浅谈BIM技术在水运工程中的运用

谢金华 湖南省交通建设工程监理有限公司

BIM的英文全名称是Building Information Modeling，也就是人们经常所说的建筑信息模型，它主要通过借助数字化技术来驱动形成工程三维模型。该模型中所蕴含的相关建筑信息一般有着一定的可视性、结构性和关联性，因此，这些信息常常可以灵活用于工程建设的各个阶段当中，而这也是BIM技术优势能够充分发挥出来的重要保障。

1.BIM技术的特点

现如今，各行业领域对于BIM技术的应用已经逐渐得到了完善，尤其是该项技术的工作理念、生产方式得到了巨大变革，所以在这个行业竞争如此激烈的背景下，水运建设行业如果想要紧跟社会时代的发展，就必须要不断突破BIM技术在工程项目中的应用。近些年来，国内水运建设行业的各大专业人士已经逐渐开始着手探索BIM技术在水运工程中的有效运用，旨在更好地突破水运项目设计与施工中的问题和瓶颈。虽然BIM技术理念的初步提出大约是在上世纪七八十年代，但是随着社会时代的不断发展与进步，这项技术已然成为了一种可以充分融合数字技术、网络技术等各项高端专业现代化技术的战略性管理技术，以便更好地促进行业领域的综合发展。通过对BIM技术的实践应用和深入分析，可以发现BIM技术的特点主要表现为以下三个方面：

（1）可视化。BIM技术的可视化特点一般主要表现在工程项目中的设计阶段，并且这项技术在其中还发挥着重要的辅助作用，不仅可以帮助相关工作人员进行工程项目模型的设计，同时还能辅助人们及时了解并诊断模型设计中存在的问题缺陷。操作人员一般可以通过综合应用BIM技术，将传统的二维工程设计图纸立体化，以三维实物的形式将图纸呈现出来，所以这也就大大提升了工程图纸的合理性和科学性。

（2）模拟性。BIM技术中所呈现的仿真性能特征，通常也是在建筑工程中的设计阶段时才能看到，其仿真功能特征往往可以很好的协助有关设计人员初步认识和掌握项目建造过程中的关键技术难点以及重大安全隐患问题，并且还能够及时了解到项目竣工后的实际应用状况以及技术变化趋势。所以，从这一层面考虑，利用BIM技术的模拟功能更有助于施工单位对各类工程中出现的重大安全隐患问题的管理与防范，并全面维护工程的安全。

（3）协调性。BIM技术的协调性功能通常可以用于工程项目建设与管理的各方面工作当中，以水运工程建设等大型项目建设为例，这类项目一般都会有多个组织与管理部门，所以只有充分保障各部门之间始终维持良好的合作关系，才能将每个部门的职责真正发挥出来。也正是因为BIM这项技术有着较强的协调性，所以才为解决工程单位的组织管理、利益协调等问题提供有效依靠。

2.BIM技术在水运工程中的具体应用

2.1 BIM技术在设计阶段中的应用

将BIM技术应用于水运工程的设计阶段中，可以大大突破传统的二维图纸设计模式，能将平面图纸的设计理念转变成为三维模型设计理念，并通过投影演示的方式为决策方直观地呈现出工程项目的实景设计方案，更有利于满足客户的要求。毕竟作为水运工程的决策者大多都是行政领导者，他们并不像专业技术人员可以有效理解平面设计图纸，所以还需要通过借助立体模型来直观感受作业设计。这样一来，水运工程的后期变更就会得到明显减少，不仅能节约费用和工期，还能让整个工程项目的投资更加合理化。

（1）勘察。勘测工作的实施已成为对水运工程进行的主要准备工作内容，有关技术人员往往能够经过科学的实地勘查和检测，进而了解更为真实、较为全面的工地及周边建筑环境、地貌等信息，以便于最大限度地在施工过程中避免安全隐患方面的问题。由于BIM技术在水运施工中的高效运用，不但大大减少了传统地质勘测方法中信息掌握不全、工作效率低、准确性差等问题发生的频率，同时还进一步提升了数据的利用率，并成功优化了数据收集与录入方式，最终形成更直观具体的设计图纸供施工单位参考，从而为项目施工的前期准备工作提供了充分保障。

（2）地形测绘。地形测绘可以说是水运工程项目实施过程中的一个重要阶段，同时更是施工单位深入分析地质条件、初步制定具体施工方案的关键阶段，可见这项作业实施的重要性。与传统的人工绘制地形图纸相比，施工单位通过借助BIM技术并辅之以GPS、GIS等现代化技术手段，往往可以大大提升地形测绘的工作效率与质量，从而保证水运工程各项作业的顺利进行。一般情况下，以BIM技术为支撑所呈现的全方位三维立体设计图，可以真正做到将施工现场的地形特点及其变化情况全面地反映出来（如图1），而这也可以为项目的设计与操作人员修正、优化工程模型提供巨大便利。

图1 BIM技术下三维立体设计图

（3）地场设计。在水运工程各项作业实施的过程中，地场的设计通常会出现在陆域形成、基坑开挖等施工环节，以便更好地展开整体的规划设计工作。在地场设计的过程中，一般都会需要相关工作人员深入分析大量的地层信息情况、地质结构的分布情况，面对如此庞大的工作量和复杂的数据运算，这无疑是给设计人员增加了巨大压力。但是，如果设计人员可以借助BIM技术将与模型有关的地质信息调取出来，就能够大大简化相关人员对数据信息的统计、计算和搜集等工作。除此之外，如今绝大多数建设企业在具体作业施工的过程中都会应用大量的自动化机械设备，可见从这一角度来看，对数据的智能化开发与运用就成为今后能够保障建设领域可持续发展的主流趋势。而BIM技术一般可以很好地对数据信息、关键参数等内容进行智能化管理与计算，只要工作人员掌握并熟练应用这些设备，就能更好地实现工作系统的智能化控制与管理。

