孫少楠，張慧君

（華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院，河南 鄭州 450045，E-mail：1042193002@qq.com）

BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用研究

孫少楠，張慧君

（華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院，河南 鄭州 450045，E-mail：1042193002@qq.com）

水利工程具有地形條件復(fù)雜、設(shè)計(jì)選型獨(dú)特、涉及專(zhuān)業(yè)廣等特點(diǎn)，存在圖紙信息繁冗、工程樞紐布置復(fù)雜、土方量計(jì)算不精確的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題提出構(gòu)建水利工程信息模型的方法，通過(guò)繪制水利工程的地形以及水工建筑物BIM模型，完整實(shí)現(xiàn)水利工程仿真信息的數(shù)字化查詢(xún)，并結(jié)合多款BIM軟件協(xié)同完成水利工程的樞紐布置、土方量計(jì)算。以洪都拉斯帕圖卡Ⅲ水電站項(xiàng)目工程為例，介紹了BIM技術(shù)在該水利工程中的應(yīng)用點(diǎn)，可為水利工程建設(shè)管理提供參考。

BIM技術(shù)；水利工程；信息模型構(gòu)建；土方量計(jì)算；BIM模型應(yīng)用

目前，BIM技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為建筑業(yè)許多課題的支撐[1]。M Yalcinkaya[2]通過(guò)應(yīng)用Latent Semantic Analysis（LSA）的方法，分析 975篇和BIM有關(guān)的學(xué)術(shù)論文摘要，指出了現(xiàn)階段BIM研究的模式和趨勢(shì)；LV Berlo[3]通過(guò)案例介紹了基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目中心服務(wù)器的創(chuàng)建及BIM數(shù)據(jù)的共享；張建平等[4]自主研發(fā)了建筑工程施工BIM建模系統(tǒng)和基于BIM的4D施工項(xiàng)目管理系列軟件；何關(guān)培[5]通過(guò)對(duì)幾種可能技術(shù)路線(xiàn)的分析，提出了建筑施工企業(yè)BIM技術(shù)路線(xiàn)在BIM應(yīng)用不同成熟階段的發(fā)展走向。這些研究對(duì)建筑工程有一定的指導(dǎo)意義，但是水利工程和建筑工程的特點(diǎn)有所不同，前者的研究成果并不完全適用于水利工程。水利工程設(shè)計(jì)選型獨(dú)特，CAD設(shè)計(jì)圖紙信息繁多，需要專(zhuān)業(yè)人員解析才能獲得工程三維形態(tài)，且圖紙修改過(guò)程復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員協(xié)同困難，使得設(shè)計(jì)周期增長(zhǎng)，設(shè)計(jì)質(zhì)量難以控制，BIM作為一種集成建筑完整數(shù)字化信息的三維框架[6]，能夠?qū)崿F(xiàn)水利工程可視化查詢(xún)和設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)修改。水利工程施工技術(shù)復(fù)雜，施工人員整體素質(zhì)較低，工程質(zhì)量難以保證，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工放樣，能有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工人科學(xué)有序施工，從而提高工程質(zhì)量，減少返工，縮短工期，便于施工交底和后期的運(yùn)營(yíng)管理。再者，水利工程地形條件復(fù)雜，在施工前期需要大量的挖、填土方，土方量計(jì)算是否精確關(guān)系到水利工程最終造價(jià)是否準(zhǔn)確。運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)水利工程進(jìn)行地形和相關(guān)建筑物的建模，實(shí)現(xiàn)水工建筑物可視化查詢(xún)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制、簡(jiǎn)化施工總布置優(yōu)選過(guò)程，同時(shí)，在此過(guò)程中完成快速精確計(jì)算土方量，使工程管理與信息技術(shù)高度融合，對(duì)于提高水利工程信息化率，方便后期運(yùn)行管理具有重要意義。

1　BIM模型的構(gòu)建

BIM模型的構(gòu)建是運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行信息管理的前提，本文為了實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目完整的數(shù)字化查詢(xún)，對(duì)項(xiàng)目的地形和水工建筑物分別進(jìn)行BIM模型的構(gòu)建。

