水利水電工程BIM應(yīng)用價(jià)值與企業(yè)推廣思考

楊碩　趙朋飛　黨照

摘 要：水利水電工程作為基建項(xiàng)目的重要組成部分，不僅對沿岸地區(qū)的生態(tài)環(huán)境起到了保護(hù)作用，同時(shí)在調(diào)蓄旱澇、水產(chǎn)養(yǎng)殖、發(fā)電等領(lǐng)域都有著重要的積極作用。由于水利水電工程建設(shè)周期長，規(guī)模大，施工技術(shù)難度較高等原因，對施工設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專業(yè)能力和技術(shù)能力提出了較高的要求。所謂BIM即為建筑信息模型的簡稱，最早起源于20世紀(jì)70年代，能夠依據(jù)數(shù)據(jù)信息對建筑工程進(jìn)行三維建模，彌補(bǔ)了CAD技術(shù)過于抽象的缺憾，對于幫助施工人員了解設(shè)計(jì)意圖和完善施工手段具有重要作用。在水利水電工程中，BIM技術(shù)能夠更加直觀的幫助設(shè)計(jì)施工人員了解項(xiàng)目情況，提升設(shè)計(jì)精度和減少設(shè)計(jì)失誤，具有良好的發(fā)展前景，對提升水利水電工程的建設(shè)質(zhì)量具有重要的技術(shù)支撐作用。

關(guān)鍵詞：水利水電工程;BIM技術(shù);應(yīng)用

根據(jù)水利水電行業(yè)的特點(diǎn)，敘述了BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施BIM技術(shù)，將體現(xiàn)可視化、多專業(yè)協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化優(yōu)勢，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，保證設(shè)計(jì)深度、提高設(shè)計(jì)效率、強(qiáng)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。通過4D模擬，提前規(guī)劃施工場地，精心安排施工計(jì)劃，控制節(jié)點(diǎn)工期;可以更好控制投資，監(jiān)控項(xiàng)目進(jìn)展、分析反饋數(shù)據(jù)。通過BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，對于提高行業(yè)整體效率和管理水平具有重要意義。

一、水利水電工程BIM應(yīng)用價(jià)值

水利水電工程是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)專業(yè)多、設(shè)計(jì)周期長、工程量大、環(huán)境多變、施工工期長、干擾因素多、機(jī)械布置困難，同時(shí)還要考慮施工導(dǎo)流、度汛、壩體擋水及蓄水發(fā)電等目標(biāo)要求，施工組織、進(jìn)度計(jì)劃安排及項(xiàng)目管理存在相當(dāng)大的困難。隨著工程項(xiàng)目的復(fù)雜性和信息化要求提升，傳統(tǒng)圖紙已經(jīng)很難解決和表達(dá)以上工程面臨的各種難題。

