基于BIM技術(shù)的港口工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理平臺(tái)研究及應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U651文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.063

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0214-04

0 引言

港口工程建設(shè)項(xiàng)目具有投資規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、專業(yè)性強(qiáng)、參建單位多、管理業(yè)務(wù)流程復(fù)雜、檔案資料多、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)。隨著港口建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，港口工程建設(shè)項(xiàng)目管理日趨多樣化和復(fù)雜化。同時(shí)，隨著法律法規(guī)的不斷完善和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的深入推進(jìn)，國(guó)家、行業(yè)對(duì)港口工程建設(shè)提出更高的管理要求2，在履行好基本項(xiàng)目建設(shè)程序的基礎(chǔ)上，應(yīng)建立“以投資造價(jià)、進(jìn)度控制為主線，以安全、質(zhì)量管理為重點(diǎn)”的全過程動(dòng)態(tài)管理模式。

BIM技術(shù)作為工程領(lǐng)域革命性技術(shù)，可將工程構(gòu)筑物以三維模型的形式進(jìn)行展示，較傳統(tǒng)的二維圖紙更為直觀明了。以BIM技術(shù)為載體，各種新技術(shù)可與工程項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合，催生工程領(lǐng)域諸如智慧工地、三維技術(shù)交底、VR/AR教育培訓(xùn)等新業(yè)態(tài)、新技術(shù)。圍繞港口工程項(xiàng)目管理，以BIM技術(shù)為核心，結(jié)合項(xiàng)目管理理念，有機(jī)融合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等技術(shù)，形成港口工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理平臺(tái)，可為工程項(xiàng)目的前期決策、中期實(shí)施、后期運(yùn)維等全過程提效增值，促進(jìn)工程項(xiàng)目管理的可視化、信息化、精細(xì)化發(fā)展，也為港口工程項(xiàng)目管理提供新的發(fā)展方向。

1港口項(xiàng)目管理存在的問題

在港口建設(shè)項(xiàng)目的傳統(tǒng)管理模式下，往往容易出現(xiàn)以下問題：

（1）大型港口項(xiàng)目建設(shè)過程中，“信息孤島”大量存在，進(jìn)度難以有力把控，質(zhì)量難以準(zhǔn)確追溯，安全難以實(shí)時(shí)監(jiān)控，投資難以有效控制，檔案管理不夠清晰，整體數(shù)字化程度不高。

（2）參建單位對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用普遍認(rèn)知不足，各單位的BIM管理系統(tǒng)均為獨(dú)立開發(fā)，沒有統(tǒng)一的軟件以及數(shù)據(jù)對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景較單一，甚至有些僅供演示匯報(bào)使用，未能實(shí)質(zhì)性地服務(wù)于建設(shè)管理，相關(guān)信息無法滿足將來運(yùn)維階段的使用要求。

（3）港口項(xiàng)目建設(shè)缺乏貫穿其前期可行性研究決策、建設(shè)實(shí)施、投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全生命周期的統(tǒng)籌管理，建設(shè)單位的投資發(fā)展、工程技術(shù)、生產(chǎn)業(yè)務(wù)等相關(guān)部門間易出現(xiàn)管理工作脫節(jié)。

2基于BIM技術(shù)的港口工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理平臺(tái)

為解決上述問題，由建設(shè)單位從頂層設(shè)計(jì)出發(fā)，對(duì)數(shù)字化及BIM技術(shù)應(yīng)用建立框架，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以BIM + 全生命期項(xiàng)目管理為中心、以“二維 + 三維”為維度，以“PC端 + 移動(dòng)端”為終端，以“項(xiàng)目前期、建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期”為階段，涵蓋進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資等管理要素的港口工程建設(shè)管理平臺(tái)。平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1BIM技術(shù)核心功能

