BIM技术在塔里木河流域综合治理中的应用

翟福春，李新广，韩伟，王龙

(1.新疆维吾尔自治区塔里木河流域管理局，新疆 库尔勒，841000；2.新疆维吾尔自治区塔里木河流域希尼尔水库管理局，新疆 库尔勒，841000；3.中国水电基础局有限公司,天津，301700)

0 引言

现阶段信息化、数字化、移动互联网等新一代信息技术引发社会生产力发生革命性变化，以BIM为代表的工程信息化技术已成为建设、管理工程实际问题的重要手段，正推动着工程建设管理模式的创新。

1 传统模式下的水利工程建设管理弊端

现阶段水利工程建设及管理参与单位多、专业分工细，易造成“信息孤岛”，图纸、过程资料等重要信息均以纸质文件的形式保存，信息的交流及传递效率低。个别工程长期运行后进行除险加固时，查阅修建期的资料无法获得工程完整、真实的信息，主要有以下三方面弊端：

一是现阶段施工图纸以平、立、剖二维图纸的形式来表达建筑的几何尺寸，难以对其完全、真实表达，不同时期、不同人员在读图过程中易产生偏差。二是建造过程中的设计变更或其他重要变化信息一部分反应在竣工图纸中，一部分以文件、报告的形式反应在管理文档中，关键信息呈碎片化状态无法共享，更无法将信息进行有机组合。三是工程投运后，根据运行状况会或多或少地进行维修改造工作，随着运行期的增长，维修改造工作次数增多，而相应维修改造信息不能及时完整的与工程总体相关联，工程的质量、安全状态无法科学评价。

2 BIM技术特点及优势

BIM是“abuildinginformation Modeling”的缩写，中文为“建筑信息模型”，20世纪70年代起源于美国。BIM是以三维数字技术为基础，将工程全生命期的几何、属性和过程信息集成在一个数字模型中的工作模式，完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用，其应用流程见图1，主要有以下特点：

图1 工程项目BIM应用流程图

①工程信息全面共享、实时更新。BIM以信息技术为核心，呈网络状覆盖工程项目的设计、施工、使用的全过程，工程各方全部基于同一个模型进行沟通与改进，各专业据此进行科学的管理和决策。②仿真模拟、优化设计施工。利用计算机数字化技术，将工程设计能直观地以三维模型方式真实完整地呈现，所见即所得。通过碰撞检查提前发现设计各专业中的“错、漏、碰、缺”。将模型与施工计划相结合，形成具有时间过程的4D模型，可进行施工模拟，对工程施工安全、质量、进度进行方案比选。③信息完备。BIM将项目工程全阶段、全要素的所有信息集成到一个模型中，不但形成可利用的工程大数据，还能使工程全生命期的可追溯信息连续递增，真正实现设计、施工和运维的信息一体化集成。

3 BIM技术在项目中的应用

目前BIM技术已在建筑、电力、石化、铁路、交通等行业顺利应用，水利工程中的BIM应用大部分仅处于设计阶段(详见表1)。

表1 部分水利工程 BIM 应用效果统计表

BIM技术应用应贯穿于工程的规划、设计、施工、运维全生命周期，现阶段中国水利工程BIM技术应用主要集中在由技术力量雄厚的设计单位主导的投资大、规模大、技术复杂的工程项目上，其目的主要是提高设计效率。而对于施工技术人员及管理人员，因学习、财力成本较高，对BIM技术这样的新事物接受比较困难，再加上BIM 推广应用的政策环境不成熟，中国水利工程行业体制不统一，缺乏完善的应用标准、交付标准、应用模式、规范等，导致普及率不高。

对于一些中、小型工程项目而言，因各地区、各行业发展水平不一，参建单位BIM技术应用能力不一，BIM技术应用应以建设方、管理方需求为主，在项目实施期间可采用引入具有BIM技术应用能力的技术单位或其他建筑行业的BIM工作室、BIM小组等形式来开展工程BIM应用工作。

就如何应用BIM技术，笔者在叶尔羌河民生引水枢纽除险加固工程项目中以形成与实体工程一致的BIM模型，在希尼尔水库除险加固工程项目中利用BIM模型指导关键工序施工，进行了初步尝试，现将情况介绍如下。

