淺談BIM 技術(shù)在水利大型土方工程施工中的應(yīng)用

張其遼

（安徽省阜南縣水利局，安徽 阜南 236300）

1 前言

近年來，隨著建筑行業(yè)中信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)逐漸被廣泛推廣和應(yīng)用。BIM 技術(shù)最主要的特征之一，就是將建筑信息參數(shù)通過虛擬化模型化的技術(shù)平臺，實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的關(guān)聯(lián)并建立相關(guān)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程施工過程中各項(xiàng)具體工作的關(guān)聯(lián)，進(jìn)而對工程施工過程中人工、材料、機(jī)械、方法、環(huán)節(jié)等各類資源進(jìn)行更為有效、具體、全面的控制，提高工程建設(shè)的整體效益。

2 工程位置分布

安徽省淮河流域重要行蓄洪區(qū)建設(shè)工程（阜南縣部分）是國家150 項(xiàng)重大水利項(xiàng)目之一，主要建設(shè)任務(wù)為沿蒙堤新建老觀西、老觀北、郜臺南、郜臺北4 座莊臺及安崗西保莊圩等工程。批復(fù)總投資13.1 億元，總工期36 個(gè)月，主體工程為土方，土方量約1400 萬m3。

3 BIM 技術(shù)在工程技術(shù)和質(zhì)量控制方面的優(yōu)勢

3.1 施工坐標(biāo)復(fù)核方面

使用施工圖時(shí)，工程實(shí)體的具體坐標(biāo)位置與高程位置經(jīng)常不在一起，測量時(shí)，需要精確的計(jì)算出坐標(biāo)高程并進(jìn)行有效復(fù)核后，才能進(jìn)行施工現(xiàn)場放樣工作。應(yīng)用了BIM 建筑信息模型后，能高效掌握施工過程建筑模型的任意位置，查詢到對應(yīng)位置的坐標(biāo)及高程。BIM 技術(shù)有效地減少了測量人員的工作量，在施工過程中技術(shù)人員能隨時(shí)查看放樣任意點(diǎn)的坐標(biāo)位置，減少因測量出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致產(chǎn)生不合格的現(xiàn)象。

3.2 技術(shù)交底方面

傳統(tǒng)的與施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底，一般是通過文字與圖紙的形式，交底的內(nèi)容過于匱乏并且不夠形象具體，施工作業(yè)人員普遍反映技術(shù)交底內(nèi)容不清晰，不能直觀、生動地反映實(shí)際情況。應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行施工過程中的相關(guān)技術(shù)交底時(shí)，技術(shù)交底的內(nèi)容變得更加直觀、形象、方便和快捷，提高了溝通的效率和協(xié)調(diào)的難度，且有效地降低了圖紙出錯(cuò)率，減少質(zhì)量事故，提高項(xiàng)目的透明度和可控性等。

3.3 實(shí)時(shí)出圖查看方面

出圖時(shí)受紙張的限制，部分設(shè)計(jì)提供的施工圖紙，僅有主要建筑結(jié)構(gòu)，不能反映全部內(nèi)容的圖紙，無法查看其他局部位置的結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用BIM 技術(shù)后，能夠有效地實(shí)時(shí)提供工程施工作業(yè)過程中實(shí)體工程任意角度、任意剖面、不同構(gòu)件等二維圖紙參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了有問題拿數(shù)據(jù)和圖紙說話，提高了讀圖的效率和讀圖的準(zhǔn)確性，減少施工中質(zhì)量問題的發(fā)生，降低了工程施工作業(yè)成本。

3.4 土方量計(jì)算方面

安徽省淮河流域重要行蓄洪區(qū)建設(shè)工程（阜南縣部分）實(shí)施的安崗西保莊圩、郜臺南莊臺、郜臺北莊臺、老觀西莊臺、老觀北莊臺，地形地貌較為復(fù)雜，莊臺及保莊圩的挖方填筑方量大。對土方量精確計(jì)算有利于機(jī)械設(shè)備的綜合調(diào)度，有利于進(jìn)行功效分析和減少運(yùn)距降低成本。利用數(shù)字地形的模型，能夠直觀明了實(shí)時(shí)查看施工場地的三維效果圖，并能滿足土方精確計(jì)算、填筑作業(yè)區(qū)縱橫斷面的實(shí)時(shí)繪制計(jì)算和設(shè)計(jì)綜合功能的應(yīng)用。BIM 技術(shù)通過數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確收集，計(jì)算出來的土方量是建立在與實(shí)際地形完全相同的模型基礎(chǔ)上，與施工現(xiàn)場實(shí)際情況完全一致，首先繪制建立兩個(gè)模型，即：原始地形曲面模型與設(shè)計(jì)曲面模型，在繪制建立的兩個(gè)空間三維曲面上，產(chǎn)生相應(yīng)的交點(diǎn)并能夠連接成線，由各個(gè)線段包圍所形成的空間體積，是需要施工的土方開采量或莊臺、保莊圩堤防的土方填筑量。在BIM 技術(shù)基礎(chǔ)之上的原始地形曲面與設(shè)計(jì)地形曲面，兩者之間是動態(tài)關(guān)聯(lián)的，在設(shè)計(jì)方案選擇的階段，能夠較為快速地進(jìn)行土方的開采和填筑實(shí)驗(yàn)，精確計(jì)算出工程需要的土方開采量、填筑量，高效選擇最優(yōu)的取土場土方開采平衡方案，合理地配置機(jī)械設(shè)備，保證土方填筑工作強(qiáng)度達(dá)到優(yōu)化。合理的機(jī)械組合配置需要考慮諸多因素，如取土場的開挖量、施工范圍的填筑量、土質(zhì)狀況、土料含水量以及氣候條件、天氣狀況、運(yùn)輸路線等，在BIM 土方量精準(zhǔn)計(jì)算的基礎(chǔ)上，利用計(jì)劃完成量時(shí)間節(jié)點(diǎn)，精細(xì)化調(diào)控機(jī)械組合配置，平衡土方開采與填筑，減少不必要的機(jī)械閑置，降低安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

