BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用分析

趙偉　程基偉

摘 要：BIM技術(shù)是近年來逐漸開始取代CAD繪圖設(shè)計(jì)的新型工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段，通過對(duì)工程信息進(jìn)行數(shù)據(jù)模型集成，在工程建設(shè)中可以有效地節(jié)約成本，縮短工期。本文就復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工的具體方案作為BIM技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例來系統(tǒng)分析BIM技術(shù)在現(xiàn)代建設(shè)領(lǐng)域的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);復(fù)雜碼頭;結(jié)構(gòu)施工;建筑;應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：U655? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）04-0076-02

BIM作為新興技術(shù)，可以從碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段到施工階段再到運(yùn)營階段持續(xù)運(yùn)用，貫穿在結(jié)構(gòu)施工的整個(gè)過程中。在碼頭結(jié)構(gòu)施工的各個(gè)運(yùn)行階段，通過對(duì)不同的施工要求進(jìn)行切實(shí)把握，碼頭工程施工人員可以對(duì)BIM系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的解決處理，能夠盡力做到多角度、多方面的應(yīng)用。

BIM技術(shù)利用三維協(xié)同，將整個(gè)施工過程以數(shù)字化、信息化、可視化的形式呈現(xiàn)出來，有效地實(shí)現(xiàn)了信息的交互傳遞。在提升施工質(zhì)量與工程設(shè)計(jì)技術(shù)水平上，BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與施工手段都要更加實(shí)用，并且在復(fù)雜碼頭施工過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在將三維設(shè)計(jì)模型具體應(yīng)用于實(shí)際的碼頭設(shè)計(jì)與組織之中，完成資源利用的方案設(shè)計(jì)與費(fèi)用的預(yù)估等相關(guān)施工策劃任務(wù)，在資料整理等方面也起著十分重要的作用。

最近幾十年，BIM技術(shù)在許多設(shè)計(jì)單位得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，歐美發(fā)達(dá)國家十分重視對(duì)該技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，我國的工程建筑行業(yè)也逐步在應(yīng)用與發(fā)展BIM技術(shù)，尤其是在港口工程等復(fù)雜度較高的工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行研究與創(chuàng)新，BIM技術(shù)與碼頭建設(shè)結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合是當(dāng)前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。

1復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工的總體施工安排

針對(duì)不同的碼頭結(jié)構(gòu)類型應(yīng)采取不同的設(shè)計(jì)方案，這里主要介紹沉箱碼頭的設(shè)計(jì)施工方案。

先按照布置原則具體考慮場地的施工條件，遵循施工布置的簡化、便捷的原則。通常港區(qū)碼頭多采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，從基槽挖至基巖，碼頭以拋石基床作為基礎(chǔ)，墻身以不開孔沉箱為主，以現(xiàn)澆砼胸墻和現(xiàn)澆面層砼作為上部結(jié)構(gòu)。工程地區(qū)所在位置基巖巖面標(biāo)高差距明顯，基床厚度不均且變化顯著，則需要施工團(tuán)隊(duì)與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)相互協(xié)商，認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行合理預(yù)留墻身，保證上部結(jié)構(gòu)胸墻沉降量達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，以此來確保工程的高質(zhì)量。

施工現(xiàn)場各項(xiàng)施工工序的復(fù)雜程度較大、彼此聯(lián)系緊密，制訂出合理有效的施工方案與解決突發(fā)問題應(yīng)急措施策略，加強(qiáng)對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃的嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)性的評(píng)估，才能夠有效地保證碼頭工程高品質(zhì)、高效率、高效益完成。同時(shí)，沉箱數(shù)量較多，預(yù)制砼量也偏大，對(duì)工程進(jìn)度的影響是非常大的，因此采用二條挖泥船分區(qū)進(jìn)行挖泥作業(yè)，分為7個(gè)挖泥區(qū)，每一個(gè)挖泥區(qū)長度在100m左右，挖泥從6#泊位開始向兩端，并從8#泊位由東北端逐區(qū)段的向西南端進(jìn)行。采用抓斗式挖泥船（配有GPS）、拖輪或抓斗式挖泥船（配有GPS）、回聲測深儀、全站儀、水砣等精密儀器。

