浅谈BIM 建模技术在水利工程中的应用

余方方 朱宏松

一、概述

根据国家标准《建筑行业十项新技术》以及相关政策的要求，目前水利行业大力推行BIM 建模技术在水利工程项目中的应用，根据项目的特点，针对整个项目采取全模型的创建，优化施工方案，开展重难点施工分析。施工过程中从可视化施工、预制产品加工、现场施工控制等方面入手，通过BIM 技术分别创建建筑施工、结构施工安装、金属结构及机电MEP 模型，并对施工过程中的几种关系进行关联性组合，发现它们相互之间的冲突关系，及时优化实施方案。

二、现场布置方案调整

通过BIM技术创建建筑模型以及施工场地模型，并将项目周围情况及现场的施工环境以数据信息的形式衔接到BIM 模型中，创建三维立体的施工现场场地平面布置。按照工程总进度计划，能够形象直观地模拟出各个过程和阶段的现场情况，灵活地布置现场施工平面图，实现现场平面布置经济合理、生产便捷、高效运转。针对施工现场中的临时设施、生产加工区域、设备安装，通过3D 模型的建立，以动态的方式进行可视化布局，优化施工场地布置方案，同时能充分发挥施工现场设施的能力，节约用地，减少环境破坏，减少运输及材料二次搬运成本。

三、施工模拟

施工时创建各项施工措施BIM 技术模型，能够更形象直观地模拟各个阶段的施工过程和施工工艺，将几种施工技术及工艺方案进行可行性比较，选取最优施工方案，合理配置资源，加快施工进度。

（一）高支模施工模拟

利用BIM 模型多维度可视化的特性，对施工方案进行模拟。项目各部门可利用BIM 模型进行讨论，调整方案，最终确定最优的施工方案。精准的模型也可以作为模板支设样板，对高支模施工进行引导。

（二）脚手架搭设施工模拟

利用BIM 技术模拟脚手架搭设，调整脚手架的搭设方案，指导材料用量计算、搭设过程可视化交底等各个环节，为施工过程中的材料、技术、质量、安全提供数据及技术支撑，减少返工，提高了现场施工效率。

（三）复杂钢筋节点施工模拟

对复杂钢筋节点进行精确翻样，可根据项目需要，对复杂节点进行综合优化，保证施工的可行性，提升钢筋绑扎质量。

（四）放线方案的优化

对于大型设备的安装可通过BIM 模型创建、进行可视化的布局，编制设备安装放线方案，进一步准确确定安装的放线位置。

四、虚拟建造预制加工

应国家关于对装配式建筑的发展要求，倡导绿色施工，通过BIM 技术进行虚拟建造，研讨及把控预制工厂、现场组装拼装建造的可能性。现如今预制加工面临的最大问题不在于工厂的加工能力，而在于预制构件的下料及现场的安装阶段。在施工的过程中完成优化施工方案、深化设计之后，将模型构件按照厂家产品库要求进行分段处理，生成装配式图纸后交付厂家进行生产。

五、扫描技术的应用

利用三维扫描技术，对施工现场进行高精度的数字测绘，获得整个现场的三维模型；同时基于工程图纸建立初步BIM 模型，并与三维扫描模型对比，迅速发现图纸偏差，及时矫正预算数据。精确的数字模型和信息为制定施工方案提供更为精准的各项数据。可视化的模型也便于决策计划，大大减少了施工中的不确定因素。

六、协同管理

除了模型的创建工作，借助BIM 平台还可以进行多项施工现场的协同管理工作。首先统计、汇总现场采集的材料、问题、表单、资料等数据，建立信息库，同时借助平台的移动终端实时上传施工现场情况，施工管理人员根据数据与施工现场情况分析总结现阶段的工作，及时发现项目管理上存在的漏洞，实时做出调整，并对后续工作做出更精准的规划，提出行之有效的预控方案。

七、质量问题协同管理

利用检验检测等方法采集施工现场数据，建立现场质量问题、安全隐患等数据资料，与BIM 模型或施工图纸对照，将出现的问题进行可视化分析，管理人员可以借此准确掌控问题部位及详情情况，及时进行数据统计和分析，确定改正措施，保证施工顺利进行。

