石井河水閘施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

張干

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司）

1 引言

水利工程是建設(shè)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的大型工程，存在較多干擾因素，因此具有施工難度較大、信息傳遞不及時(shí)而影響施工的特點(diǎn)。這會(huì)直接影響傳統(tǒng)水利工程的工期及質(zhì)量，造成工期拖延、施工質(zhì)量不合格的問(wèn)題，使得工程成本超出預(yù)算，影響工程建設(shè)單位和施工單位的發(fā)展。BIM技術(shù)作為一種新型技術(shù)，可以解決此類問(wèn)題，通過(guò)建立信息共享平臺(tái)，進(jìn)一步提高多方合作效率，加強(qiáng)信息的交流和溝通。技術(shù)人員根據(jù)施工時(shí)參考的技術(shù)圖紙?zhí)崆敖⑾鄳?yīng)技術(shù)模型，根據(jù)模型分析，進(jìn)一步優(yōu)化模型，得出最佳指導(dǎo)方案。

2 工程概述

廣州市白云區(qū)石井河、新市涌攔河樞紐工程位于石井河口上游約500m處（見(jiàn)圖1），新建水閘、排澇泵站及配套船閘，工程防洪（潮）標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，排澇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇24小時(shí)暴雨不成災(zāi)。水閘的設(shè)計(jì)流量為285m3/s，水閘設(shè)置三孔，每孔凈寬為12m，總凈寬為36m，閘門型式為上翻式弧形閘門，采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作；泵站設(shè)計(jì)排澇流量為130m3/s，共布置6臺(tái)潛水貫流泵機(jī)組，總裝機(jī)容量為8400kW；船閘閘室長(zhǎng)度為88m，有效寬度為8m。本工程的工程等級(jí)為Ⅱ等，泵站規(guī)模為大（2）型，水閘泵站的主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)；船閘級(jí)別為Ⅶ級(jí)，閘首、閘室級(jí)別為4級(jí)，導(dǎo)航、靠船建筑物級(jí)別為5級(jí)。

圖1 工程位置圖

3 石井河水閘施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

在石井河水閘施工中為了充分的發(fā)揮BIM技術(shù)作用首先需要利用BIM建立虛擬模型建模步驟具體如圖2所示。

圖2 BIM建立虛擬模型建模步驟

3.1 地質(zhì)勘查應(yīng)用

在實(shí)際水閘項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，由于項(xiàng)目?jī)?nèi)容不同，可根據(jù)工作需要分為不同的工作區(qū)塊，不同的工作區(qū)塊具有復(fù)雜的操作步驟，因此在規(guī)劃工作時(shí)必須徹底調(diào)查和分析周邊環(huán)境，保證設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化。在水利工程建設(shè)過(guò)程中涉及檢測(cè)水下工程地理情況，但水下地理情況十分復(fù)雜，因此檢測(cè)和勘察工作受條件制約嚴(yán)重，造成工作人員難以根據(jù)實(shí)際情況精準(zhǔn)測(cè)繪。使用BIM技術(shù)可以根據(jù)周邊地質(zhì)情況構(gòu)建相應(yīng)地質(zhì)模型，通過(guò)對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)模擬，形成具有立體感的多感官互動(dòng)模型。此模型能夠分析水下地質(zhì)環(huán)境，采集和測(cè)量數(shù)據(jù)，并將其同步傳輸?shù)紹IM信息處理系統(tǒng)中，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)模擬和河道模型構(gòu)建完整的立體模型，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性。

在實(shí)際構(gòu)建模型前應(yīng)詳細(xì)觀察周圍地質(zhì)環(huán)境，若發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)和異常情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整模型數(shù)據(jù)、整體優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員根據(jù)優(yōu)化后模型中的等高線和曲面變化來(lái)進(jìn)一步了解河道內(nèi)部的高低起伏狀況，為后期設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)[1]。

3.2 多專業(yè)協(xié)調(diào)應(yīng)用

由于水閘工程在實(shí)際建設(shè)時(shí)具有特殊的建設(shè)性和復(fù)雜的多科學(xué)應(yīng)用性，因此經(jīng)常會(huì)牽涉不同的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，涉及地質(zhì)學(xué)和氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)以及管理、測(cè)繪學(xué)等學(xué)科知識(shí)。在運(yùn)用相應(yīng)學(xué)科技術(shù)時(shí)輔以BIM技術(shù)，可進(jìn)一步提高工程技術(shù)知識(shí)的協(xié)調(diào)性，提高工程技術(shù)利用效率，提高相互間的協(xié)調(diào)性，避免后期出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)解決不恰當(dāng)或不合理。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同專業(yè)所給出的不同設(shè)計(jì)建議和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，并利用模擬后的數(shù)據(jù)建立協(xié)調(diào)模型，加之各個(gè)專業(yè)工程師的修改，可以防止建筑圖紙前期出現(xiàn)問(wèn)題，影響后期施工。應(yīng)用BIM技術(shù)還能協(xié)調(diào)多個(gè)不同專業(yè)問(wèn)題，將不同專業(yè)知識(shí)糅合利用，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)師的技術(shù)利用能力，提高施工人員和投資者之間的溝通效率，解決投資者問(wèn)題。BIM技術(shù)可以使用其特殊的電腦軟件，提前、全方位模擬工程數(shù)據(jù)，包括工程施工進(jìn)度的模擬、造價(jià)的模擬等。投資方可以依靠模擬數(shù)據(jù)和建立起來(lái)的綜合模型綜合分析其中的投資環(huán)境、各項(xiàng)工程造價(jià)成本，并對(duì)其了解和控制，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)利用數(shù)據(jù)模型提前預(yù)判問(wèn)題，并設(shè)置最優(yōu)解決方案，保證工程施工順利[2]。