2 碼頭施工的具體施工手段與方案

2.1高程控制測量

在工程開工前，通過對(duì)已知的高程控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核檢測并向業(yè)主、監(jiān)理工程師提交《復(fù)核檢測報(bào)告》。然后，根據(jù)工程需要以及施工現(xiàn)場情況合理地增添高程控制點(diǎn)，在已知的高程水準(zhǔn)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加施工水準(zhǔn)點(diǎn)的密度，確保工程的順利進(jìn)行。施工水準(zhǔn)點(diǎn)的引測精度不低于四等水準(zhǔn)測量精度要求。測量成果上報(bào)監(jiān)理工程師進(jìn)行審核校驗(yàn)，審核通過后還會(huì)定期復(fù)測高程控制網(wǎng)，每三月復(fù)測一次。

2.2挖泥作業(yè)

采用抓斗式挖泥船進(jìn)行挖泥施工，等挖泥船到達(dá)指定位置后，泥駁位于旁邊，根據(jù)挖泥船上的顯示區(qū)域進(jìn)行排抓挖泥作業(yè)。實(shí)行分段分層挖泥施工方法，同時(shí)注意排抓的合理性，避免倒抓、漏抓的情況出現(xiàn)。待泥駁的數(shù)量達(dá)到額定數(shù)值之后，便開始進(jìn)行拋泥作業(yè)。并且在施工過程中，加強(qiáng)船舶的檢修以及泥駁航線的準(zhǔn)確。施工人員根據(jù)挖泥位置，根據(jù)土質(zhì)標(biāo)高與地質(zhì)勘察資料的內(nèi)容判斷挖泥土樣與標(biāo)高的合理性。若出現(xiàn)二者不一致的情況，則需要與相關(guān)設(shè)計(jì)師、業(yè)主、監(jiān)理人員進(jìn)行及時(shí)的商討，共同尋找更加合理的解決方案。

2.3基槽驗(yàn)收

在每段每層挖泥完成之后應(yīng)及時(shí)組織相關(guān)負(fù)責(zé)部門驗(yàn)收，以更進(jìn)一步地跟進(jìn)水深測量工作。驗(yàn)收采用斷面測量。斷面測量工具采用測深儀和測量船（上配備GPS）進(jìn)行，每5m一個(gè)斷面，2m一個(gè)點(diǎn)。在施工時(shí)設(shè)立多把施工水尺，注意潮汐水位變化，水位通過水尺觀測，每變化10cm要通報(bào)一次，并作好記錄。采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行定期檢查、確定現(xiàn)場水準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)水深測量檢查時(shí)再使用水準(zhǔn)儀再次確定水深深度變化情況。

2.4基床拋石

基床拋石前需要檢查基槽尺寸的變化情況，對(duì)有回淤的港區(qū)進(jìn)行防淤措施，對(duì)于較厚基床用定位船定位，同時(shí)基床拋填的石材，采取沉箱頂?shù)耐跈C(jī)和180t 履帶吊搭配拋石鐵盒、網(wǎng)兜等工具，護(hù)面塊石采用裝配式拋石平臺(tái)頂?shù)?80t履帶吊和四瓣抓斗進(jìn)行拋填工作，混凝土護(hù)面塊采用沉箱頂?shù)?80t履帶吊進(jìn)行安放。采取橡膠輪胎對(duì)工具外側(cè)進(jìn)行防護(hù)修理，同時(shí)也可對(duì)已完成的鋼管樁和夾樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。

3 BIM技術(shù)的模型建立與應(yīng)用

模型建立的主要手段是采取Revit 2014，在建模過程中可能也會(huì)運(yùn)用其他軟件進(jìn)行輔助建立模型，在整個(gè)編碼的過程中首先需要遵循規(guī)范、完整的原則，協(xié)調(diào)各部分的一致性與系統(tǒng)性，確保建模的每一部分都是以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。一定要確保收集整理的信息的準(zhǔn)確度，沒有準(zhǔn)確的信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，由于BIM模型能夠提供建筑物的實(shí)際存在信息，包括物理、幾何、規(guī)則信息等一系列信息，還能對(duì)建筑物變化后的信息進(jìn)行模擬。

同時(shí)，利用BIM技術(shù)可以把工程設(shè)計(jì)與項(xiàng)目投資回報(bào)分析相互結(jié)合，通過對(duì)工程設(shè)計(jì)以及項(xiàng)目投資的影響進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，業(yè)主可針對(duì)工程設(shè)計(jì)方案的具體要求，從多個(gè)角度進(jìn)行分析選擇，可以根據(jù)不同的條件選擇適合自身需求的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。對(duì)于復(fù)雜的異性結(jié)構(gòu)，雖然是局部的建筑結(jié)構(gòu)，所占整體比例較小，但是在投資與實(shí)際施工方面耗費(fèi)的資金數(shù)不在少數(shù)，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通結(jié)構(gòu)建筑。因此，BIM技術(shù)可以對(duì)特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠顯著地改進(jìn)工程造價(jià)和縮短工期，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工的技術(shù)革新。

