃，能夠形象直觀地模擬出各個過程和階段的現(xiàn)場情況，靈活地布置現(xiàn)場施工平面圖，實現(xiàn)現(xiàn)場平面布置經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)便捷、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。針對施工現(xiàn)場中的臨時設(shè)施、生產(chǎn)加工區(qū)域、設(shè)備安裝，通過3D 模型的建立，以動態(tài)的方式進(jìn)行可視化布局，優(yōu)化施工場地布置方案，同時能充分發(fā)揮施工現(xiàn)場設(shè)施的能力，節(jié)約用地，減少環(huán)境破壞，減少運(yùn)輸及材料二次搬運(yùn)成本。

三、施工模擬

施工時創(chuàng)建各項施工措施BIM 技術(shù)模型，能夠更形象直觀地模擬各個階段的施工過程和施工工藝，將幾種施工技術(shù)及工藝方案進(jìn)行可行性比較，選取最優(yōu)施工方案，合理配置資源，加快施工進(jìn)度。

（一）高支模施工模擬

利用BIM 模型多維度可視化的特性，對施工方案進(jìn)行模擬。項目各部門可利用BIM 模型進(jìn)行討論，調(diào)整方案，最終確定最優(yōu)的施工方案。精準(zhǔn)的模型也可以作為模板支設(shè)樣板，對高支模施工進(jìn)行引導(dǎo)。

（二）腳手架搭設(shè)施工模擬

利用BIM 技術(shù)模擬腳手架搭設(shè)，調(diào)整腳手架的搭設(shè)方案，指導(dǎo)材料用量計算、搭設(shè)過程可視化交底等各個環(huán)節(jié)，為施工過程中的材料、技術(shù)、質(zhì)量、安全提供數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐，減少返工，提高了現(xiàn)場施工效率。

（三）復(fù)雜鋼筋節(jié)點施工模擬

對復(fù)雜鋼筋節(jié)點進(jìn)行精確翻樣，可根據(jù)項目需要，對復(fù)雜節(jié)點進(jìn)行綜合優(yōu)化，保證施工的可行性，提升鋼筋綁扎質(zhì)量。

（四）放線方案的優(yōu)化

對于大型設(shè)備的安裝可通過BIM 模型創(chuàng)建、進(jìn)行可視化的布局，編制設(shè)備安裝放線方案，進(jìn)一步準(zhǔn)確確定安裝的放線位置。

四、虛擬建造預(yù)制加工

應(yīng)國家關(guān)于對裝配式建筑的發(fā)展要求，倡導(dǎo)綠色施工，通過BIM 技術(shù)進(jìn)行虛擬建造，研討及把控預(yù)制工廠、現(xiàn)場組裝拼裝建造的可能性?，F(xiàn)如今預(yù)制加工面臨的最大問題不在于工廠的加工能力，而在于預(yù)制構(gòu)件的下料及現(xiàn)場的安裝階段。在施工的過程中完成優(yōu)化施工方案、深化設(shè)計之后，將模型構(gòu)件按照廠家產(chǎn)品庫要求進(jìn)行分段處理，生成裝配式圖紙后交付廠家進(jìn)行生產(chǎn)。

五、掃描技術(shù)的應(yīng)用

利用三維掃描技術(shù)，對施工現(xiàn)場進(jìn)行高精度的數(shù)字測繪，獲得整個現(xiàn)場的三維模型；同時基于工程圖紙建立初步BIM 模型，并與三維掃描模型對比，迅速發(fā)現(xiàn)圖紙偏差，及時矯正預(yù)算數(shù)據(jù)。精確的數(shù)字模型和信息為制定施工方案提供更為精準(zhǔn)的各項數(shù)據(jù)?？梢暬哪Ｐ鸵脖阌跊Q策計劃，大大減少了施工中的不確定因素。

六、協(xié)同管理

除了模型的創(chuàng)建工作，借助BIM 平臺還可以進(jìn)行多項施工現(xiàn)場的協(xié)同管理工作。首先統(tǒng)計、匯總現(xiàn)場采集的材料、問題、表單、資料等數(shù)據(jù)，建立信息庫，同時借助平臺的移動終端實時上傳施工現(xiàn)場情況，施工管理人員根據(jù)數(shù)據(jù)與施工現(xiàn)場情況分析總結(jié)現(xiàn)階段的工作，及時發(fā)現(xiàn)項目管理上存在的漏洞，實時做出調(diào)整，并對后續(xù)工作做出更精準(zhǔn)的規(guī)劃，提出行之有效的預(yù)控方案。

七、質(zhì)量問題協(xié)同管理

利用檢驗檢測等方法采集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場質(zhì)量問題、安全隱患等數(shù)據(jù)資料，與BIM 模型或施工圖紙對照，將出現(xiàn)的問題進(jìn)行可視化分析，管理人員可以借此準(zhǔn)確掌控問題部位及詳情情況，及時進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，確定改正措施，保證施工順利進(jìn)行。

通過BIM 建模還可為制定優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量目標(biāo)和質(zhì)量計劃提供幫助。把質(zhì)量目標(biāo)值分解到每個責(zé)任者，并將質(zhì)量目標(biāo)值連接到BIM 模型中去，項目部隨時可檢查質(zhì)量目標(biāo)和計劃的實施情況，哪些分項工程上有優(yōu)勢、差距，在有優(yōu)勢的分項上，創(chuàng)出自己的特色，有差距的分項上要采取積極的措施和辦法達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)。