1.1地形BIM模型的構(gòu)建

地形模型是描述工程施工總布置的基礎(chǔ)，是所有建筑物及施工活動(dòng)的場(chǎng)所，也是地形開(kāi)挖的受體[7]，本文采用BIM建模軟件實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目地形的建模。首先，對(duì)原始數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析，對(duì)河道地形等高線(xiàn)仔細(xì)檢查，修改有問(wèn)題的等高線(xiàn)（以免最后生成的地形模型與實(shí)際產(chǎn)生偏差），然后根據(jù)檢查后的等高線(xiàn)創(chuàng)建曲面。曲面創(chuàng)建主要使用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）來(lái)描述，三角網(wǎng)是由組成曲面三角剖分的三角形組成，通過(guò)對(duì)某高程點(diǎn)所在三角形的頂點(diǎn)高程進(jìn)行高程值的內(nèi)插計(jì)算得到的就是曲面高程[8]，這種曲面是缺省的曲面，適用于由不規(guī)則分布的采樣數(shù)據(jù)得到的多變復(fù)雜的曲面，能充分表現(xiàn)地形的高低起伏變化。再對(duì)曲面上高程過(guò)高或者過(guò)低的錯(cuò)誤點(diǎn)進(jìn)行修改，最終生成所需要的地形模型。對(duì)修改好的地形再次進(jìn)行分析修改，最終形成符合工程實(shí)際的地形。

1.2水利工程建筑物BIM模型的構(gòu)建

建立一個(gè)真實(shí)描述工程設(shè)計(jì)的數(shù)字信息模型，是實(shí)現(xiàn)可視化仿真技術(shù)的基礎(chǔ)。水利工程與普通建筑工程不同的特點(diǎn)，其建模順序、方法、要求也有所不同，目前一些地方相關(guān)部門(mén)對(duì)于建筑工程運(yùn)用BIM技術(shù)出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定，但還沒(méi)有針對(duì)水利工程相關(guān)規(guī)定，本文針對(duì)水利工程的構(gòu)建BIM模型的步驟如下：

（1）根據(jù)BIM技術(shù)主導(dǎo)方的需要確定模型應(yīng)用階段，進(jìn)而確定建模精度。建筑工程的模型精度等級(jí)分為L(zhǎng)OD100～LOD500[9]，見(jiàn)表1。水利工程模型精度劃分還未有詳細(xì)界定，可以參照建筑項(xiàng)目BIM模型精度劃分。BIM模型精細(xì)度越高，包含參數(shù)信息越多，花費(fèi)人力、時(shí)間越多，同時(shí)，受制于現(xiàn)階段BIM技術(shù)水平，綜合考慮水利工程受氣候影響大、工期長(zhǎng)的特點(diǎn)，研究中模型等級(jí)多以L(fǎng)OD300為準(zhǔn)。施工圖階段設(shè)計(jì)信息詳細(xì)，可根據(jù)設(shè)計(jì)信息完成水利工程設(shè)計(jì)地形、建筑工程、施工臨時(shí)工程和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的建模，為設(shè)計(jì)碰撞、進(jìn)度管理、技術(shù)交底等提供參考。后期的信息化管理也可在該精度基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善。

表1　建筑項(xiàng)目各階段BIM模型精度要求

（2）了解工程概況，搜集各專(zhuān)業(yè)完善的CAD圖紙，認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)總說(shuō)明，了解工程建設(shè)具體要求。

（3）進(jìn)行人員分工，各自做好項(xiàng)目分解。水工建筑物的型式、構(gòu)造和尺寸，與建筑物所在地的地形、地質(zhì)、水文等條件密切相關(guān)，設(shè)計(jì)選型獨(dú)特，各構(gòu)件不具有通用性。構(gòu)件在BIM建模過(guò)程中稱(chēng)為“族”，通過(guò)建模的實(shí)驗(yàn)證明，水利工程BIM建模應(yīng)以族為單位建立各構(gòu)件，最后將各構(gòu)件進(jìn)行拼裝形成完整的水工建筑物模型。因此，水利工程建模工作開(kāi)始之前，首先要對(duì)水工建筑物以可劃分為族的構(gòu)件為單位進(jìn)行項(xiàng)目分解。由于BIM軟件本身的限制，在對(duì)建筑物進(jìn)行族的劃分時(shí)，應(yīng)盡量分解到最小單元，方便后期施工模擬的進(jìn)行。

（4）對(duì)于模型進(jìn)行圖形管理和信息管理。圖形管理主要包括模型配色和線(xiàn)型要求，模型信息管理主要包括模型的幾何信息和非幾何信息，幾何信息包括形狀、尺寸、坐標(biāo)等。非幾何信息包括項(xiàng)目參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、生產(chǎn)廠(chǎng)家、成本價(jià)格、運(yùn)維信息等。項(xiàng)目各階段模型應(yīng)包括的信息如表2所示。