BIM管理功能模塊可根據(jù)不同管理層的要求，展示不同精度的模型。同時(shí)，為方便使用人員進(jìn)行模型展示，BIM管理模塊開發(fā)了操作工具，通過操作工具可以對(duì)BIM模型進(jìn)行距離測(cè)量、分層展示、漫游、標(biāo)注等操作。另外，BIM模型可以對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度、計(jì)量、質(zhì)量驗(yàn)收、安全質(zhì)量巡檢整改、隱蔽管線查詢等進(jìn)行直觀展示，動(dòng)態(tài)了解相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)BIM模型與項(xiàng)自管理全生命周期三個(gè)階段的有機(jī)融合。平臺(tái)BIM技術(shù)總體應(yīng)用如圖2所示。

2.2項(xiàng)目前期管理

該階段以項(xiàng)目為主線，將項(xiàng)目?jī)?nèi)部立項(xiàng)、工可研究、設(shè)計(jì)和招標(biāo)等階段相關(guān)信息進(jìn)行管理，詳見圖3。通過BIM管理功能模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)BIM成果的發(fā)布、展示，提升項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)成果的可視化展示效果，方便項(xiàng)目前期信息記錄、工作進(jìn)度實(shí)時(shí)跟蹤、項(xiàng)目信息回溯等，也為項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)前的投資決策提供支撐。

2.2.1項(xiàng)目前期信息利用

通過該平臺(tái)，將項(xiàng)目前期各工作內(nèi)容、承擔(dān)單位、工作時(shí)間、合同金額、工作成果文件、批復(fù)文件等信息進(jìn)行記錄、審批，方便管理人員快速搜索查詢，并可通過數(shù)據(jù)大屏的形式歸集各項(xiàng)工作關(guān)鍵信息和數(shù)據(jù)，提升項(xiàng)目前期信息的利用效率。

2.2.2 前期進(jìn)度實(shí)時(shí)跟蹤

平臺(tái)利用甘特圖和網(wǎng)絡(luò)圖等項(xiàng)目管理工具，定期更新前期工作進(jìn)度，實(shí)時(shí)掌握各工作階段各項(xiàng)工作的進(jìn)度情況，便于管理人員宏觀了解項(xiàng)目前期工作進(jìn)度，對(duì)于滯后項(xiàng)予以預(yù)警提醒，避免出現(xiàn)工作遺漏延遲，及時(shí)調(diào)整工作安排，提高項(xiàng)目前期工作推進(jìn)效率。

2.2.3設(shè)計(jì)成果可視化展示

在前期各階段及時(shí)發(fā)布BIM成果，通過項(xiàng)目積累實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)成果的集中管理，在可行性研究階段，為建設(shè)單位高層提供更直觀的決策支撐。

2.3項(xiàng)目建設(shè)期管理

該階段可滿足建設(shè)單位高層數(shù)據(jù)決策一職能部門跟蹤督促指導(dǎo)一現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部具體監(jiān)管的三級(jí)管理要求，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、BIM模型三個(gè)維度的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)及可視化應(yīng)用。

高層數(shù)據(jù)決策管理可為建設(shè)單位高層提供包括工程項(xiàng)目核心數(shù)據(jù)歸集、工程整體及關(guān)鍵部位三維視圖、月報(bào)推送等信息查詢及相關(guān)權(quán)限的事項(xiàng)審批功能。

職能部門監(jiān)督指導(dǎo)管理可為建設(shè)單位負(fù)責(zé)工程管理相關(guān)的職能部門提供實(shí)景視頻監(jiān)控、BIM模型查詢、施工計(jì)劃模擬、進(jìn)度糾偏預(yù)警等功能，便于職能部門實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目動(dòng)態(tài)，以加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督指導(dǎo)。

現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部綜合管理是針對(duì)單個(gè)工程項(xiàng)目的各參建方共同使用的專業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用，功能覆蓋項(xiàng)目建設(shè)期管理全過程，包括協(xié)調(diào)管理、日志月報(bào)、質(zhì)量管理、安全管理、進(jìn)度管理、投資管理、農(nóng)民工工資管理和檔案管理綜合管理、BIM模型碰撞測(cè)試、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)可視化技術(shù)交底等模塊，基于BIM模型分別從進(jìn)度、質(zhì)量、投資和安全等多個(gè)維度對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合統(tǒng)一管理。功能模塊詳見圖4。