3.1 BIM技术在叶尔羌河民生引水枢纽除险加固工程中的应用

民生引水渠首位于新疆巴楚县境内，工程规模为Ⅱ等大(2)型工程，该工程始建于1987年，1989年投入使用，除险加固的主要方案为：对原进水闸、冲砂闸、泄洪闸进行除险加固；拆除原临时拦河坝，在主河道上新建7孔泄洪闸、溢流堰及导流堤。在除险加固实施中，笔者深刻地体会到项目信息完备的重要性。在实施过程中发现，原竣工图纸及资料反映出来的信息与工程实际情况不完全一致，特别是原基础部分有很大出入。经咨询当年的建设者及原运管单位，当年项目建设时因受施工工艺条件限制，部分工程发生了现场变更，还有部分工程在运行期实施了大的维修改造，而这些信息均无记录，造成现在实施除险加固需逐步探明工程实际情况，再由设计单位重新出设计方案后实施，对工程的实施进度造成很大影响。鉴于此，在此项目除险加固后期提出利用BIM技术建立起工程真实完整的建筑模型，以供运管单位在后期运行及维护中能获得相关信息。

如图2所示，用Autodesk refit软件按照竣工蓝图建立起“图模一致”的建筑模型，模型可以直观地反映工程整体实体效果，通过计算机动态展示可以清楚地了解基础构造、各复杂部位衔接情况，利用软件的剖切功能可在模型任意部位、任意角度得到细部剖面模型如图3，还可以生成CAD二维图如图4，并进行详细的尺寸标注。

图2 民生枢纽新建泄洪闸模型图

图3 细节剖面图

图4 CAD剖面图

模型创建是BIM技术在水利工程中应用的基础，创建模型的软件有很多种，无论用何种软件创建，模型作为信息的载体，必须要包含各种几何信息及非几何信息，这才是模型的核心价值。

3.2 BIM技术在希尼尔水库除险加固工程中的应用

希尼尔水库位于新疆库尔勒市境内，为Ⅲ等中型平原水库，水库总库容9 800万m3，坝体为砂砾石均质土坝，坝长7 650 m，最大坝高20 m，坝基防渗主要为垂直铺塑防渗形式。原设计重点考虑了坝基渗透稳定问题，且受当时的施工技术条件限制，部分坝段防渗深度不够，未达到现行规范要求，水库蓄水后，坝基渗漏较严重，需除险加固，以确保水库安全运行及蓄水效益的发挥。

水库除险加固主要对坝基进行防渗处理并与坝体防渗体系连为一体；重建坝后排水系统；拆除重建坝顶防浪墙。该工程的主要特点为：①坝基防渗处理采用CSM(液压铣削搅拌技术)施工，该施工技术在新疆乃至西北水利工程中为首例。②防渗墙顶部铺设新膜与坝面原防渗膜连接采用焊、粘、锚固工艺，处理工艺复杂，是坝基防渗处理是否成功的关键。③坝后排水体填筑材料分级分层多，斜面平面纵横交错，施工工序较复杂。

针对坝前铺膜连接及坝后排水体填筑工艺、工序复杂的作业，利用BIM技术将每一个工序细节有逻辑的可视化展现出来，与施工人员共同施工，并根据现场情况优化修改，进行信息的实时整合，图5是最终确定的坝前新旧膜连接的详细工序展示。

图5 坝前新旧膜连接工序详图

图6是坝后排水体填筑详细工序展示。通过基于BIM的施工可视化模拟，可以让工程参建各方“看得见”各工序的工作内容及如何衔接，同时还可将各施工单元的施工时间、施工班组及质量信息与对应模型相关联，确保施工质量信息可查询可追溯。

图6 排水体填筑工序详图

4 总结与思考

BIM技术在建设工程中具有强大优势，可视化三维设计，可实现“所见即所得”，参数化协同设计，可确保各专业之间、部门之间、工序之间的信息基于同一个模型进行沟通与改进，且一处变动，全局随之联动，大大提升了准确率；模拟性 、优化性在施工中可指导现场科学有序施工，提升安全、质量、造价管理能力；在工程建设管理中管理与技术信息高度融合，确保信息的完整性，可实现工程档案可视化、关联化；运维过程中能使工程全生命期的可追溯信息连续递增，真正实现设计、施工和运维的信息一体化集成，提高管理和决策的能力。

目前，国内水电工程中的大型项目在设计阶段或多或少应用了BIM，施工阶段逐步应用。中、小型工程若要一步到位全面应用BIM技术有一定的困难，笔者从实际工作中认识到，BIM技术应用可尝试以建设管理或运维需求为切入点，取得成效后，使项目业主和从业人员认识到工程数据的重要性,认识到BIM是水利行业的新机遇。以工程数字化为核心的工程全生命期管理，将为水利提质增效和创新发展带来无限可能。