BIM技術(shù)在水利水電工程施工中的應(yīng)用

唐少東

（中國水利水電第四工程局有限公司機(jī)電安裝分局，四川 成都 610091）

1 水利水電項(xiàng)目施工特點(diǎn)

1.1 施工環(huán)境艱苦

相較其他建筑項(xiàng)目，水利水電項(xiàng)目有很大的不同，其施工環(huán)境復(fù)雜。在實(shí)際建設(shè)中，應(yīng)充分考慮施工現(xiàn)場自然環(huán)境與水文地質(zhì)條件等，這些因素將導(dǎo)致水利水電項(xiàng)目施工質(zhì)量難以提高，并直接影響水利水電項(xiàng)目施工的進(jìn)展。另外，水利水電項(xiàng)目施工涉及范圍廣泛，比如地下施工、山地施工、高空作業(yè)與爆破性施工等很多專業(yè)性能強(qiáng)的項(xiàng)目。

1.2 施工量大

相較其他建筑項(xiàng)目，水利水電工程施工工程量大，施工流程更加復(fù)雜，導(dǎo)致在施工中施工方案經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題，相應(yīng)地引發(fā)多種施工問題。

2 水利水電工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 更新設(shè)計(jì)理念

在水利水電工程中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)仿真模擬水工建筑模型，以此展現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目面貌，還可隨時(shí)進(jìn)行修改，增強(qiáng)了項(xiàng)目的信息與可視化。由以往二維圖紙到三維模型，便于項(xiàng)目技術(shù)人員深入理解與交流，直觀地展示項(xiàng)目設(shè)計(jì)到竣工后的整個(gè)過程的模型，還未開始施工就可得到項(xiàng)目的最終形態(tài)。

2.2 提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率

BIM技術(shù)使得項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率明顯提高，通常傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工序是利用二維圖紙繪制模型平立剖面與工藝流程，再基于二維圖形構(gòu)建三維空間模型，其流程復(fù)雜，不利于準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)圖紙，甚至各專業(yè)存在空間沖突。應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建建筑模型，可直接表達(dá)任意空間位置圖紙，使得設(shè)計(jì)效率明顯提高。同時(shí)，BIM技術(shù)還可協(xié)助施工人員深入地解讀項(xiàng)目信息，以此深化設(shè)計(jì)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)，提前糾正圖紙錯(cuò)誤，優(yōu)化不合理施工工序。借助模型進(jìn)行預(yù)先施工，可提前避免空間碰撞，可在一定程度上消除后期施工中可能發(fā)生的不確定性與不可預(yù)見性問題，從而在此基礎(chǔ)上有序開展施工。

2.3 豐富項(xiàng)目施工管理手段

通過深化設(shè)計(jì)成果與模型預(yù)先施工推演，應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建可操作性施工組織設(shè)計(jì)。同時(shí)，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)生成三維模擬動(dòng)畫反映項(xiàng)目施工進(jìn)度，以此做好技術(shù)交底，便于施工人員提前預(yù)判施工流程作業(yè)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及場地危險(xiǎn)源等情況，制定針對(duì)性的方案解決問題。

2.4 優(yōu)化材料核算及運(yùn)維管理

施工進(jìn)程中基于BIM技術(shù)完善，能夠信息化管理集成項(xiàng)目各環(huán)節(jié)與節(jié)點(diǎn)所用材料，最終形成數(shù)字化產(chǎn)品，其在項(xiàng)目運(yùn)維階段發(fā)揮著重要的作用。將項(xiàng)目交付給運(yùn)營單位，以實(shí)現(xiàn)精益化與全生命周期管理目標(biāo)。

3 水利水電項(xiàng)目施工中需要注意的問題

3.1 施工前準(zhǔn)備工作方面的問題

在水利水電工程中，做好施工前的各項(xiàng)監(jiān)督管理對(duì)開展整個(gè)項(xiàng)目的施工工作尤為關(guān)鍵。當(dāng)前，我國部分水利工程建設(shè)中，缺乏正規(guī)的制度約束設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與勘察工作，甚至有的水利水電項(xiàng)目直接借用以往數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，這對(duì)水利水電項(xiàng)目施工安全性與穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重的影響。為此，在水利水電項(xiàng)目施工中，必須做好前期施工監(jiān)管準(zhǔn)備工作，并優(yōu)化管理項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙。

