水利工程BIM施工管理模式流程探究

丁進(jìn)

天津市金帆工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 天津 300074

引言

BIM又被稱為是建筑信息模型，其主要是按照實(shí)體工程利用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建起關(guān)于工程的虛擬三維模型，并建立起涉及建筑構(gòu)件信息、專屬信息及中臺(tái)信息的信息庫[1]。利用三維模型對(duì)工程信息實(shí)現(xiàn)高度集成，以此來作為工程信息的交換和共享平臺(tái)。該技術(shù)在工程施工領(lǐng)域中的應(yīng)用可以充分發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建體系中基于BIM技術(shù)的施工管理模式和實(shí)施流程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程施工信息的綜合化管理。

1 BIM輔助施工特征

1.1 可視化

與傳統(tǒng)工程施工領(lǐng)域中的二維設(shè)計(jì)圖紙和三維模型相比較，BIM技術(shù)可以提供基于4D的施工信息模型，在此基礎(chǔ)上可以更加精準(zhǔn)、更加直觀地實(shí)現(xiàn)工程施工全過程的展示[2]。通過構(gòu)建關(guān)于工程實(shí)體的仿真數(shù)據(jù)模型，將工程施工過程中的各類信息都融合到模型中，所有工程相關(guān)人員均可通過模型來直觀地了解工程整體結(jié)構(gòu)，通過可視化模型的提供可以為會(huì)議決策、方案對(duì)比提供有效依靠，從而極大提升施工管理和信息交流效率[3]。隨著可視化技術(shù)的不斷完善，BIM在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用不僅可以實(shí)時(shí)生成效果圖和報(bào)表，還可以以此為基礎(chǔ)針對(duì)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營過程進(jìn)行溝通交流，為工程管理提供更多便利。如圖1所示是基于Autodesk平臺(tái)的水利工程綜合應(yīng)用模型。

圖1 基于Autodesk平臺(tái)的水利工程綜合應(yīng)用模型

1.2 協(xié)調(diào)性

工程建設(shè)的各個(gè)參與主體在施工過程中需要實(shí)現(xiàn)相互配合、溝通和協(xié)調(diào)，這樣才能充分保障各項(xiàng)工程的有序開展。但由于工程建設(shè)通常屬于一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的整體，在各施工環(huán)節(jié)會(huì)涉及比較復(fù)雜的施工流程和人員結(jié)構(gòu)，要想真正實(shí)現(xiàn)人員的協(xié)調(diào)難度極大，而且在各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)過程中一旦出現(xiàn)責(zé)任和利益劃分的相關(guān)問題必然會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量和施工周期受到極大影響[4]。在工程建設(shè)開工之前通過BIM模型可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)之間互相碰撞問題的模擬，并在數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)各類協(xié)調(diào)信息存儲(chǔ)，這樣就可以使工程施工前期的碰撞問題得以有效解決，將工程施工過程中的協(xié)調(diào)工作量控制在最低程度。

2 基于BIM的水利工程施工管理平臺(tái)

圖2為基于BIM的水利工程施工管理平臺(tái)。

圖2 基于BIM的水利工程施工管理平臺(tái)

2.1 模擬BIM系統(tǒng)

2.1.1 數(shù)據(jù)層。對(duì)于工程建設(shè)領(lǐng)域來說模擬BIM系統(tǒng)主要包括施工進(jìn)度計(jì)劃、工程交付模型、工程成本信息、施工平面圖等，在上述工程不同施工階段形成的模型文件可以通過數(shù)據(jù)層將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化IFC格式，并在系統(tǒng)中錄入項(xiàng)目管理軟件產(chǎn)生的各類工程進(jìn)度信息。

2.1.2 處理層。利用WBS編碼可以讓模型構(gòu)建與進(jìn)度信息綜合后最終生成4D施工模型，同時(shí)以模型場(chǎng)地布置和平面布局圖為基礎(chǔ)將施工機(jī)械和各類臨時(shí)設(shè)施信息輸入系統(tǒng)中，綜合企業(yè)定額信息和工程量清單即可最終生成5D施工模型，針對(duì)整個(gè)施工過程通過模擬技術(shù)實(shí)施模擬，從而實(shí)現(xiàn)施工工序、資源和空間沖突等相關(guān)問題的深入分析，并最終得到模擬BIM的施工模型[5]。

2.1.3 應(yīng)用層。BIM模型最終目的是要為工程施工管理提供幫助，同時(shí)有效協(xié)調(diào)工程施工過程中涉及的資源、進(jìn)度、安全、成本等各方面內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)工程效率的最大化（如圖2所示）。

2.2 實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)

2.2.1 數(shù)據(jù)層。實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源主要是通過激光掃描及照相測(cè)量獲取。激光掃描可獲取工程的三維數(shù)據(jù)信息，照相測(cè)量可通過現(xiàn)場(chǎng)拍照方式來獲取建筑構(gòu)件形狀、位置、材料等幾何及非幾何信息。

