基于BIM技术的港口设计措施

郝有新 中交水运规划设计研究院有限公司

1.BIM技术概述

BIM是指建筑信息模型，是3D模型与信息技术相结合将工程建设期不同阶段通过数字化融合后，用于协助或解决工程全生命期管理的一种先进技术，对建筑领域起到提质增效的作用，在我国建筑领域中的应用已经较为普遍，但在港口工程中的应用正处于发展阶段，真正应用BIM技术进行设计或施工的港口工程有限，该技术对于港口工程的作用和意义以及如何更好地将其应用到港口工程的设计和施工中，仍处于探索过程中。

2.工程概况

中科炼化一体化项目码头工程位于湛江市东海岛北部。本工程建设1个30万吨级原油泊位，设计范围包括440m长码头泊位的工作平台、靠船墩、系缆墩、联系桥；宽12m、长约1.3km的接岸引桥；码头及引桥的所有桩基和码头附属设施；管架和码头工作楼；码头上部设施包括输油臂、登船梯、消防炮、管线、电缆及供电、给排水、消防、控制、通信、顺岸泊位火灾报警系统等项。

3.工作重点

本项目BIM技术应用内容主要包括：开展中科炼化一体化项目码头工程BIM协同设计建模，建立各专业BIM设计模型，深入挖掘BIM技术的应用价值。BIM建模内容主要包括水工建筑、装卸工艺、给排水、消防、供电照明等。

本项目利用Bentley数字化平台实现中科炼化一体化项目码头工程设计阶段BIM模型的建立，并完成相关深化应用工作，其中工作重点为利用OpenPlant Modeler CONNECT Edition软件实现给排水、消防、供电照明等管线的BIM建模工作；还基于本项目搭建了部分码头结构参数化元件，积累完善水运工程参数化元件库。

4.BIM在港口工程设计阶段的作用

港口工程设计阶段应用Bentley系列软件在Project Wise 协同设计平台实现多专业协同工作，MicroStation为通用基础平台软件，各专业软件在其基础上深化开发，各专业统一文件格式达到完美协同，快速完成各专业模型成果的创建并达到项目管理精度的相关要求。

使用同一套模型在不同专业软件上进行结构强度、管路应力、空间维度等多方面的分析模拟，保证多专业设计工作的一致性。设计BIM模型及信息可有效传递到施工、交付阶段，也可以实现实时同步数据，提高建设的效率和准确性，并满足建筑工程全生命期信息化管理的需求。

4.1 可见性

可见性是BIM技术最为显著的优势。应用BIM技术建立模型，设计工程师和施工工程师通过浏览模型成果可以直观了解在建港口工程的全貌，为制图和看图提供了较大的便利，即使是业主，在看这类模型图时也能容易理解设计意图。设计工程师在初始设计阶段进行技术交底，通过观察模型判断选址或者结构类问题，通过模拟和分析不同结构方案，辅助业主、设计方和施工方对复杂程度高的方案作出正确的决策。设计工程师将结构模型直接输出为传统的二维三视图和剖面图纸成果，提高设计质量，缩短设计周期。

4.2 一体化协同工作方式

设计港口工程的过程中，不同专业的设计工程师出具本专业的图纸成果，比如本文项目涉及到的设计图有总平面布置图、结构设计图、施工图及工艺管线图等。一般不同专业的图纸，视图角度和图纸比例不同，很容易出现施工图和工艺管线图不匹配的现象。在设计港口工程的过程中，各专业设计工程师之间如果沟通不到位会产生各种问题，为了解决这类问题往往需要耗费大量的物力和财力。在同一套数据上协同工作，可实现项目数据的集成共享、工作环境的集中管理以及工作权限的集中控制。实现基于ProjectWise设计管理平台的三维协同设计，有效解决设计阶段各专业设计人员之间沟通协调的问题，节省时间成本和物力成本。在建设港口工程前统一建模，明确固化各专业高程，在统一的截面进行设计，数据生成后几乎不会存在冲突、碰撞类问题。优化信息化管理，并改变现有串联工作模式，形成交互式协同工作方式，提高图纸成果标准化程度，显著提高人力密集型企业工作效率。