2.4項(xiàng)目運(yùn)維期管理

通過BIM管理功能模塊，可通過峻工BIM模型克隆出三維數(shù)字港區(qū)，準(zhǔn)確還原其地形地貌、環(huán)境特征，并能為港口碼頭創(chuàng)造 1：1 的數(shù)字李生體，且BIM模型包含運(yùn)維所需的設(shè)計(jì)、施工信息，可集成設(shè)備設(shè)施管理數(shù)據(jù)，直觀展示港口設(shè)備設(shè)施的維護(hù)情況、地下隱蔽設(shè)施的管理等。功能模塊詳見圖5。

在業(yè)務(wù)銜接方面，開放大量API接口，方便港口管理單位接入各類型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理及可視化呈現(xiàn)，提高業(yè)務(wù)管理的效率。遠(yuǎn)期還可結(jié)合IoT、時(shí)空數(shù)據(jù)，遵循物理屬性和運(yùn)行規(guī)律，為每一個(gè)港口要素——如集卡、岸橋、門機(jī)、船舶等，賦予實(shí)時(shí)的時(shí)空位置運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)港口動(dòng)態(tài)模擬。

3.2.1方案優(yōu)化

依托Revit、Navisworks等軟件，該項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，高效、快捷地進(jìn)行碼頭主體構(gòu)件碰撞檢測(cè)、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、優(yōu)化鋼筋、預(yù)埋件位置等工作，于事前查找了6處潛在的施工沖突隱患，并通過管理平臺(tái)與參建單位進(jìn)行直觀交流分析，填補(bǔ)了傳統(tǒng)二維圖紙和施工方案文本等靜態(tài)展示的不足，便于建設(shè)單位更快地做出決策，明確解決方案?；贐IM模型開展鋼筋碰撞檢查，優(yōu)化鋼筋排布位置及鋼筋下料長(zhǎng)度，避免樁帽、橫梁、靠船構(gòu)件及預(yù)理件施工時(shí)鋼筋位置產(chǎn)生沖突。通過該平臺(tái)，項(xiàng)目能更及時(shí)地對(duì)設(shè)計(jì)、施工方案進(jìn)行優(yōu)化，避免了施工過程中可能產(chǎn)生的返工及工期、資源等浪費(fèi)。

3工程應(yīng)用

3.1 工程概況

欽州港某集裝箱碼頭位于欽州保稅港區(qū)南端，新建兩個(gè)20萬噸級(jí)集裝箱碼頭，設(shè)計(jì)年通過能力為 161× TEU，集裝箱堆場(chǎng)面積約 ，工程總投資約 元，初步設(shè)計(jì)批復(fù)工期為30個(gè)月。該項(xiàng)目相較傳統(tǒng)碼頭工程，具有工程量大、工期緊、碼頭使用功能和技術(shù)要求高、參建單位及協(xié)調(diào)工作多，人、材、機(jī)等保障資源投入強(qiáng)度高的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式難以對(duì)該重大港口項(xiàng)目進(jìn)行全面把控。

3.2 應(yīng)用效果

該項(xiàng)目BIM實(shí)施貫穿設(shè)計(jì)和施工全過程。在工程設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建多專業(yè)BIM模型，開展基于總裝模型的碰撞檢測(cè)、渲染漫游和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等工作，同時(shí)為確保信息在設(shè)計(jì)與施工階段進(jìn)行有效傳遞3，根據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一的BIM模型建模標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型進(jìn)行分區(qū)分塊分層，并按編碼要求進(jìn)行編碼；在施工階段，施工單位基于設(shè)計(jì)BIM模型開展深化應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合專項(xiàng)模塊和智慧工地系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)碼頭工程節(jié)點(diǎn)施工模擬，臨建設(shè)施建模，進(jìn)度、質(zhì)量、安全、文檔管理，人員、勞務(wù)、船舶管理，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、無人值守地磅等。部分BIM模型成果（碼頭沉箱結(jié)構(gòu)）如圖6所示。