2.2 BIM技术在施工阶段中的应用

在水运工程的施工阶段应用BIM技术，能够最大程度地将项目设计的意图，以模型还原并真实地呈现出来，同时还能够比较精准地计算出工程数量，最大限度地实现各项资源的科学控制和管理，从而为水运工程建设过程中施工方案的编写提供可行性帮助。例如，针对水运船闸项目，闸首比较复杂的内部结构体时（如图2），如果通过借助BIM技术将其生成模型，非常直观清晰明了地呈现给施工班组，完成施工技术交底，这样能够极大地减少施工过程质量偏差发生。同样地，在进行船闸深基坑作业时，如果出现了因地质变化导致承载力难以充分满足设计要求的情况时，工作人员便可以通过借助BIM技术对三维立体模型展开结构分析，并模拟施工现场情况，获得新的变更设计参数，从而可以比较切合实际地得出相关变更方案。

图2 水运工程闸首内部结构

（1）高桩码头及堆场港口工程项目。由前沿码头与堆场组成的大型水运项目，它涉及了水工土建专业、机电专业、强弱电及通讯专业、给排水及消防管道专业、房屋建筑工程等专业内容。在一个项目中，这些专业之间既相对独立又彼此联系密切，而传统的施工管理往往注重独立性，怱视了专业之间的相关性，这样造成了一些不必要的工程质量偏差和事后返工浪费现象。例如，在高桩码头水工土建施工过程中，怱视了机电设备的预埋件安装位置或者安装质量，就给后期机电工程安装带来较大的困难，有的甚至不得不返工或者变更设计。如果在施工管理阶段，承包单位技术人员应用BIM技术将各专业设计内容统一起来，还原成三维模型，全面实行数字化、信息化管理，并将之实施到施工过程中去，这样就突破了水运工程项目建设传统管理模式，即将不同工种、不同专业内容在作业过程中协调起来，实现资源信息共享，并且通过可视化模型，展现给相关专业施工班组，从而大大地减少工程质量问题，而且能够有效地预防不同专业之间施工矛盾问题发生。

其次，对于高桩码头大型柱、梁、板施工，配筋较多较密集，加上机电工程在梁板上预埋件也较多，于是容易在柱、梁、板交接处，产生钢筋与钢筋之间，或者钢筋与预埋铁件之间碰撞冲突问题，导致实际施工无法进行。这时可以运用BIM技术，事先对钢筋安装模型放样进行调整，来解决这种设计没有考虑到的问题。同理对于堆场施工，经常出现给排水管道与消防、污水管道及其他设备管道之间发生类似交叉冲突问题，都可以借助BIM技术模拟施工情景，事先进行排查并加以解决。对于堆场大型场桥集装箱吊装设备，也可以事先运用BIM技术生成三维模型，模拟现场情况，进行演示以确定设计安装参数、实际运行参数是否满足要求，这样可以防止大型设备在实际安装施工过程中，出现与设计意图相差的问题，从而杜绝了设计变更，也确保了工程质量与进度。至于堆场建设中的大型仓库、候工楼等房屋建筑工程，应用BIM技术，就更能够充分弥补水运行业施工管理在建筑领域中的不足之处。

（2）船闸工程项目。船闸工程施工几乎都是处于狭窄的深基坑高边坡地带，而且混凝土浇筑量很大，高空作业量多。在这种工作面有限的情况下，既要确保施工材料运输道路安全通畅，又要确保高空安全作业，还要设置临时材料、机械设备堆放场地，这对施工组织设计提出了较高的要求，传统的施工管理者只能依照平面图结合一些设计数据，得出一个想象空间，然后进行布置，而且在技术交底过程中，难免有模糊不清的地方，往往实施起来会产生较大偏差，甚至对施工进展造成一定的损失。此时，在施工准备工作阶段，我们可以运用BIM技术将整个船闸工程还原成三维模型，然后根据施工技术方案，结合设计参数在原有模型上布置施工作业面及其设备、材料堆放场地、施工运输道路等。这样不仅直观、形象，而且定位较准确，实施起来偏差少，给施工班组交底清析明了。

其次，在船闸大体积混凝土施工时，为了防止温度裂纹产生，需根据施工技术方案要求分段分层分块划分浇筑块。此时，工程技术人员可以应用BIM技术在建好的船闸工程三维模型上，利用设计参数进行相应的测算划分并标记好。工程技术人员根据现场施工完成情况与之建立相应施工数据对应关系，这样不仅达到了施工进度准确跟踪的目的，而且为后期工程质量责任塑源提供了非常便利的途经。另外，运用BIM技术通过模拟闸门等机电设备定位情况，对于实际施工当中准确安装预埋铁件及排查设备就位相关空间参数是否满足要求，发挥重要作用，避免不必要的质量问题发生。

3.结语

总之，人们如今对BIM技术的研究和应用越来越深入，并对我国水运工程项目的建设与管理带来了强有力的技术保障和帮助，因此，这就需要相关工作人员必须致力于学习BIM技术的灵活运用，以便更好地控制水运工程项目建设的质量和作业成本。