水利工程施工中BIM技术的应用探析

王 佳

(抚顺海峰水利工程有限公司，辽宁 抚顺 113300)

从21世纪以来，计算机硬件技术、网络技术、软件及信息处理技术取得了突破性发展，实现了2G向5G网络技术的转变，各种新型技术在工程建设领域中的应用也越来越广泛。随着建筑技术的不断发展工程项目表现出了新的特征，如跨度越来越大、结构越来越复杂、规模越来远大[1-2]。以二维图纸为基础，通过空间想象创建整体模型难度较大，二维设计的CAD图纸已无法适应现阶段参建各方主体沟通协调的工作要求。为了提高工程施工效率，实现三维可视化设计和施工模拟BIM技术顺势而生。

1 BIM技术特点

通过数字转换技术和一系列功能软件，BIM技术能够有机整个工程项目的各种信息，并以可视化、多维度、多功能立体模型实现展示[3]。BIM模型能够结合项目参建主体和不同阶段实际要求，综合各类信息实现资源的实时共享，快速有效的更新、修改、插入、提取项目信息。BIM模型相对于传统的CAD图，既能实现三维空间表达又能引入安全管理、造价、时间等其它微度信息[4-5]。

1)模拟碰撞与优化。实现水利工程多方位、全过程模拟是BIM模型的基本功能，主要包括建筑物或构件、平面布置、施工进度以及后期修建管理等模拟。通过直观的模拟碰撞和优化项目管理等，实现问题的及早发现和施工成本、工期、质量的科学控制。

2)立体可视化。在系统整合项目信息的基础上，结合施工特点构建能够全部可视化的三维或四维BIM模型。各参建主体利用共享平台登录系统终端，可以直观地看到建筑物或构件成型后的形态，通过及时有效的沟通大大降低信息传递误差率，减少在二维和三维转化过程中拟建建筑物或成品、二维图纸、三维建筑施工等信息传递环节。

3)贯穿项目全生命周期。在建模软件和应用标准保持不变的情况下，规划设计、建设施工、运营维护等全生命周期内可以使用同一BIM模型，各参建主体按照目标要求和具体情况可以适当的修改模型，以此实现全方位、全历程的模拟设计。

BIM技术的实现是以一系列操作软件在相应标准下协同完成的，由此达到维护、管理、施工、设计等多信息共享和传递，该过程并非一款软件所能实现的[6]。采用REVIT等软件建立模型，经一系列转化处理和可视化设计输出图像，从而实现项目信息集成、成本核算、设计模拟、能耗计算等。

2 水利工程施工特点

1)影响因素多。水利工程绝大多数建于大江大河和崇山峻岭上，水文气象、地形地貌、地质条件等自然因素对施工建设的影响较大。

2)设计部门多。水利工程建设涉及生态环境、工程技术、城乡规划、经济发展、社会政治、财政金融、居民生活等经济社会各方面，牵涉到的行业和部门较多，这也是水利工程的典型特征。

3)施工条件较复杂。大多数水工建筑物都会受到水的渗透力、冲刷力、推力、浮力等作用，且水利工程运行大多处于水文地质、气候条件等因素无法准确把握的情况下，工程运行和施工条件整体复杂。

4)质量要求高。水利工程的施工条件复杂且附属工程多，加之一旦失事将会带来难以估计的经济损失，所以具有更高的施工质量要求。

5)政府参与多。水利工程建设周期长，资金投入规模大，工程建设具有重大的经济和社会意义，对当地以及国家都具有深远的影响，所以水利工程建设大多属于政府投资行为。

3 BIM技术的应用现状与优势

3.1 应用现状

1)专业人才不足。应用BIM技术时，既要熟练的操作有关软件完成建模，更要考虑BIM理念有机结合现场施工和技术。然而，水利施工企业中既有熟练运用BIM技术又有丰富施工经验的技术人员非常少。精准快速的模拟计算是发挥BIM技术优势的关键，而现有计算速度和数据储备难以满足实际要求。

