BIM技术在水利工程设计施工运维中的应用研究

潘 乐

（广东嘉城建设集团有限公司，广东 梅州 514000）

1 BIM系统概况

1.1 BIM研发理念

BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型系统，源于“节能增效”。1973年在全球石油危机影响下，美国企业都在考虑如何提高行业效益。Chunk Eastman教授提出了BIM概念，此后经历了萌芽、产生及发展的不同阶段。Eastman教授认为BIM的出现能便于实现建筑工程可视化及量化的分析。

随着水利工程迅猛发展、建设规模增大、技术难度明显提升，其勘测、设计、施工、运维等数据量日益增长；且水利工程建设周期长、涉及专业多，各专业协同标准严格。基于“节能增效”的技术理念，在水利工程建设中引入BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型（模拟）。

对于水利工程，建立完善的BIM信息模型后，能对工程项目不同阶段的数据和资源进行优化整合，便于不同参与方使用，具有节能增效，提升经济及社会效益等诸多优点。

1.2 BIM适用范围

BIM技术运用范围广泛，可用于设计、成本计算、施工管理、绿色建筑等方面。首先，BIM技术直观高效，能为项目空间设计提供高精度、可视化功能；其次，它能快速且准确地分析处理信息，有采集和统计功能。第三，具备信息交互及共享功能，基于BIM技术进行信息管理，有利于保障信息实时性、准确性。

2 BIM技术在水利工程各阶段的应用

2.1 设计阶段运用

（1）可视化设计。BIM技术具备可视化的功能，因此在A工程的设计阶段，就不需要用传统的二维设计图转化，直接用三维空间模型的形式展现，提升了直观性和设计精准度。

（2）协同设计。基于上述可视化的原理，能够协同不同参建单位和不同专业间的冲突，实现“碰撞检查”，进而对A工程设计的方案实现优化[5]。

（3）管线优化。借助于BIM技术构建专门的管线模型，从而更精确地把控不同管线间隔的距离，优化了管线敷设的路径，明确了管线穿墙孔的水平位置和高程，以免采取原有设计方案后，出现雨水倒灌、漏油等风险，进而避免了给A工程后期建设造成损失和影响。

（4）三维配筋。和二维方法配筋相比，三维方式不但能提升设计工作效率，且能更直观、清晰地显现出钢筋的形态，解决了二维设计中出现复杂结构时表达模糊的不足，而且还节省了二维施工方法中计算钢筋所用量的时间，实现了可视化出图效果，优势突出。

（5）图纸的输出与会审。结合BIM技术后，能实现图纸的提前输出及会审操作，极大地提升了绘制工作速度，减少了消耗的时间。另外，提前对设计图纸进行审核、校对，便于及时发现问题，制定早期预防方案，能够为后施工阶段做好保障。

（6）形成水利项目的专用BIM族库。形成族库后，可利用族文件来对工程模型所包含的信息进行拆分，便于更轻松、便捷地建造模型、修改模型、管理模型，有利于A工程在后期施工中，各项流程有条不紊地进行。

2.2 施工阶段运用

（1）施工方案的制定。BIM技术的可视化功能同样能运用到施工阶段。一方面，能够对A工程的整体施工流程、总体面貌、形式有更清晰的了解，（如表1所示，为A工程初步拟定施工计划）。另外，利于减少造价提升管理水平，提升该工程的核心竞争力。

表1 A工程初步拟定施工计划

（2）实施工作计划。在施工准备阶段，包括了组织设计、规划、专项方案、单项方案等内容，此时可结合BIM技术进行深化模型、完工模型的划分、编码、技术交底等工作。泵闸工程（1区、2区、3区施工、两岸连接段施工、外河导堤段、连接段施工）、桥梁工程、道路及雨污水管网施工、河道施工等，可结合BIM技术进行：进度模拟、施工方案的模拟、土方量计算等工作。完工验收阶段，可借助BIM技术构建竣工模型，并进行后期结算工作。