通过BIM 建模还可为制定优质的质量目标和质量计划提供帮助。把质量目标值分解到每个责任者，并将质量目标值连接到BIM 模型中去，项目部随时可检查质量目标和计划的实施情况，哪些分项工程上有优势、差距，在有优势的分项上，创出自己的特色，有差距的分项上要采取积极的措施和办法达到质量目标。

八、安全文明施工协同管理

安全文明施工在项目管理中有着重要的作用，也是评判施工企业素质优劣的重要标准。一直以来，施工现场的安全生产管理、危险源辨识、安全隐患排除和安全防护设施的设立都依靠项目安全管理人员的知识水平和经验进行管理，而BIM 技术模型可以在安全文明施工管理方面形成立体可视化管理，从施工现场的场地场容、临时设施防护、机械设备、脚手架搭设、吊装安全、安全防护设施及措施等各个方面建立安全文明施工管理实施方案。在工程施工时，利用BIM 模型让项目管理人员提前对施工面的危险部位、安全隐患部位进行判断，提前在危险部位和安全隐患周围设置安全防护设施的模型，形象直观地排查安全死角。在施工时将模型布置交给项目安全管理人员，通过模型布置与现场模拟安全交底，按照模型布置施工现场。还可以利用BIM 模型设置相应的安全事故预警方案，模拟安全事故发生的全过程，分析安全事故发生的原因，研究项目安全生产工作，发现问题及时处理解决，消除事故隐患。

九、施工进度的管理

在施工进度管理过程中，可利用BIM 技术制定计划、跟踪计划、分析计划及修正计划。以实现施工合同约定的完工日期为最终目标，建立BIM 模型对施工进度控制的总目标进行分解，可按单位工程分解为交工分目标，按承包的专业或施工阶段分解为完工分目标，动态地分配施工资源和作业面，将施工进度计划与实际施工进度进行比较，实时监控进度的实施情况，对进度提前或者进度延误，采用不同的颜色亮度显示标注。对于进度延误的情况，必须及时检查分析原因，采取施工进度调整措施，确保工程总进度计划的实现。

十、材料劳务协同管理

材料及成本控制是项目管理中的重要组成部分，利用BIM 模型，计算、模拟和优化项目各个施工过程和阶段的人员、材料、机械设备、资金等的需用量，从而建立劳动力需求计划、材料供应计划、机械设备计划、资金投入计划等，通过一系列计划形成项目总成本计划，将成本控制落实到每层结构施工中，材料供应计划的准确性、及时性对于实现成本管理和控制起重要作用，利用BIM 模型自动提取材料、机械设备需求计划，以计划为依据指导材料采购，避免材料堆积和浪费。

十一、施工作业面管理

水利工程施工中，存在不同专业、工种在同一施工区域、同一作业面交叉施工的情况，尤其是一些大中型建设项目，一个作业面有多种专业及工种，各工序、各环节的协调尤为重要。以作业面为对象建立BIM 技术模型，自动统计各个时间点、各工序、各环节不同专业在同一工作面的所有施工作业内容，根据施工进度计划和施工工序，布置项目各专业各部门每天的工作内容，工作超出范围及时预警。以单元为工作面，合理划分施工顺序、材料供应、施工流水作业、设备调度等，使单元工作面各项工作协调一致。BIM技术模型可提高施工组织协调的有效性，对工程进度、材料、成本、质量、安全、资金等要素进行模拟叠加，科学合理地划分施工环节，加强施工各方的配合与协调，使现场发生的问题能够及时快速地解决，为工程建设创造良好的环境和条件。

十二、资料协同管理

在项目施工管理中，BIM 模型技术的文档与图纸管理是档案资料管理的基础。把不同专业设计图纸、设计变更、合同文件、文档、会议资料等信息记录与专业模型软件进行衔接，实时查找和自动汇总各个阶段的模型状态，各部位对应的设计图纸、变更及合同信息，以及各个施工阶段和过程的文档会议等资料。

十三、竣工复核信息管理

3D 模型扫描技术为项目施工全过程和竣工复核提供准确的数据资料，也是项目竣工的参考标准。从项目开始到完工逐步完善BIM 模型数据库，可提供最全面、最精确的原始施工数据信息。综合施工各阶段的工程模型、信息和资料形成的模型文件，与工程后期的运营维护相结合，可避免运营维护管理方再次搜集工程项目数据和信息，极大提高了工作效率■