BIM 技术在高桩码头桩基施工中的应用

马永宵

（南京港港务工程有限公司，江苏 南京 210000）

BIM 技术以信息技术为核心实现了对施工现场的动态管理，能够及时发现施工现场存在的安全隐患，同时还能够对比施工计划与实际施工进度之间的关系，提出施工调整的策略，有效保障了施工现场的安全，同时还能够提升建筑工程的质量，值得施工单位广泛应用。BIM 技术在高桩码头工程中的应用能够实现工程全生命期功能特性的数字化表达，真正落实设计施工一体化发展，保障项目进行过程中各方分工与合作的互动平衡关系，最终提高项目施工的效率。BIM 技术在高桩码头工程中的应用是一次大胆的尝试，也是水运工程使用BIM 技术的重要实践，人们应当总结其中的应用要点，明确技术应用规范与流程，发挥出BIM 技术的应用优势，促进我国水运工程项目的现代化建设发展。

1 BIM 技术的概念与应用特征

1.1 BIM 技术的概念

BIM 技术又被称之为信息施工模型，在项目工程设计阶段的应用能够为其构建符合数据要求的建筑模型，而在施工管理阶段则能够通过协同管理平台的构建实现对施工进度、施工质量以及施工安全等多方面的实时管理。BIM 技术最早诞生于美国，技术内容不仅包括了项目工程的设计建设，还涵盖了施工管理以及后期维护等。BIM 技术在使用的过程中能够将项目设计以3D 的形式展现出来，同时还能够实现设计纸质文档的数字转换。因此，BIM 技术具有直观性的特点，在项目工程设计阶段以及施工管理阶段的应用都能够帮助设计人员解决一些平常难以解决的问题。就目前的情况来看，BIM 技术在项目施工行业中的应用越来越广泛，已经成为了一种关键技术，显示出了巨大的发展潜力，能够促进建筑行业、交通运输行业等工程的现代化发展。BIM 技术在工程项目管理的应用能够实现动态信息的收集与管理，尤其是利用模拟化管理技术，还能够实现工程项目协调管理，针对工程项目的施工进度、成本管理、安全监管等工作发挥作用，实现动态化管理，提高项目管控的力度。另外，BIM 技术的应用还能够推进工程项目管理持续性发展。管理人员可以利用BIM 技术获取施工过程中产生的信息，并对实时信息进行分析，将其作为施工管理的依据。

1.2 BIM 技术的应用特征

首先是协同性应用优势，由于水运工程施工管理涉及多个部门的协调合作，其中包含的专业技术与学科内容也比较繁杂，属于综合性工程，这就需要技术人员能够对水运工程施工设计、实施以及管理等工作的各项流程进行协调统一。BIM 技术在施工管理中的应用能够为各管理主体打造一个协调合作与交流沟通的平台，设计人员与管理人员能够通过该平台收集开发商、水运施工等各个方面对于水运功能的要求，并根据实际建设需求开展管理工作。其次就是模拟性优势，传统的工程设计以及施工设计一般通过绘制平面图以及流程图的形式开展，然而水运工程规模逐渐扩大，且在实际施工中还存在较多更改与优化的地方，这就增加了施工设计的复杂性。BIM 技术的有效应用能够借助信息技术构建完整的码头港口模型，从各个细节中展示项目各流程的施工任务，同时还能够实现细节部分的单独修改与整体自动修正，提高施工设计的科学性与安全性。最后就是可视性特征，BIM 技术的可视性优势主要体现在其3D 建模技术上，管理人员可以将施工相关数据与参数输入建模软件中，这样就能够构建一个具有3D 展示效果的工程模型，且该模型中能够展示建筑具体的空间设计内容以及施工建设任务，促进施工管理人员与实际施工人员之间的沟通，实现信息共享，提高后期实际施工的效率。

