BIM 技术在某高桩码头施工中的应用

沈启亮，王举睿，杨 磊

（1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510230；2.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220；3.中交一航局第五工程有限公司，河北秦皇岛 066099）

引言

BIM 技术是一项应用于设施全生命周期的3D数字化技术，它以一个贯穿其生命周期都通用的数据格式，创建、收集该设施所有相关的信息并建立起信息协调的信息化模型作为项目决策的基础和共享信息的资源[1]。近年来BIM 在建筑业也逐渐被广泛应用，其中在房建、公路桥梁、市政等施工行业均有取得较好的应用效果；本文以BIM 技术在高桩码头施工中的应用为例，讲述了BIM 技术在临建规划、工程量统计、碰桩验算、可视化交底、图纸会审、优化设计、形象展示等方面的应用，使施工阶段全过程应用BIM 技术，有效提高了项目管理水平，提高工作效率，为项目取得了良好的经济效益和社会效益。

1 工程概况

神华国华印尼爪哇7 号2×1 050 MW 燃煤发电工程配套码头及取排水设施工程煤码头泊位工程按照停靠14 000 t 级驳船设计，共布置2 个泊位，码头平台长289 m，宽26 m，顶面高程为3.5 m。在煤炭码头平台内侧共布置2 个拖轮泊位，拖轮泊位长87 m。

码头结构为高桩梁板式结构，分为4 个结构段，排架间距8.0 m，码头基桩为Φ1 000 mm 钢管桩，每排架设6 根基桩，其中轨道梁下设半叉桩，其余均为直桩。码头上部结构主要包括现浇横梁、预制纵梁、预制轨道梁、现浇上横梁、预制叠合板、现浇面层及磨耗层等。

本工程具有桩基布置密集、现浇下横梁构件结构复杂、预制构件安装难度大等技术难点，且本工程作为公司印尼市场首个工程，具有树立品牌形象、开拓市场的高标准定位；为此本工程施工阶段采用BIM 技术，助力项目顺利实施。

图1 高桩码头标准结构断面图

2 BIM 技术应用策划

2.1 确定应用点

为使BIM 技术更加贴合实际，在项目前期准备阶段，专门召开BIM 应用价值研讨会，确定本工程主要应用点见表1。

表1 BIM 技术应用点统计表

2.2 模型分解

依据规范[2]要求，结合高桩码头施工工艺，将本项目码头整体模型的创建工作，拆分为桩基、上部结构（横梁、梁板预制与安装、靠船构件、梁节点、叠合梁及面层等）、轨道（门机轨道、车档、顶升、防风锚定等）、停靠船及附属设施。模型分解表见表2。

表2 高桩码头主体模型分解

3 BIM 技术在高桩码头施工中的主要应用

3.1 在临建工程规划和施工阶段的应用

工程作为公司展示公司品牌形象的重要窗口，因此建成高质量、高标准的临建工程对于公司市场发展有着重要的意义。

在临建规划和施工阶段应用BIM 技术，利用BIM 技术对施工场地的安全文明设施、施工设施等进行建模，通过BIM 模型的可视化功能，可以更好的分析道路布置、场地给排水布置、各区域场地布置等是否合理，从而优化场地布置[3]。将最终确定好的BIM 模型进行渲染，制作成标示牌，可以让总包、业主单位更清晰直观的了解临建工程。

将BIM 模型导入到Navisworks 软件内，利用软件的虚拟漫游功能，可以更加直观的了解临建工程的细部布局，从而对不合适的部位进行细部调整，例如项目五牌一图的码放位置、安全文明施工标语的尺寸大小及摆放位置，生活区和办公区的绿化布置等，让设计与布局更人性化、合理化。

图2 临建场地效果图

图3 临建场地航拍图

3.2 施工工艺模拟

在现浇横梁施工方案讨论时，原计划先进行夹桩，然后进行钢筋笼安装；通过BIM 对整个工艺进行施工模拟，发现若先进行夹桩，在安装钢筋笼时，封底钢板将与夹桩主梁的吊钩发生冲突，造成钢筋笼无法顺利安装；因此通过调整施工工序，先安装钢筋笼，然后进行钢管桩夹桩，保证工序逻辑穿插的合理性[4]。