4 BIM技術(shù)在碼頭施工設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析

在碼頭施工設(shè)計(jì)中，BIM平臺(tái)的自動(dòng)分析系統(tǒng)可以幫助工程師和業(yè)主自動(dòng)分析出設(shè)計(jì)的關(guān)鍵線路，并將相應(yīng)的建筑構(gòu)件通過高亮顯示。

根據(jù)碼頭施工現(xiàn)場的工程進(jìn)度，BIM技術(shù)通過進(jìn)度模型直觀展示出后期的工程施工形態(tài)，并且可以利用施工模擬進(jìn)一步檢查工程工作的分配情況，系統(tǒng)分析工程中可能出現(xiàn)的工程延誤后滯因素。工程設(shè)計(jì)人員在施工進(jìn)度的提速方面，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬分析施工措施的關(guān)鍵性與可行性，以及對(duì)施工線路的影響，如施工線路變化對(duì)施工工序的實(shí)際關(guān)系及影響。同時(shí)，BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工中進(jìn)行可視化進(jìn)度管理，可以幫助進(jìn)度施工對(duì)設(shè)計(jì)模型的展示與監(jiān)督檢查。BIM技術(shù)清晰明確地展示出工程工序安排，對(duì)實(shí)際越冬防護(hù)措施中的施工狀態(tài)進(jìn)行合理預(yù)估和測評(píng)。

BIM對(duì)施工現(xiàn)場的開展的有序性、協(xié)調(diào)性做出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌才?，該技術(shù)對(duì)復(fù)雜碼頭工序搭接的協(xié)調(diào)防護(hù)設(shè)計(jì)具有十分重大的作用。并且在碼頭復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中，BIM技術(shù)可以協(xié)調(diào)并解決工程建筑的質(zhì)量與安全問題，提前進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的預(yù)防與管理，進(jìn)一步提升工程項(xiàng)目整體的整改能力與管理水平，并且也十分有助于項(xiàng)目施工管理和資源整合效率，在很大程度上改善碼頭建筑工程的整體品質(zhì)。

5 BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭施工中的自身優(yōu)勢與劣勢

BIM技術(shù)通過建立三維數(shù)字模型，集成了碼頭工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的全部工程信息，建立起完整的施工建筑模型，以此方法將碼頭工程項(xiàng)目各個(gè)關(guān)鍵性階段與主要的工程參與人員所接手的工作有機(jī)結(jié)合在一起。

在碼頭工程建設(shè)的信息模型的建立過程中，BIM可以自動(dòng)生成相關(guān)建設(shè)的圖紙、文檔、表格等，復(fù)雜碼頭的建設(shè)項(xiàng)目的各方面工作人員采取信息共享和同步監(jiān)理。因此，BIM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在協(xié)助碼頭施工工程建設(shè)單位對(duì)工程運(yùn)營管理方案進(jìn)行改進(jìn)和對(duì)材料施工技術(shù)進(jìn)行改良，進(jìn)行限額領(lǐng)料施工，很大程度上幫助建設(shè)單位控制工程造價(jià)。

盡管在中國建筑行業(yè)中的推廣與普及還有許多問題和困難需要解決，如今市場中的各類BIM軟件及應(yīng)用十分繁雜并且BIM工程師等專業(yè)性人才也比較缺乏，專業(yè)操作人員的培養(yǎng)難度也相對(duì)較大，因此BIM技術(shù)及應(yīng)用的推廣也變得困難重重。

6 結(jié)論

碼頭復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工和BIM這種新型技術(shù)結(jié)合在一起，作為一種全新理念，BIM在碼頭施工的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營以及后期維護(hù)等一系列技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行的革新，對(duì)碼頭建筑施工的信息化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。碼頭施工的BIM技術(shù)利用對(duì)于碼頭建筑工程全周期監(jiān)理運(yùn)營的實(shí)現(xiàn)，有著十分顯著的作用。BIM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有利于提高碼頭建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的信息化水平，促進(jìn)碼頭建筑的施工技術(shù)水平發(fā)展，具有十分廣闊的技術(shù)發(fā)展前景。

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