3.2 施工質(zhì)量管理方面的問題

在水利水電項(xiàng)目實(shí)際施工中，業(yè)主方與施工單位共同監(jiān)管施工質(zhì)量，水利水電項(xiàng)目的整體質(zhì)量與施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益聯(lián)系緊密，同時(shí)還會(huì)影響人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活。在項(xiàng)目施工管理中，需要站在業(yè)主的角度，進(jìn)行項(xiàng)目管控工作。然而隨著市場經(jīng)濟(jì)制度的日益完善，我國建筑行業(yè)市場競爭日益激烈，部分質(zhì)量監(jiān)管企業(yè)對(duì)自身責(zé)任沒有形成正確的認(rèn)識(shí)，有的甚至越權(quán)管理，這對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量管理工作效果與業(yè)主利益造成了一定的影響，也是現(xiàn)階段水利水電項(xiàng)目施工中普遍存在的問題。

3.3 施工質(zhì)量管理人員自身素養(yǎng)方面的問題

對(duì)于水利水電項(xiàng)目施工而言，施工人員的自身素養(yǎng)是非常重要的因素，在項(xiàng)目施工中必須重視施工人員的管理工作。然而實(shí)際工作中有的施工企業(yè)為了節(jié)省施工成本，通常會(huì)選用綜合素養(yǎng)與專業(yè)技術(shù)能力不高的農(nóng)民工開展施工。此種情況下，導(dǎo)致我國水利水電項(xiàng)目施工過程中缺乏專業(yè)施工質(zhì)量管理人員，與施工企業(yè)缺乏有效的溝通交流，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施解決存在的問題，由此加大了水利水電項(xiàng)目施工難度。

3.4 施工材料與設(shè)備方面的問題

水利水電項(xiàng)目施工中，施工材料與設(shè)備是前提，要想順利進(jìn)行施工作業(yè)，就必須重視施工設(shè)備與材料的選用。各項(xiàng)材料與設(shè)備滿足施工標(biāo)準(zhǔn)后，如果材料采購工作中出現(xiàn)特殊情況，采購人員應(yīng)及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，獲得批準(zhǔn)后方可采購。所選施工設(shè)備必須與施工要求保持一致，以此從根本上保障水利水電項(xiàng)目施工質(zhì)量。

3.5 環(huán)境保護(hù)方面的問題

近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，大型水利水電項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量日益增多。一般而言，大中型水利水電項(xiàng)目使得施工現(xiàn)場地表、植物等發(fā)生了很大的改變，其直接影響著當(dāng)?shù)厝嗣竦娜粘Ｉ?，同時(shí)也會(huì)影響氣候與植物的生長，甚至引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，因而在水電項(xiàng)目施工中，環(huán)境保護(hù)問題也是不容忽視的。

3.6 施工技術(shù)方面的問題

水利水電項(xiàng)目施工中，加大項(xiàng)目驗(yàn)收力度是非常重要的，每一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格依照規(guī)范做好檢查與驗(yàn)收工作。另外，必須結(jié)合施工實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的分析與對(duì)比，只有施工質(zhì)量滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)方可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)施工作業(yè)。在項(xiàng)目驗(yàn)收工作中，必須根據(jù)規(guī)范進(jìn)行操作驗(yàn)收工作。實(shí)際施工中，很多安全事故的發(fā)生是由施工人員的不合理操作導(dǎo)致的，為此水利水電項(xiàng)目施工中，施工人員必須正確應(yīng)用施工技術(shù)，結(jié)合施工技術(shù)規(guī)范開展施工操作。同時(shí)，對(duì)施工人員開展專業(yè)技能培訓(xùn)，以此增強(qiáng)施工人員的工作責(zé)任感。此外，相關(guān)管理人員還要加強(qiáng)施工監(jiān)管，及時(shí)采取措施解決施工過程中出現(xiàn)的問題。

4 水利水電項(xiàng)目施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1 構(gòu)建施工安全信息建筑模型