2 BIM 技术在设计阶段的应用难点

2.1 地形地质数据收集难度较大

与普通建筑项目相比，水运工程项目的施工环境更加复杂，所需地质地形资料较多。技术人员在前期勘查工作中需要花费大量的功夫和精力才能够获取部分地质地形资料，这些资料是BIM 技术应用开展设计工作的基础数据，只有掌握完善的数据资料才能够实现设计的三维化与参数化。三维地表模型数据的获取需要专业技术人员在实地进行勘查工作，这样才能够保障数据源的通用性、普遍性与可拓性。准确数据支持下的三维地表模型将被使用于工程后期BIM 技术的应用中，比如对填挖方的计算等，保障之后施工设计与管理工作的正常开展。

2.2 参数化构建工作复杂

经过上文分析可知，BIM 技术在高桩码头工程的应用将实现参数化的构件设计。但由于高桩码头工程量较多，工程规模较大，因此设计中将涉及到较多类型构件，其中部分构件还体现出复杂性的特征，还有的构件则是异形。这样就增加了构件参数化的困难，在参数化过程中会产生大量几何信息与非几何信息，整个参数化过程将变得非常繁杂，一旦其中某构建参数化设置错误就会影响整个工程的设计施工。

2.3 建模后处理技术不成熟

与建筑工程相比，水运行业中BIM 技术的应用处于积极尝试和起步发展的阶段，因此很多施工单位在使用BIM 技术的同时还会辅助利用二维图纸与工程量清单开展设计施工，对此，技术人员应提升BIM技术应用水平，解决当前二维图纸与工程量清单的使用问题。当前BIM 技术在设计建模之后的处理技术不够成熟，对于技术人员自身素养要求较高，而技术人员则应根据实际工程需求以及建设情况选择相应的处理方式，制定出可靠的施工方案，不断优化BIM技术应用方案。

3 BIM 技术在高桩码头桩基施工中的应用

3.1 工程概况与建设内容

3.1.1 建设内容

本工程位置在长江下游的某个港区，港区泊位设置如下：40 000 吨级通用泊位数量1 个；50 000 吨级通用泊位数量2 个；50 000 吨级通用散货泊位数量1 个；2 000 吨级通用散货泊位数量1 个；1 000吨级通用散货泊位数量1 个。

3.1.2 结构方案

码头的通用泊位的位置设计将靠近船卸平台，以便为其提供货物装卸服务，每个泊位的设计规格为698.25 m×35 m。同样依靠船装卸平台设计建设通用散货泊位，每个泊位的设计规格为246.00 m×30 m。其中依靠船装卸平台的通用泊位利用3 座引桥与岸边连接，3 座引桥从上游至下游的设计宽度分别为12 m、15 m、15 m。装卸平台与引桥将使用高桩梁板结构，其中平台排架之间的距离设计为8 m，总数为91 榀，排架的基础施工则使用Φ1 000 mmPHC 管桩，下游侧端部和一期码头所相邻的排架须使用叉桩和6 根直桩，其余排架使用叉桩数量为2 对，整体数量比为4 ∶1。本工程桩基工程量如表1 所示。

表1 工程桩基工程量

3.1.3 沉桩方案

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根据PHC 管桩的施工要求现将沉桩顺序设计如下，技术人员需同时安排3 条打桩床进行打桩，打桩方法采取阶梯式方法，其中有两条打桩船沉设1～3#泊位的码头桩，剩下的一条打桩船沉设6～8#泊位的码头桩。对于1#打桩船则先打桥桩，之后再开展码头平台桩的施打，其中值得注意的是，沉桩的施工应按照从下游向上游的顺序进行。对于2#打桩船则应以码头的中部排架为界线，按照从下游向上游的顺序开展沉桩的施工。对于3#打桩船沉设6～8#的泊位码头桩，则应按照从上游往下游的顺序开始打，最后沉设钢管防护柱。本工程打桩船统计表如表2 所示。