3.3 模型構(gòu)造應(yīng)用

通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建水閘項(xiàng)目施工模型，可以充分展示水利工程建筑的實(shí)際應(yīng)用功能，整合多種施工優(yōu)點(diǎn)于一體，構(gòu)建高效率施工體系。在實(shí)際施工中也能同步提高專業(yè)應(yīng)用水平，使施工更具有客觀性和可透視性。通過(guò)建立三維模型，將施工圖紙從平面中抽離出來(lái)，進(jìn)一步建立三維立體模型，有利于施工順利進(jìn)行，還能精確定位建筑物建設(shè)等級(jí)、位置等關(guān)鍵信息，提高建筑施工過(guò)程中不同建筑之間的信息互動(dòng)比例，提高建筑信息反饋能力，進(jìn)一步提高工程施工人員對(duì)水閘項(xiàng)目工程的可視性，使施工人員直接通過(guò)直觀模型施工，避免后期操作失誤，減少出現(xiàn)問(wèn)題的概率。

BIM技術(shù)模型的精準(zhǔn)運(yùn)用需依靠電腦軟件、高精度數(shù)據(jù)來(lái)支撐，因此在實(shí)際構(gòu)建模型時(shí)，應(yīng)通過(guò)模型構(gòu)建的縮放比例調(diào)整實(shí)際構(gòu)件大小，在實(shí)際模型比例調(diào)整和模型建立時(shí)，應(yīng)注意模型建立數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)來(lái)源，并建立在實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)BIM軟件技術(shù)的作用來(lái)提升模型建設(shè)的專業(yè)水平。在實(shí)際三維模型建立中，由于需要較多的實(shí)際數(shù)據(jù)參考，因此，設(shè)計(jì)師可以將提取出的數(shù)據(jù)進(jìn)一步細(xì)化，并通過(guò)軟件技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析等功能實(shí)現(xiàn)可視化三維模型建立。工作人員還能將二維表述模型同三維立體模型相結(jié)合，進(jìn)一步提高工程建筑圖紙的可表達(dá)性[3]。

4 施工現(xiàn)場(chǎng)管理應(yīng)用

結(jié)合工程實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)狀況構(gòu)建BIM技術(shù)模型，可以知道在實(shí)際建設(shè)中，應(yīng)將建筑內(nèi)容同實(shí)際地質(zhì)模型和水下模型相結(jié)合，進(jìn)一步確定施工場(chǎng)地平面位置大小和定位、實(shí)際施工位置和施工參數(shù)，提高工程建設(shè)精度。在工程建設(shè)場(chǎng)地設(shè)計(jì)中，施工人員不僅可以利用BIM技術(shù)確定場(chǎng)地位置和大小，還可以利用BIM技術(shù)布置場(chǎng)地內(nèi)部的角度和整體斜坡角度，并計(jì)算工程挖掘量和工程建設(shè)實(shí)際模型，保證施工精確度和精準(zhǔn)性。在規(guī)劃完工程大小和位置后，應(yīng)當(dāng)對(duì)內(nèi)部道路建設(shè)情況和泄洪坡的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，利用相應(yīng)處理工具和內(nèi)部處理軟件測(cè)量和設(shè)計(jì)內(nèi)部構(gòu)建數(shù)據(jù)，并借助BIM軟件建立整體模型，關(guān)聯(lián)建設(shè)工程內(nèi)部參數(shù)，如泄洪坡等數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)方案的可行性的同時(shí)，結(jié)合地理信息位置計(jì)算結(jié)果，為實(shí)際施工提供參考。

施工場(chǎng)地是實(shí)際施工建設(shè)最主要的場(chǎng)所，也是水利工程建設(shè)中施工難度最大的地段。因此，如何有效利用BIM技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行實(shí)際管理是當(dāng)下最重要的問(wèn)題。通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以有效把控工程施工現(xiàn)場(chǎng)位置布置以及河流勘察數(shù)據(jù)，對(duì)周邊環(huán)境和施工河道以及建筑材料放置位置綜合規(guī)劃，綜合利用施工機(jī)械對(duì)周邊環(huán)境加工，保證施工進(jìn)度。建立模型，對(duì)可能出現(xiàn)的相應(yīng)問(wèn)題提前預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)解決方法，協(xié)助工程隊(duì)進(jìn)行工程項(xiàng)目質(zhì)量管理[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著需求的不斷增加，當(dāng)今水利工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，工程結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，因此，把握工程項(xiàng)目進(jìn)度也越來(lái)越困難。傳統(tǒng)工程項(xiàng)目管理方式已難以滿足項(xiàng)目需要，因此管理者和建設(shè)者必須改變思路，運(yùn)用新的方式完成建造工作。BIM技術(shù)在水閘項(xiàng)目的應(yīng)用，能夠有效提高工程建造效率，因此，相關(guān)人員和企業(yè)應(yīng)當(dāng)給予BIM技術(shù)應(yīng)用更大的關(guān)注，把握未來(lái)工程建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)，為未來(lái)企業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。