（5）采用BIM軟件，結(jié)合各專(zhuān)業(yè)圖紙嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)構(gòu)建BIM模型，在建模過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的圖紙問(wèn)題，要對(duì)圖號(hào)、軸網(wǎng)等進(jìn)行詳細(xì)記錄。經(jīng)相關(guān)單位同意后，對(duì)原設(shè)計(jì)錯(cuò)漏問(wèn)題進(jìn)行修改的，修改前后模型都應(yīng)保留。

（6）BIM模型質(zhì)量審核。BIM模型建成以后，要進(jìn)行質(zhì)量審核。審核內(nèi)容包括：模型是否達(dá)到最初設(shè)定的建模標(biāo)準(zhǔn)；構(gòu)件定位是否準(zhǔn)確；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是否與圖紙一致等。

表2　各階段BIM模型包含信息要求

2　BIM模型的應(yīng)用

2.1基于地形BIM模型的土方量計(jì)算

水利工程建設(shè)中的土方量測(cè)量與計(jì)算是工程施工各項(xiàng)環(huán)節(jié)的重要依據(jù)，它為施工過(guò)程中工程量的預(yù)算、施工的設(shè)計(jì)組織和施工的現(xiàn)場(chǎng)安排提供了重要的參考作用[10]。水利工程一般地形條件復(fù)雜，挖填土方量大，土方量計(jì)算精度對(duì)項(xiàng)目工程量的計(jì)算影響重大，利用數(shù)字地形模型，既可直觀地查看場(chǎng)地的三維效果，也可用于土方計(jì)算、縱橫斷面繪制等設(shè)計(jì)與計(jì)算功能[11]。土方量的計(jì)算是求取在一定區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然地面實(shí)測(cè)標(biāo)高之間挖、填的土方體積。當(dāng)前，土方量計(jì)算的軟件和系統(tǒng)主要有兩類(lèi)：AutoCAD系列和GIS、遙感系列。BIM 技術(shù)提供的土方量計(jì)算方法建立在與實(shí)際地形完全吻合的BIM模型上，首先繪制原始地形曲面模型和設(shè)計(jì)曲面模型，這兩個(gè)空間三維曲面會(huì)產(chǎn)生交點(diǎn)并連接成線(xiàn)，交線(xiàn)即原始地形曲面與施工設(shè)計(jì)曲面的交匯線(xiàn)，所包圍的空間體積即為需要開(kāi)挖或者填筑的土方量進(jìn)而生成體積曲面?；贐IM技術(shù)的原始地形曲面和設(shè)計(jì)地形曲面是動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的，在方案選擇階段可在模型基礎(chǔ)上快速進(jìn)行土方的開(kāi)挖和填筑實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確計(jì)算土方的開(kāi)挖和填筑量，從而選出最佳土方開(kāi)挖方案。

2.2水工建筑物BIM模型的應(yīng)用

2.2.1基于水工建筑物BIM模型的樞紐布置

水利工程樞紐布置的任務(wù)是確定各建筑物在平面和高程上的布置。水利工程的樞紐布置直接影響到施工場(chǎng)地的布局，合理確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置，對(duì)于找到最佳的臨時(shí)設(shè)施位置，使現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備運(yùn)距最小化[12]，從而節(jié)省工程量、方便施工、縮短工期有重要意義。水利樞紐布置是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，不是一般性確定算法能夠解決的，而應(yīng)該在工程條件的約束下，進(jìn)行多種方案比選。目前的方案比選都是建立在平面圖的基礎(chǔ)上，需要水工專(zhuān)家有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和綜合推理能力。在方案比選階段建立各水工建筑物的 BIM模型，并結(jié)合地形的BIM模型形成完整的項(xiàng)目總體沙盤(pán)，能使決策人員直觀地了解各水工建筑物之間、各水工建筑物與周?chē)匦螚l件之間的制約關(guān)系。同時(shí)，基于參數(shù)的BIM模型可在空間位置任意移動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一處更改，處處更改，使每一種決策方都成為一個(gè)完整可視的沙盤(pán)，據(jù)Autodesk公司統(tǒng)計(jì)，可視化可提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力66%，減少 50%～70%的信息請(qǐng)求，縮短 5%～10%的施工周期，減少20%～25%的各專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)時(shí)間[13]。項(xiàng)目比選階段的案可視化也能夠使項(xiàng)目參建者迅速把握關(guān)鍵項(xiàng)目控制點(diǎn)，確定施工重難點(diǎn)，分析資源配置合理性，為后續(xù)的施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整提供決策支持，能為水利工程的施工組織設(shè)計(jì)及宏觀決策提供有效的分析依據(jù)[14]。