（3）施工进度模仿。BIM技术能实时呈现A工程的全貌，因此可即时掌握工程的整体布局，并模拟施工进度，及时明确施工项目中的重点问题加以干预。同时，便于高层管理人员对施工过程进行动态化监控，确保水利工程按质按量完成，排除安全问题。

（4）关于施工模型及临设深化。具体包括流道模型、脚手架模板、三维配筋模型等等，借助于BIM技术进行深化，能够使其符合当前水利工程施工的实际要求。

（5）施工三维实景建模。借助无人机倾斜摄影技术，能对当前项目进行实际场景的建模操作，有利于为施工决策者提供可靠的参考。

（6）施工WBS划分的模型拆分。在施工BIM模型处理阶段，需要综合考虑到施工组织设计、管理、建设方对于BIM的要求等，从而结合拆分原则，对模型按照所划分的节点进行分解处理。

（7）桩基施工阶段识别危险源。

（8）碰撞检查及施工安全管理。其一，在施工阶段中，诸如混凝土支撑和流道间产生的碰撞、钢立柱和墩墙间的碰撞等，都可借助于BIM技术检查，及时发现风险并解决。其二，安全管理。传统的施工安全管理依靠文字解说，此方法的弊端在于易出现模糊不清的情况，不利于安全管理顺利开展。结合BIM技术能让安全管理更简答易懂，形象高效，避免了文字表达出现的错误。

（9）复杂工程量计算。工程量作为水利施工环节的重要指标，对建造部门及施工单位都有重要意义。传统方法采取人工核算，效率低还可能出错，还要投入一定的人力资源。通过利用BIM技术构建模型后，能精确预估出浇筑方量，降低施工环节耗费的成本。

（10）三维PDF交底。对于施工环节中存在的复杂结构，可利用三维PDF的方式进行交底工作，不但便捷可行，且更为直观形象，方便技术人员及时找出可能存在的问题。

（11）BIM联合3D打印技术。条件允许下，还可将3D打印技术和BIM进行联合后，能够便于在A工程技术交底和方案的验证环节中提供实体化的模型进行参考。

总之，A工程的施工及设计阶段中融合BIM技术后，提升了工程整体的精细化管理水平，在项目后续还能同步完善施工进度、流道安装，进一步确保了施工阶段的智慧化及信息化管理，为水利工程项目提供了坚实的技术保证。

2.3 运维阶段运用

（1）数据及文档管理。任何水利工程竣工后，都会留存文档资料及数据信息，采用传统管理模式，不但耗费大量的人力、财力及物力资源，且存放安全性较差，易丢失。融合BIM技术后，能够结合A工程的运作及管理特点采取协同合作，将所有繁杂的资料进行集中化、规范化管理，全面掌握不同设计文件中的关联意义，还提升了文档资料的管理安全性。

（2）运维管理。在BIM技术构建的模型中，包含A工程中的许多构件信息，如出厂时间、制造单位、安装时间、规格数量等，因此在施工结束后也能通过构建运维服务系统，总结信息，便于后期运行和维护。当发现问题时能及时解决，最大程度地减少因细节资料缺失而造成的损失。

（3）全过程BIM技术管理。A工程须提前和当地建设单位（昆明市堤防处）建立联通的信息平台，在结合BIM技术后，便于工程不同参建单位都能实时了解到项目的施工、进度、安全、投资、质量多个维度的信息，强化全过程的沟通及管理，提升了后期运维工作质量。

3 结语

信息时代云计算、大数据、物联网，成为备受社会各界关注的新资源。要推动“智慧水利”发展，以水利管理信息化、智能化创新，实现水治理体系和治理能力的现代化。水利工程和信息技术的深度融合是必然趋势，BIM技术与水利工程建设和管理的深度融合，能全面提升工程质量、安全、管理及施工部门的核心竞争力，对水利工程建设的规模扩大、多元化、知识和信息的共享、运营管理，强化在政策、资本、市场、技术上的链接等方面具有重要作用。