2.2.2 處理層。通過系統(tǒng)對(duì)照測(cè)量數(shù)據(jù)及激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后與4D BIM模型模擬結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，通過模型數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的識(shí)別匹配，就可以通過模型的構(gòu)件來最終生成BIM施工模型。

2.2.3 應(yīng)用層。模擬模型與實(shí)時(shí)模型信息進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比后可對(duì)整個(gè)施工過程中的進(jìn)度、成本和資源等各個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控及安全管理。通過構(gòu)建實(shí)時(shí)BIM模型可以將使用過程中各個(gè)維度的信息全面覆蓋，在此基礎(chǔ)上可以為工程建設(shè)的各參與方級(jí)管理人員進(jìn)行信息調(diào)度和協(xié)調(diào)溝通提供便利，工程竣工后還可以通過實(shí)時(shí)模型來最終生成工程竣工模型。

3 水利工程施工管理中BIM模型應(yīng)用流程

3.1 模擬BIM系統(tǒng)實(shí)時(shí)流程

3.1.1 創(chuàng)建4D BIM模型。利用WBS針對(duì)土石壩 BIM模型中的各類建筑構(gòu)件進(jìn)行分解和編碼，同時(shí)可以將施工經(jīng)濟(jì)信息和各類技術(shù)信息添加到設(shè)計(jì)模型中來保障模型完整性。針對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行全面梳理提取出其中的起止信息和施工順序等即可最終構(gòu)建4D BIM模型。

3.1.2 模擬施工過程。通過模型模擬施工過程即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)存在的問題，這樣即可在工程交付設(shè)計(jì)單位前進(jìn)行及時(shí)調(diào)整；如果經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)工程施工中存在設(shè)備及空間沖突、工序不合理支出等相關(guān)問題，由技術(shù)部門修改后才可交付業(yè)主和監(jiān)理單位進(jìn)行模型和設(shè)計(jì)方案審批，再次進(jìn)行過程模擬檢測(cè)指導(dǎo)符合施工要求。

3.1.3 施工安全管理。針對(duì)水利工程施工中的各個(gè)難點(diǎn)環(huán)節(jié)可通過模擬BIM模型進(jìn)行可視化演示，通過動(dòng)畫方式來展示施工技術(shù)難度大、操作復(fù)雜的關(guān)鍵流程，及時(shí)挖掘出其中存在的安全隱患，并以此為基礎(chǔ)加強(qiáng)安全培訓(xùn)，以提升施工作業(yè)人員對(duì)施工技術(shù)的理解深度。與此同時(shí)，也可在模型上自動(dòng)識(shí)別和標(biāo)記臨邊、洞口等，同時(shí)還可標(biāo)記出工程施工中可能存在的安全隱患，依據(jù)上述信息即可詳細(xì)編制出安全管理計(jì)劃，從而全面提升工程施工的安全管理水平。

3.2 實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)實(shí)施流程

3.2.1 構(gòu)建實(shí)時(shí)BIM模型。利用系統(tǒng)對(duì)通過激光掃描機(jī)測(cè)量獲取的施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件信息進(jìn)行處理，然后提取其中的建筑構(gòu)件參數(shù)和材料信息，將上述實(shí)時(shí)信息與模擬BIM施工模型信息進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，識(shí)別出相對(duì)應(yīng)構(gòu)件，同時(shí)參照實(shí)時(shí)采集信息就可以最終得到實(shí)時(shí)模型構(gòu)件，進(jìn)而完成實(shí)時(shí)BIM模型構(gòu)建。

3.2.2 輔助進(jìn)度管理。三維模型可以將項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展情況直觀展示出來，在實(shí)時(shí)模型中將工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后與模擬模型進(jìn)行對(duì)比，即可對(duì)工程進(jìn)度狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，從而為工程管理的后期施工進(jìn)度調(diào)整和預(yù)測(cè)提供充足依據(jù)。

3.2.3 生成竣工模型。工程竣工后可結(jié)合具體狀況對(duì)模型進(jìn)行及時(shí)修改，這樣不僅可以保障模型信息正確，也可以及時(shí)提出一些無價(jià)值信息，從而為后期運(yùn)維管理提供數(shù)據(jù)支撐，在此基礎(chǔ)上也可以生成竣工模型，并通過竣工模型直接產(chǎn)生竣工決算報(bào)告和竣工圖紙等相關(guān)信息。

4 結(jié)束語

在針對(duì)水利工程應(yīng)用領(lǐng)域中模擬BIM系統(tǒng)和實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)分析后，以土石壩工程為例對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)的具體實(shí)施流程進(jìn)行剖解和全面梳理，為后續(xù)水利工程施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。