2.2.2BIM模型信息的應(yīng)用

一個(gè)建筑信息模型是一個(gè)單一的、完整一致的建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)，建立完整的項(xiàng)目BIM數(shù)據(jù)信息，使工程構(gòu)件參數(shù)化，從而實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理信息化和技術(shù)信息化。

（1）管理信息化。建筑施工過(guò)程是一項(xiàng)典型的協(xié)同工作，不同專(zhuān)業(yè)、不同職責(zé)的施工主體之間需要進(jìn)行信息共享和交流。同樣，在水利工程建設(shè)與管理過(guò)程也中會(huì)產(chǎn)生大量信息，項(xiàng)目參建各方各自為政，產(chǎn)生信息孤島和信息斷層問(wèn)題，導(dǎo)致信息在工程全生命周期各階段流失嚴(yán)重，信息共享管理水平低，信息的使用與表達(dá)不能有效地反饋工程[15]。BIM模型包含的信息可實(shí)現(xiàn)工程檔案可視化、關(guān)聯(lián)化、高效率化管理，為項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的信息交換、共享和集成化管理提供了有效平臺(tái)?；贐IM技術(shù)的信息管理平臺(tái)如圖1所示，按照項(xiàng)目進(jìn)行的不同階段，將 BIM信息平臺(tái)劃分為三大子平臺(tái)：設(shè)計(jì)管理信息平臺(tái)、項(xiàng)目實(shí)施階段信息平臺(tái)和項(xiàng)目驗(yàn)收及運(yùn)維信息平臺(tái)。設(shè)計(jì)管理信息平臺(tái)包括項(xiàng)目建議書(shū)，可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)3個(gè)階段的信息，項(xiàng)目實(shí)施信息平臺(tái)包括施工圖設(shè)計(jì)和施工技術(shù)交底階段的信息；項(xiàng)目驗(yàn)收及運(yùn)維信息平臺(tái)提供竣工驗(yàn)收，以及項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)階段的信息。因此，使用BIM技術(shù)建設(shè)一個(gè)項(xiàng)目的中央存儲(chǔ)庫(kù)，可徹底改變項(xiàng)目整個(gè)生命周期的信息管理模式。水利工程投資大，使用年限長(zhǎng)，人員流動(dòng)大，一些隱蔽工程的信息流失嚴(yán)重，基于BIM技術(shù)的信息管理平臺(tái)可保證這些信息的完整性、準(zhǔn)確性和可追溯性。同時(shí)，基于BIM技術(shù)的應(yīng)急管理包括：預(yù)防、警報(bào)和準(zhǔn)確定位，避免在事故發(fā)生后翻看繁多復(fù)雜的圖紙而延誤最佳救援時(shí)間。

圖1　基于BIM技術(shù)的信息管理平臺(tái)

（2）技術(shù)信息化。水利工程施工條件復(fù)雜，工程量大，施工難點(diǎn)多，目前，我國(guó)水利工程施工技術(shù)水平普遍較低。BIM技術(shù)作為一種對(duì)建筑物物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字描述的信息庫(kù)，BIM模型在工程設(shè)計(jì)、施工等過(guò)程中支持多種應(yīng)用[16]，對(duì)于一個(gè)完整使用BIM技術(shù)的工程來(lái)說(shuō)，不僅包括虛擬的三維可視化模型，也應(yīng)該包括可視化的施工任務(wù)和施工順序[17]，這些信息對(duì)于施工任務(wù)的安排以及施工進(jìn)度計(jì)劃的確定將起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)，模型包含的建筑物本身的定量信息會(huì)直接鏈接到相關(guān)的成本數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)前期的投資控制非常有利，精細(xì)度級(jí)別越高的模型，項(xiàng)目的成本估算越精確。從項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段到施工階段的BIM模型包含不同的信息，如表3所示。