1.專業(yè)。水利水電工程項(xiàng)目中的水電站項(xiàng)目相對復(fù)雜，水電站項(xiàng)目中一般包括：場地、壩體、庫區(qū)、溝渠（溢洪道）、隧洞（引水洞）、圍堰、水閘、船閘、建筑、設(shè)備等工程內(nèi)容，可能還包括：橋梁、道路、堤防等內(nèi)容。從專業(yè)來分，水利水電工程則大致分為：勘測、地質(zhì)、水工、金結(jié)幾大類專業(yè)，部分專業(yè)因不同的設(shè)計(jì)、施工單位細(xì)分建筑、機(jī)電、路橋、施工等。以上專業(yè)分工其實(shí)是籠統(tǒng)而粗放的，尤其是水工專業(yè)，包含大而全。于是便很容易出現(xiàn)，專業(yè)人員既要研究場地又要設(shè)計(jì)壩體，還要畫溝渠、隧洞的圖，還要邊查看圍堰級別，邊學(xué)習(xí)施工方法。在此條件下，專業(yè)人才的培養(yǎng)、經(jīng)驗(yàn)積累就異常緩慢。在行業(yè)內(nèi)客觀要求無法改變的前提下，工具的改良與進(jìn)步將是首要的選擇。BIM技術(shù)能夠幫助工程人員把項(xiàng)目數(shù)據(jù)集成并統(tǒng)一起來，形成三維模型。通過即時(shí)可視化的方式，工程人員直觀的進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)，大幅降低了傳統(tǒng)憑借經(jīng)驗(yàn)、記憶來做出人為判斷可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，不僅可以降低工程人員的工作難度，還能大幅減少人為干預(yù)因素造成的錯(cuò)誤，以提高設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量。通過BIM技術(shù)，勘測專業(yè)外業(yè)勘測數(shù)據(jù)返回，形成三維地形模型，各地形地勢一目了然，高程、坡向、坡度、流域、分水嶺自動(dòng)分析出來;地質(zhì)專業(yè)以外業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)形成三維地質(zhì)模型，地層、斷層、巖土材質(zhì)都可任意剖切、隨時(shí)取量;水工在此三維數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，平整場地、壩區(qū)開挖，方量自動(dòng)統(tǒng)計(jì);然后搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)、圍堰、壩體、溝渠、隧洞等模型，與地形匹配吻合;搭建建筑、布置設(shè)備、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、渦輪渦殼參數(shù)化直接調(diào)整;水閘、船閘，通過數(shù)字模型計(jì)算應(yīng)力分析，各零件構(gòu)件組裝、運(yùn)動(dòng)模擬;各專業(yè)通過BIM模型生成二維圖紙，從BIM模型中精確提取工程量。按照項(xiàng)目實(shí)際施工順序、施工階段與施工工法，在設(shè)計(jì)階段即在BIM中提前模擬。

2.工程流程。水利水電工程項(xiàng)目，一般需要經(jīng)歷預(yù)可研、可研、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工策劃（施工組織設(shè)計(jì)）、施工、竣工驗(yàn)收各階段。通常各階段技術(shù)難度可以認(rèn)為呈遞減趨勢，各階段工作強(qiáng)度則是遞增狀態(tài)，直至竣工驗(yàn)收。（1）可研階段。由于沒有精準(zhǔn)、確鑿的數(shù)據(jù)依據(jù)，很多情況下專家僅能通過經(jīng)驗(yàn)、推測、研究來確定方案的可行性。通常，可研階段即需要將整體設(shè)計(jì)方案明確，但由于之前推論成分較高，等到初步設(shè)計(jì)階段，出現(xiàn)推翻之前方案，重新設(shè)計(jì)、反復(fù)調(diào)整的情況在所難免。（2）設(shè)計(jì)階段。例如渠道，初步設(shè)計(jì)一個(gè)20m斷面，根據(jù)實(shí)際情況和要求，可能就需要細(xì)化為2m、甚至1 m，需要畫很多圖，漏畫、錯(cuò)標(biāo)在所難免。設(shè)計(jì)人員在最需要精細(xì)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，難以將主要精力投入于思考工程本身的合理性與可優(yōu)化性。（3）施工階段。施工組織設(shè)計(jì)工作的繁瑣程度，并不遜于施工圖設(shè)計(jì)。精細(xì)化施工、精細(xì)化管理，需要建立在精細(xì)的計(jì)劃基礎(chǔ)上，高水準(zhǔn)的施工企業(yè)，一定會進(jìn)行可行可靠的施工策劃，然而場地、布置、人員、設(shè)備、工料、運(yùn)輸、進(jìn)度、分倉、成本等各項(xiàng)的明確，無一不是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。施工一旦開展，巨大的投資將在此時(shí)消耗，項(xiàng)目迎來了整個(gè)流程中的高潮，空前的人力、物力投入。地處偏遠(yuǎn)的環(huán)境，漫長而緊張的施工周期，對施工企業(yè)、對建設(shè)人員都無疑是一個(gè)磨練耐力與意志的挑戰(zhàn)。正是因?yàn)槿绱似D難，施工過程的管理、施工質(zhì)量的保障、各參與單位的合作、銜接，顯得很重要。BIM應(yīng)用的工程項(xiàng)目，竣工階段應(yīng)可以交付最終版的BIM模型，一般稱為竣工模型。如同竣工圖，竣工模型為項(xiàng)目資料信息的留存。竣工圖只能將少量的圖紙信息留存于紙上，而竣工模型，能夠?qū)缀跬暾墓こ绦畔⒓捎贐IM模型中，不僅作為留存的資料，還能為運(yùn)營維護(hù)提供一個(gè)可視化、便于查詢的平臺。對于圖紙，項(xiàng)目的竣工或許是它使命的完結(jié)，對于BIM模型，竣工交付更能充分發(fā)揮其價(jià)值。