4 BIM 技術(shù)在工程進(jìn)度控制方面的優(yōu)勢

通過將莊臺及保莊圩工程模型與施工進(jìn)度橫道圖同步結(jié)合，將施工過程與進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的進(jìn)度管理向可視化模擬視頻的轉(zhuǎn)化，為莊臺及保莊圩工程分層填筑分層碾壓全過程施工進(jìn)行了形象直觀的施工進(jìn)度模擬，對施工過程預(yù)演并作出分析判斷，針對存在的問題給出修改并完善相應(yīng)的工作進(jìn)度計(jì)劃，為精細(xì)化作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化施工、科學(xué)化管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為提升工程品質(zhì)、加快施工進(jìn)度創(chuàng)造了有利條件。

BIM 技術(shù)的應(yīng)用，改變了以傳統(tǒng)二維圖紙為中心的工程信息管理模式，建立了以模型為中心的管理模式，提高了水利工程的信息化程度，縮短了信息傳遞的路線，能夠及早發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)修正，有效降低了莊臺工程及保莊圩堤防工程施工時(shí)的各類風(fēng)險(xiǎn)，有效提高工程建設(shè)效率。

5 BIM 技術(shù)在工程安全控制方面的優(yōu)勢

在莊臺及安崗西保莊圩堤防工程施工作業(yè)中，要妥善解決好安全管理問題，緊抓施工作業(yè)中的關(guān)鍵重點(diǎn)環(huán)節(jié)，提高安全隱患的排查力度，舉一反三，制定有效的防范舉措。在原水利工程施工過程當(dāng)中，雖然落實(shí)了各種管理制度，但反饋出來的效果不理想。一部分施工技術(shù)作業(yè)人員不具備較高的專業(yè)技術(shù)水平，安全思想意識薄弱，存在諸多的安全風(fēng)險(xiǎn)和可能發(fā)生事故的隱患。采用BIM 技術(shù)，有利于工程技術(shù)人員構(gòu)建起全方位、無死角的安全模型，在工程開工以前，對施工作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行全方位的檢測和預(yù)判，并將有關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)、技術(shù)工藝、邏輯關(guān)系、施工順序等有關(guān)信息進(jìn)行歸納并整理，方便施工人員在施工前就已經(jīng)有了全方位的了解，做到心中有數(shù)，從源頭上減小了施工作業(yè)過程中發(fā)生安全事故概率。

6 BIM 技術(shù)在管理信息化方面的優(yōu)勢

工程管理信息化過程是典型的多信息、多專業(yè)、多工種、大跨度的協(xié)同工作過程，建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等參建各方，迫切需要進(jìn)行信息交流和必要的信息共享。使用BIM 模型信息，能夠?qū)崿F(xiàn)工程建設(shè)過程中形成的實(shí)體工程資料檔案高效率化管理，將相關(guān)實(shí)體工程形成的資料檔案做到協(xié)同化、關(guān)聯(lián)化、可視化，為項(xiàng)目在建設(shè)過程中信息的共享、信息的交換和信息的集成化管理，提供有效平臺，而基于BIM 技術(shù)的信息管理平臺可保證這些信息的完整性、準(zhǔn)確性和可追溯性。BIM 技術(shù)是對建筑物的各種參數(shù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及使用功能、技術(shù)特性進(jìn)行形象化、具體化、數(shù)字化方面集成的信息庫，模型能夠提供工程設(shè)計(jì)階段、施工階段、投入運(yùn)行等各階段的應(yīng)用場景，提供可視化的施工作業(yè)任務(wù)、施工邏輯關(guān)系和施工工藝順序，模型包含的建筑物定量信息會直接鏈接到相關(guān)的成本數(shù)據(jù)庫，有利于項(xiàng)目建設(shè)的投資控制。

7 結(jié)語

水利工程建設(shè)應(yīng)不斷地創(chuàng)新技術(shù)、更新觀念、與時(shí)俱進(jìn)，通過BIM 技術(shù)運(yùn)用，把大型土方工程施工中原來獨(dú)立運(yùn)行的上百臺施工設(shè)備、運(yùn)輸車輛行進(jìn)路線、運(yùn)輸軌跡、車速及完成效率進(jìn)行監(jiān)控調(diào)度，全面提高施工設(shè)備的利用效率，降低了施工成本，保證了施工安全質(zhì)量，顯著提升了施工管理水平■