表2 打桩船统计

3.1.4 碰撞检验

在常规碰撞检验工作中，技术人员将使用公式进行验算，利用公式计算两根桩正位之间的最小净距离并与施工设计数据进行比对。但这样的公式验算方式的工作量较大，计算难度也比较大，且难以适应非理想化、非标准化情况下桩位置以及碰桩的情形。此时现代化信息技术的有效应用就能够解决以上问题，最初技术人员可以通过CAD 技术实现三维建模，并通过参数输入的方式直接观察碰撞现象的反应情况，但该技术在检查和验算相邻两根桩碰撞现象的时候需输入多次命令，运行下来比较繁琐，无法提高净距离极端结果的效率和质量。BIM 技术的融合则能够解决以上问题，该技术软件中的Revit 软件和Navisworks软件能够通过建模的方式在短时间内完成碰撞校验，同时还能够计算给出相邻碰撞的最小净距离，保障合理的间距，提高工程设计的合理性与施工的安全性。

3.2 打桩过程模拟

3.2.1 软件工具

Navisworks 软件是实现BIM 技术的计算机软件，其能够有效模拟和仿真数据运行的效果，同时还能够实现各项工程参数数据的整合与整体性校审，实现三维数据的协同。Navisworks 软件能够实现整合模型、虚拟漫游、碰撞检查、冲突检测、4D/5D 的施工模拟、渲染等功能，其中名为TimeLiner 的功能模块能够实现施工进度计划的外部导入，经过复杂的算法处理之后实现4D 模拟，并将模拟结果以直观图像以及动画视频的形式输出。

3.2.2 流程模拟

进入流程模拟阶段，技术人员首先应完成的工作是模型的处理与载入。技术人员需将与桩基模型相关的所有参数信息都输入Revit 软件中，为了减少技术人员工作量，也可以利用二次开发的插件实现参数信息的自动化批量添加。参数添加成功之后就可以利用计算机导出“nwc”格式模型，之后再将其载入Navisworks 软件中。完成参数数据导入工作之后，技术人员需通过Project 软件录入桩基的施打时间，之后再使用Navisworks 软件中的TimeLiner 工具中的“数据源”选项卡导入Project 文件，这样软件就能够自动生成施工任务。紧接着技术人员再利用TimeLiner 规则编辑器修改相关设置，使用“桩号”的相关属性绑定每根桩基，落实进度安排与优化管理。最后就是打桩模拟过程，技术人员通过“配置”选项卡调整模拟的配置信息，打桩过程则通过“模拟”选项卡完成，最终得到的模拟结果将呈现出合理的安排，同时还能够优化打桩的顺序，之后可以根据需要实施再次模拟。

4 BIM 技术在高桩码头项目的应用成效

4.1 提升设计准确性

经过以上施工模拟能够看出，BIM 技术在高桩码头项目施工中的应用能够有效提高设计的准确性，当设计图纸中某一项数据发生变化的时候其他相关数据也会自动发生调整和优化，实现自动化同步修改，保障设计数据的合理性，减少了设计人员的工作量。另外，BIM 技术的应用为设计人员提供了模型，在之后的工作中只需要输入关键数据就能够自动得到其他相关数据，整个过程的计算准确性较高，计算速度非常快，能够为项目施工提供可靠的数据支持。

4.2 实现施工动态模拟

正如前文提到的，高桩码头项目施工过程相对比较复杂，其涉及到各种施工构件，因此在实际施工中需要花费大量的时间和精力开展设计管理工作。BIM技术的应用则能够实现施工过程的动态模拟，将各构件的连接施工过程以动态化的形式展示出来，让整个施工过程变得直观清晰，有效解决了施工尺寸不准确的问题。从这个角度来看，BIM 技术的应用能够解决当前项目管理与施工中难以避免和管理的瑕疵问题，提高高桩码头施工的效果，保障工程项目的安全性。

5 结束语

综上所述，BIM 技术是基于信息技术的一种先进设计建模技术，技术人员将其应用于高桩码头桩基工程现场施工与设计工作中，发挥出BIM 技术可视性、共享性的优势，提高工程规划与设计的合理性，保障现场施工的安全性，实现动态化管理与实时监控，提高工程项目的整体质量。