3.3 工程量计算

BIM 模型作为富含工程信息的数据库，可真实地提供工程管理所需的工程量数据，基于这些数据信息，计算机可以快速地对各种构件进行统计工程量，大大减少繁琐的人工操作和潜在错误。如预应力T 梁，腹板、倒角多，结构复杂，通过建立BIM模型，直接计算T 梁体积，计算结果更精准，效率更高。同时在横梁施工时，建立横梁钢筋的BIM 模型，可自动生成钢筋明细表[5]。

图4 T 梁构件方量计算界面示意图

3.4 碰桩验算

碰桩验算作为高桩码头施工环节一项重要的技术核验工作，其实施质量和实施效率，直接影响着码头沉桩作业的施工进度。本工程应用BIM 技术在施工前对桩基进行碰撞检查，以便与设计沟通修改。使用Revit 软件建模，将模型导入到NavisWorks，利用NavisWorks 软件的Clash Detective 功能，对桩基进行硬碰撞和软碰撞的检查[6]。

相比较传统的手算过程，BIM 技术把技术人员从繁杂琐碎的重复计算中解脱出来，有效降低工作强度。同时，电算化的复检手段可以避免因人为疏忽和计算错误而引起的工作失误，提高工作质量。

通过对第一版图纸的碰撞验算，发现硬碰撞1处，软碰撞（直桩允许偏差25 cm，斜桩允许偏差30 cm，因此两根桩的安全距离不小于55 cm）4 处；与设计单位沟通，改变了钢管桩扭角，从技术角度保证钢管桩沉桩的顺利施工。

图5 桩基优化前后对比图

3.5 优化设计

在现浇横梁钢筋在轨道梁凹槽安装处通长布置，造成后期预制轨道梁无法安装，经设计同意将轨道梁凹槽处钢筋断开，后期补焊。通过BIM 技术提前发现问题，并及时通知设计单位，优化设计，既提高了设计质量，又避免了返工造成的成本浪费。

3.6 钢管桩沉桩质量分析

钢管桩沉桩完成后，为分析沉桩质量，应确定每根桩桩底所在土层；通过传统二维图纸无法精准确定每根桩所在的土层，影响分析结果。利用BIM技术，根据地勘报告绘制出沉桩区域的三维土层分布模型，并将实际的沉桩模型添加到对应的位置，可以直观的了解每根桩桩底所在的土层，使数据更精准，更便于分析。

3.7 关键工序可视化技术交底

本工程现浇下横梁长度为26 m，横梁截面尺寸“两头大、中间小”，属异形梁；钢筋绑扎复杂，施工难度较大；因此在下横梁施工技术交底时，采用BIM 技术，通过三维模型，更直观的展示交底内容，使作业人员更容易理解施工内容，避免作业人员的错误理解，提高交底质量，从而提高现场施工的质量，减少返工率。

3.8 预制梁、板的预留钢筋位置优化

通过BIM 技术对梁板安装施工环节进行1:1 施工放样，可以精确反映各构件间预留钢筋冲突问题，及早发现冲突部位，编制预留钢筋调整计划。在构件预制环节采取相应措施调整干扰钢筋位置，既保证了构件结构的完整性，又满足了构件安装精度和质量的要求，从根本上提高了高桩码头施工的精细化程度，提高了码头成品的实体质量[7]。

3.9 形象展示

BIM 技术在施工形象展示更加直观具体，通过Lumion、3DMax 等图形渲染软件的处理，其展示效果将更加真实和美观。因此，在对外形象展示和阶段性汇报过程中，采用BIM 技术与图像处理软件相结合，可以达到锦上添花的效果[8]。

图6 码头整体效果图

图7 码头整体航拍图

4 结语

该项目是公司在印尼市场的首个工程，也是公司海外项目中首次采用BIM 技术。将BIM 技术应用在大小临建规划和建设过程中，通过BIM 模型的可视化功能，优化场地布置，助力实现了临建设施的高标准、精细化管理。将BIM 技术应用施工过程中，包括图纸会审、碰桩验算、可视化技术交底、工程量计算、安全管理、施工VR 漫游等方面，提高管理人员工作效率，降低施工风险，为项目的顺利实施提供助力。