水利水電項(xiàng)目施工中，重大災(zāi)害事故預(yù)防與風(fēng)險(xiǎn)源頭監(jiān)管是項(xiàng)目施工安全管理的關(guān)鍵。有效應(yīng)用BIM技術(shù)，搜集分析工作結(jié)構(gòu)分解、數(shù)據(jù)進(jìn)度安排及模型屬性數(shù)據(jù)配置等相關(guān)數(shù)據(jù)，可為全面控制項(xiàng)目安全隱患提供可靠的依據(jù)。完成進(jìn)度績效測量節(jié)點(diǎn)設(shè)置后，應(yīng)用BIM技術(shù)可全面展示相關(guān)信息。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM技術(shù)模型和現(xiàn)有安全規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)仿真，應(yīng)用Tekla建筑建模工具，可為不同環(huán)境下合理應(yīng)用的安全規(guī)則提供支撐。比如高邊坡施工監(jiān)控工作中，根據(jù)高處作業(yè)面及通道等臨空邊緣設(shè)置1.3m以上的安全防護(hù)欄，同時(shí)根據(jù)高邊坡開挖施工中的安全監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，高邊坡作業(yè)前清除干凈雜物，開挖開口線4.9m外區(qū)域設(shè)置高度不小于2.1m的防護(hù)欄墻。

4.2 構(gòu)建施工安全評(píng)估指標(biāo)

在水利水電項(xiàng)目施工前，根據(jù)建筑施工行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，模擬構(gòu)建建筑設(shè)計(jì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，對(duì)于特定水利水電項(xiàng)目施工對(duì)象，統(tǒng)一構(gòu)建系統(tǒng)化規(guī)則，以此為數(shù)據(jù)模型與實(shí)際項(xiàng)目的有效銜接提供保障?；贐IM技術(shù)建立施工安全評(píng)估指標(biāo)，旨在應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建概念設(shè)計(jì)模型，統(tǒng)一評(píng)估早期安全風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)锽IM技術(shù)安全評(píng)估模型中難免存在一些復(fù)雜的構(gòu)件，所以其要在動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)、科學(xué)原則的指導(dǎo)下構(gòu)建安全評(píng)估指標(biāo)體系。在水利水電項(xiàng)目施工中，人、設(shè)備、管理與環(huán)境都是較為重要的因素，可以通過BIM技術(shù)對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行劃分。

4.3 構(gòu)建施工評(píng)估算法

水利水電項(xiàng)目施工中，評(píng)估算法對(duì)項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)工作發(fā)揮著一定的指導(dǎo)作用。水利水電項(xiàng)目施工安全評(píng)估中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)縱向與AHP相結(jié)合的評(píng)估算法是比較常用的。其主要是根據(jù)BP算法網(wǎng)絡(luò)模型情況，設(shè)置輸入層、輸出層與隱含層，通過以往連接的回路將誤差信號(hào)逐層返回并逐層修改神經(jīng)元權(quán)值。迭代優(yōu)化整個(gè)環(huán)節(jié)，獲得連接權(quán)值相關(guān)的錚調(diào)整優(yōu)化后的樣本。水利水電項(xiàng)目施工安全管理評(píng)估系統(tǒng)中，通過分析以往數(shù)據(jù)明確具體指標(biāo)體系權(quán)重；再根據(jù)水利水電項(xiàng)目部分研究樣本。與此同時(shí)，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員可分析整合相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)，獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最初樣本信息。最后，管理相應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)BIM技術(shù)系統(tǒng)檢測情況，輸入相關(guān)評(píng)測指標(biāo)評(píng)分?jǐn)?shù)值，在此基礎(chǔ)上獲得相關(guān)安全管理措施。在實(shí)際施工中，通過評(píng)估指標(biāo)加強(qiáng)項(xiàng)目安全管理，在水利水電項(xiàng)目案例庫中儲(chǔ)存記錄具體數(shù)據(jù)，以此為分析最終系統(tǒng)評(píng)測效能提供可靠的參考。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑項(xiàng)目施工中，水利水電工程施工也不例外。BIM技術(shù)自身三維建模與信息管理統(tǒng)籌功能強(qiáng)大，提升了施工效率，保證了施工過程中的準(zhǔn)確性，能夠有效監(jiān)控項(xiàng)目施工進(jìn)度，保證施工安全，加大信息化交流與管控力度。水利水電工程施工中，隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，其具有廣闊的市場前景，能夠?yàn)樗袠I(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供推動(dòng)力。