2)BIM应用不够深入。目前，大多数施工单位的综合建模能力还不高，主要采用项目信息录入、输入CAD图纸等方式建立BIM模型。所谓的BIM应用仅仅是渲染图片，完成简单的三维建模，BIM技术的作用和优势并没有得到真正发挥[7]。

3)软件系统尚不成熟。水利工程施工环境复杂，涉及参建方多，较建筑而言具有更高的BIM技术诉求，然而BIM技术的应用效果却并不明显，这主要是由于至今尚未开发适用、专属水利工程的BIM软件。此外，实际应用起来各软件中量算、造价模块的应用效果较差，虽然模块应用较早，但在真正计量核算中绝大多数仍无法使用。水利工程与建筑行业相比，尚未开发统一的各BIM软件接口或标准，这给BIM技术的互通与推广带来了极大的阻碍。

3.2 优势分析

水利工程与房屋建筑行业相比具有施工难度大、相关专业多、涉及范围广、BIM技术应用起步晚等特点，所以推广速度较慢。近年来，随着各部门的积极推广，在复杂庞大项目和重点工程领域BIM技术逐渐得以初步应用，并取得一定成效。例如，某研究院应用BIM技术，并采用有关软件完成道路建设、场地规划、测绘、勘察的分析、设计和三维建模等工作，通过三维族库整合和软件平台应用完成整个工程的建模及设计。BIM技术的应用简化了设计流程，设计效率得到明显提升[8]。正式开工前，让参建各方以可视化、数字化的方式看到了工程建设的各个环节，并取得了良好效果。

根据以上实践经验，应用BIM技术从整体上控制整个水利建设过程，有利于保证施工安全、成本、质量和进度等目标实现，具体如下：

1)施工协调优化。项目建设时，施工单位需要与诸多部门协调沟通，如监理、业主、设计、材料供应商、交通部门、相邻标段施工单位、审批单位等。另外，对于从事非工程建设专业的人员很难按照文字描述或者图纸想象出三维立体的建筑物形状[9]。因此，应用BIM技术生成三维模型既可以直观地进行展示，又能大大提升各部门间的沟通效率。

2)施工管理优化。为了逐步转变现阶段盲目粗放的现场管理现状，必须切实提升工程施工管理水平。将BIM技术应用于项目管理，通过动态模拟能够及时发现施工过程中存在的各类问题，经优化调整和后期控制有效避免盲目施工的出现。此外，运用搭建的三维模型对复杂的施工部位进行安全交底、技术交底，可更加具体和直观的指导一线施工，可以使现场工人和作业层更易理解，大大提高施工效率和沟通效率[10-11]。

3)施工工序优化。在正式开工前结合施工进度和工序，通过建立模型能够对施工现场情况进行直观形象的展示，可全方位的模拟复杂的施工方案和工程部位，并确定最优的方案和工序，最大程度的降低返工的发生概率。

4)施工进度保证。在建立水利枢纽三维BIM模型的基础上，可从时间维度上融入进度计划创建4D模型，融入工程量、成本造价等信息还可创建5D模型，更加直观地展示项目各阶段的施工情况，实现全过程模拟。因此，BIM技术能够合理确定项目节点，通过适当调整实现施工方案的最优。

BIM技术能够可视化模拟项目的重点施工环节，合理规划布置施工平面，更加直观地掌握材料、机械等使用情况。同时，经碰撞检查可以提前发现施工过程中存在的冲突、矛盾，并针对存在的问题制定行之有效的解决方案，为实现进度、资源、成本的最优化提供保障。

4 结 论

近年来，随着水利部门的大力推广和一系列支持政策的出台，BIM技术被越来越多的应用于水利工程领域。近期大批重点工程试点对应用BIM技术给出了具体要求，将BIM技术应用于水利工程中既能明显提升工作效率，又能更加精确、细致地控制各个施工阶段和过程，彻底转变以往企业不重技术、只重经验的现象，更好更快的促进水利施工技术的完善和发展。