八、安全文明施工協(xié)同管理

安全文明施工在項目管理中有著重要的作用，也是評判施工企業(yè)素質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。一直以來，施工現(xiàn)場的安全生產(chǎn)管理、危險源辨識、安全隱患排除和安全防護(hù)設(shè)施的設(shè)立都依靠項目安全管理人員的知識水平和經(jīng)驗進(jìn)行管理，而BIM 技術(shù)模型可以在安全文明施工管理方面形成立體可視化管理，從施工現(xiàn)場的場地場容、臨時設(shè)施防護(hù)、機(jī)械設(shè)備、腳手架搭設(shè)、吊裝安全、安全防護(hù)設(shè)施及措施等各個方面建立安全文明施工管理實施方案。在工程施工時，利用BIM 模型讓項目管理人員提前對施工面的危險部位、安全隱患部位進(jìn)行判斷，提前在危險部位和安全隱患周圍設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施的模型，形象直觀地排查安全死角。在施工時將模型布置交給項目安全管理人員，通過模型布置與現(xiàn)場模擬安全交底，按照模型布置施工現(xiàn)場。還可以利用BIM 模型設(shè)置相應(yīng)的安全事故預(yù)警方案，模擬安全事故發(fā)生的全過程，分析安全事故發(fā)生的原因，研究項目安全生產(chǎn)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時處理解決，消除事故隱患。

九、施工進(jìn)度的管理

在施工進(jìn)度管理過程中，可利用BIM 技術(shù)制定計劃、跟蹤計劃、分析計劃及修正計劃。以實現(xiàn)施工合同約定的完工日期為最終目標(biāo)，建立BIM 模型對施工進(jìn)度控制的總目標(biāo)進(jìn)行分解，可按單位工程分解為交工分目標(biāo)，按承包的專業(yè)或施工階段分解為完工分目標(biāo)，動態(tài)地分配施工資源和作業(yè)面，將施工進(jìn)度計劃與實際施工進(jìn)度進(jìn)行比較，實時監(jiān)控進(jìn)度的實施情況，對進(jìn)度提前或者進(jìn)度延誤，采用不同的顏色亮度顯示標(biāo)注。對于進(jìn)度延誤的情況，必須及時檢查分析原因，采取施工進(jìn)度調(diào)整措施，確保工程總進(jìn)度計劃的實現(xiàn)。

十、材料勞務(wù)協(xié)同管理

材料及成本控制是項目管理中的重要組成部分，利用BIM 模型，計算、模擬和優(yōu)化項目各個施工過程和階段的人員、材料、機(jī)械設(shè)備、資金等的需用量，從而建立勞動力需求計劃、材料供應(yīng)計劃、機(jī)械設(shè)備計劃、資金投入計劃等，通過一系列計劃形成項目總成本計劃，將成本控制落實到每層結(jié)構(gòu)施工中，材料供應(yīng)計劃的準(zhǔn)確性、及時性對于實現(xiàn)成本管理和控制起重要作用，利用BIM 模型自動提取材料、機(jī)械設(shè)備需求計劃，以計劃為依據(jù)指導(dǎo)材料采購，避免材料堆積和浪費(fèi)。

十一、施工作業(yè)面管理

水利工程施工中，存在不同專業(yè)、工種在同一施工區(qū)域、同一作業(yè)面交叉施工的情況，尤其是一些大中型建設(shè)項目，一個作業(yè)面有多種專業(yè)及工種，各工序、各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)尤為重要。以作業(yè)面為對象建立BIM 技術(shù)模型，自動統(tǒng)計各個時間點、各工序、各環(huán)節(jié)不同專業(yè)在同一工作面的所有施工作業(yè)內(nèi)容，根據(jù)施工進(jìn)度計劃和施工工序，布置項目各專業(yè)各部門每天的工作內(nèi)容，工作超出范圍及時預(yù)警。以單元為工作面，合理劃分施工順序、材料供應(yīng)、施工流水作業(yè)、設(shè)備調(diào)度等，使單元工作面各項工作協(xié)調(diào)一致。BIM技術(shù)模型可提高施工組織協(xié)調(diào)的有效性，對工程進(jìn)度、材料、成本、質(zhì)量、安全、資金等要素進(jìn)行模擬疊加，科學(xué)合理地劃分施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)施工各方的配合與協(xié)調(diào)，使現(xiàn)場發(fā)生的問題能夠及時快速地解決，為工程建設(shè)創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。

十二、資料協(xié)同管理

在項目施工管理中，BIM 模型技術(shù)的文檔與圖紙管理是檔案資料管理的基礎(chǔ)。把不同專業(yè)設(shè)計圖紙、設(shè)計變更、合同文件、文檔、會議資料等信息記錄與專業(yè)模型軟件進(jìn)行銜接，實時查找和自動匯總各個階段的模型狀態(tài)，各部位對應(yīng)的設(shè)計圖紙、變更及合同信息，以及各個施工階段和過程的文檔會議等資料。

十三、竣工復(fù)核信息管理

3D 模型掃描技術(shù)為項目施工全過程和竣工復(fù)核提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，也是項目竣工的參考標(biāo)準(zhǔn)。從項目開始到完工逐步完善BIM 模型數(shù)據(jù)庫，可提供最全面、最精確的原始施工數(shù)據(jù)信息。綜合施工各階段的工程模型、信息和資料形成的模型文件，與工程后期的運(yùn)營維護(hù)相結(jié)合，可避免運(yùn)營維護(hù)管理方再次搜集工程項目數(shù)據(jù)和信息，極大提高了工作效率■