3.2.2 質(zhì)量提升

憑借詳細(xì)的BIM模型，使該項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員和施工團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)自開始前就能清晰地了解建筑物的每一個(gè)細(xì)節(jié)，可有效減少設(shè)計(jì)和施工中的錯(cuò)誤和遺漏，提高整體施工質(zhì)量。如深化碼頭預(yù)埋件施工方案，制作預(yù)埋件安裝清單，詳細(xì)分解每一預(yù)埋件結(jié)構(gòu)構(gòu)造、安裝位置、安裝時(shí)間，用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，避免出現(xiàn)漏裝、錯(cuò)裝等安裝錯(cuò)誤；對(duì)該碼頭沉箱的新工藝預(yù)制、堆場(chǎng)箱腳梁施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化交底，便于施工管理隊(duì)伍深入理解施工要求及重點(diǎn)。該項(xiàng)目還利用平臺(tái)進(jìn)行全過程的質(zhì)量監(jiān)控，通過實(shí)時(shí)收集施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，供參建單位及時(shí)分析和發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，并迅速采取糾正措施，從而避免問題的擴(kuò)大和蔓延。平臺(tái)還結(jié)合了loT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和管理，對(duì)不符合施工安全的行為進(jìn)行預(yù)警和記錄，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備和材料的使用情況，確保施工過程符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。2022年，該碼頭水工主體交工質(zhì)量核驗(yàn)的工程觀感評(píng)價(jià)得分率為 92.7% ，是近十年來廣西沿海水運(yùn)項(xiàng)目最高得分。

3.2.3 進(jìn)度加快

平臺(tái)提供實(shí)時(shí)的進(jìn)度跟蹤功能，該項(xiàng)目管理人員利用甘特圖對(duì)工程進(jìn)度的關(guān)鍵線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差，并采取科學(xué)糾正措施，如圖7所示。尤其是在新冠疫情期間，施工避讓的時(shí)間長(zhǎng)，原材料供應(yīng)不連續(xù)，工期管控的難度大，這種實(shí)時(shí)的進(jìn)度管理能夠最大限度減少不可控因素對(duì)進(jìn)度的影響，確保碼頭主體工程按時(shí)推進(jìn)，減少因計(jì)劃不當(dāng)導(dǎo)致的工期延誤。通過模擬施工過程，施工團(tuán)隊(duì)提前識(shí)別了潛在問題，并及時(shí)采取預(yù)防措施，保障施工的有序推進(jìn)。通過深入應(yīng)用該平臺(tái)，有效促進(jìn)了該碼頭項(xiàng)目的全過程建設(shè)管理，推動(dòng)項(xiàng)目較計(jì)劃總工期提前2個(gè)月實(shí)現(xiàn)峻工。

3.2.4協(xié)作高效

平臺(tái)集成了該項(xiàng)目的全過程信息，包括結(jié)構(gòu)位置、尺寸、材料、施工時(shí)間等關(guān)鍵資料，使各專業(yè)團(tuán)隊(duì)可以共享和協(xié)同工作。得益于平臺(tái)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息格式，自動(dòng)化生成圖表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“一次錄入滿足多種需求”，大大減輕了一線人員工作量，并通過實(shí)時(shí)更新和訪問這些信息，大大減少了參建單位間的信息不對(duì)稱和溝通障礙，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠全面控制施工過程，高效落實(shí)管控措施，確保施工各環(huán)節(jié)都能高質(zhì)量完成。

4結(jié)語

總體而言，該項(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)將各專業(yè)模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化融合，并將項(xiàng)自全生命周期的管理業(yè)務(wù)平臺(tái)集成于BIM模型，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，提升了現(xiàn)場(chǎng)施工管理的數(shù)字化水平，豐富了參建各方的項(xiàng)自管理手段，解決了港口項(xiàng)目管理前期決策、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)維檢修等階段管理脫節(jié)、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通不足的問題，在項(xiàng)目進(jìn)度、成本、質(zhì)量管控等核心要素管控方面發(fā)揮了重要作用，推進(jìn)了港口工程項(xiàng)自全生命周期的協(xié)同管理，為大型工程項(xiàng)目管理的智能化發(fā)展提供了新的思路和方向。

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