4.3 参数化原则

BIM模型可集成信息十分丰富，既有几何信息又有非几何信息，比如从高桩码头模型中选择某一块面板点击，会在属性栏显示这块面板的尺寸、位置、标高、材料属性、导热系数等参数，还可以自定义添加其他设计相关参数信息，而这些参数对于整个港口工程的建设具有非常重要的意义。例如：在本文涉及港口工程中，高桩码头中的1根横梁的立面图标高不等于断面图标高，在传统的图纸中，技术人员往往很难发现这个错误，即使CAD软件开启自动检测，这类错误也无法检测出来，而施工方一旦根据该图纸施工，施工过程中就会出现各种各样的问题，施工方也会面临诸多麻烦。本工程应用到了BIM技术，在三维模型中，设计工程师或者施工工程师很容易发现这类问题，然后及时调整。此外，以BIM技术为基础的仿真模型可以真实模拟施工环境，比如湿度、风速、水流等不同参数下对本工程的影响。

4.4 参数化特性

BIM模型中，设计工程师可以获取足够的数据和信息，而这一特性可以提升港口设计的精准性。浏览BIM模型并点击某部位构件即可获取该结构的信息，比如标高、能耗或者性能等。码头引桥设计中，如果采用传统的设计方法，程序本身不能对墩台结构、横梁和底板的规格信息进行识别，只能应用人工方式校验和审核，极大增加了审图人员的工作量。应用BIM技术设计，通过建立参数化模型可以直接调节各项参数，调节过程更加直观和高效，从而提高了设计合理性，减少变更，缩短设计周期。

5.BIM在港口工程施工阶段的作用

施工阶段充分继承设计阶段BI M成果，开展深入应用，并利用BIM系统搭建一个建设期沟通平台，方便施工企业更好地理解设计方案，以此为基础制定更加科学、合理的施工方案，有效控制成本、进度，提高港口工程建设质量，缩短工期，节省成本。

5.1 可视化特性便于优化施工方案

施工企业利用BIM信息更直接了解设计人员的设计思路、设计意图，了解构件受力情况等，进而采取有效措施解决设计盲点，将设计失误降到最低，为后续顺利施工打好坚实的基础。应用BIM软件进行施工模拟，辅助建立合理的施工进度计划表，对比实际的施工进展，及时发现进度延误的问题，快速采取有效的解决方法。利用BIM施工模拟特性，融合现场检测射频技术后大大降低施工安全问题，极大程度提高港口工程施工质量，避免返工问题。

5.2 参数化特性便于提高数据精确度

应用BIM技术让设计工程师和施工工程师更加清楚施工细节类问题，精准计算施工过程所消耗的材料的数量，同时正确核对结构组件、材料位置等参数。软件直接输出计算结果，不需人工校对，有效提高了工程概算效率，保证了工程量的准确性。

5.3 一体化特性便于提高施工效率

BIM软件中的审阅功能可以对BIM模型及所有的属性信息进行查阅，常见的比如审核标注、模型剖切、碰撞检查或视点储存等，读取过程可以让过程信息更加完整，辅助施工企业在施工前期及时改正错误，避免返工情况，进而缩短项目建设周期。比如在设计高桩码头引桥结构项目的过程中，利用已建立BIM模型进行“三维虚拟碰撞”，可以对水下直桩、斜桩交叉施工部位碰撞情况进行模拟，通过模拟了解实际情况，避免冲突问题，极大程度节约施工成本。

6.结语

BIM技术在港口工程的设计应用实现了水工项目的智能化、集成化设计，增强了对项目设计阶段的全面管理，提高了设计企业成果质量和工作效率。还可以把BIM模型及工程数据传递到施工阶段，并通过对工程结构模型进行可视化模拟和展示，对比设计数据和实际施工数据，进而了解港口工程的进度和成本消耗情况，以实现更好地对水工类项目建设进行整体管控。