二、水利水電行業(yè)BIM推廣的思考

BIM技術(shù)在我國已經(jīng)推廣了十多年，當(dāng)初建筑、市政、工業(yè)廠房、路橋、鐵道、水利水電各工程建設(shè)行業(yè)，幾乎是同一時(shí)間接觸到BIM概念。水利水電行業(yè)由于工程情況復(fù)雜，很多工程難題有待采用BIM這種新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而大量設(shè)計(jì)單位、施工單位開始著手研究BIM技術(shù)?？杉幢闳绱?，不可否認(rèn)的是大多數(shù)水利水電工程企業(yè)的實(shí)施仍然進(jìn)展緩慢。站在企業(yè)層面，以合理的角度看待BIM，是企業(yè)科學(xué)、合理應(yīng)用BIM的基礎(chǔ)。但中國企業(yè)不同的是，由于中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，設(shè)計(jì)行業(yè)潛在的巨大市場使得部分優(yōu)勢企業(yè)期望借助BIM強(qiáng)化其優(yōu)勢，以便在未來市場競爭中獲得更大收益。企業(yè)必須從以下兩個(gè)方面考慮：（1）BIM將逐步成為企業(yè)為業(yè)主提供服務(wù)的基本門檻;（2）企業(yè)必須從服務(wù)模式創(chuàng)新中要效益，例如，由于BIM產(chǎn)生了傳統(tǒng)2D所沒有的信息成果，企業(yè)應(yīng)逐步從單純設(shè)計(jì)服務(wù)轉(zhuǎn)向“總包”型的綜合服務(wù)。具體而言，企業(yè)應(yīng)該從以下幾個(gè)方面要效益：1）首先在同行中（尤其是同層次、同區(qū)域）中，取得BIM設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢（從企業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)、流程，人員能力等方面），在高收益重點(diǎn)項(xiàng)目中，主動(dòng)展示其BIM優(yōu)勢，以BIM制造投標(biāo)優(yōu)勢，進(jìn)而贏得更多高收益項(xiàng)目;2）組建基于BIM的綜合服務(wù)團(tuán)隊(duì)，將企業(yè)BIM設(shè)計(jì)模式產(chǎn)生的額外成果（例如，接近深化設(shè)計(jì)的施工圖延伸、更準(zhǔn)確的材料統(tǒng)計(jì)結(jié)果、更直觀的施工管理模式等）轉(zhuǎn)變?yōu)槭找?3）將BIM作為企業(yè)的品牌標(biāo)簽之一，使得企業(yè)在滿足甲方業(yè)主需求和項(xiàng)目圓滿交付服務(wù)上更有保障。

總之，雖然BIM技術(shù)的推廣和應(yīng)用需要時(shí)間和投入，但從長遠(yuǎn)來看，BIM投資一定會產(chǎn)生效益，或者放大工程施工企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的效益，水利水電工程企業(yè)通過BIM產(chǎn)生的收益會促使他們投入更多的資源來推動(dòng)BIM技術(shù)的應(yīng)用。更多的推廣可以加速BIM業(yè)務(wù)的成熟，業(yè)主可以更快的接受和識別BIM的價(jià)值，從而進(jìn)一步推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展。通過施工各方的互動(dòng)，最終形成水利水電行業(yè)BIM技術(shù)發(fā)展的良性循環(huán)。

參考文獻(xiàn)

[1]林宇.探討水利水電工程BIM應(yīng)用價(jià)值與企業(yè)推廣.2018.

[2]張凱.淺談水利水電工程BIM應(yīng)用價(jià)值與企業(yè)推廣思考.2017.