表3　各階段BIM模型信息應(yīng)用

3　實(shí)例

洪都拉斯帕圖卡Ⅲ水電站項(xiàng)目是中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)公司與洪都拉斯以 EPC方式合作的水電項(xiàng)目，該工程樞紐建筑物由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪系統(tǒng)、岸邊引水發(fā)電系統(tǒng)組成。壩基高程237.00m，壩頂高程為 294.00m，壩頂寬 10.00m，最大底寬 61.872m，最大壩高 57.00m，壩頂全長(zhǎng)207.93m。大壩由左岸擋水壩段、河床溢流壩段、右岸底孔壩段、右岸壩身取水壩段和右岸擋水壩段組成。由于項(xiàng)目工期緊、建筑物布置不合理等原因，公司希望通過(guò) BIM技術(shù)進(jìn)行樞紐布置的調(diào)整及工期優(yōu)化，同時(shí)由于建筑物布置發(fā)生變化，對(duì)原地形開(kāi)挖方案隨之變化，土方量也要重新計(jì)算。

3.1工程總承包方主導(dǎo)的BIM應(yīng)用模式

由于 BIM的核心價(jià)值體現(xiàn)于解決工程項(xiàng)目中多參與方和多專(zhuān)業(yè)信息交換與共享的問(wèn)題，因而需要建立能夠協(xié)調(diào)多參與方的應(yīng)用模式[18]。該工程采用建設(shè)項(xiàng)目工程總承包模式，工程總承包方的工作涉及項(xiàng)目實(shí)施全過(guò)程，有助于推動(dòng)BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施各個(gè)階段的運(yùn)用，圖2給出了基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目總承包方組織實(shí)施模式。

圖2　基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目總承包方組織實(shí)施模式

由于該工程為涉外水利工程，工程圖紙復(fù)雜，且采用國(guó)際通用的英語(yǔ)，但是現(xiàn)場(chǎng)施工人員為國(guó)內(nèi)人員，整體素質(zhì)不高，對(duì)于圖紙的理解有一定困難，BIM咨詢(xún)方根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙建立BIM模型，形成該水電項(xiàng)目的完整沙盤(pán)如圖3所示，方便現(xiàn)場(chǎng)施工人員按圖施工，以及項(xiàng)目總承包方同業(yè)主單位的溝通交流。同時(shí)，可在工程開(kāi)工前提出設(shè)計(jì)優(yōu)化改進(jìn)建議，通過(guò)模型對(duì)圖紙進(jìn)行反饋修改，簡(jiǎn)化決策過(guò)程，為總承包方降低返工成本。

圖3　工程樞紐布置沙盤(pán)模型

在沙盤(pán)的基礎(chǔ)上，BIM咨詢(xún)方基于BIM模型形成了施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控布置方案。在項(xiàng)目施工階段，工程總承包方應(yīng)用咨詢(xún)方提供的 BIM 模型進(jìn)行施工過(guò)程管理和工程項(xiàng)目綜合管理，對(duì)一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)反饋信息，完善模型，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行指導(dǎo)。同時(shí)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)實(shí)際工期與計(jì)劃工期進(jìn)行對(duì)比分析。在整個(gè)過(guò)程中保存各個(gè)階段模型的更改，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)、實(shí)體、可追溯的工程項(xiàng)目主體變更檔案，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的全方位管控。

3.2BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

3.2.1土方量計(jì)算

首先對(duì)原圖紙?jiān)敿?xì)研究，然后利用本文的方法按照設(shè)計(jì)對(duì)原地形進(jìn)行處理，生成原始地形曲面與設(shè)計(jì)曲面，構(gòu)成填挖土方量的體積曲面，如圖 4、圖5所示，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了土方開(kāi)挖和回填量的計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖4　體積曲面

圖5　體積曲面剖切圖

表4　該工程填、挖土方量概要

從表4可以看出，采用BIM技術(shù)計(jì)算出來(lái)的填、挖土方量與實(shí)際結(jié)果相差6.755m3，誤差為0.125%，其誤差精度完全滿(mǎn)足工程需要。

3.2.2基于 BIM 技術(shù)的非溢流壩段混凝土工程量的提取

水利工程中混凝土工程量以成品實(shí)體方計(jì)量，初設(shè)階段主要依據(jù)CAD圖紙分部位、分強(qiáng)度、分級(jí)配計(jì)算，與實(shí)際工程量相差大，本工程通過(guò)BIM軟件按照參數(shù)化族庫(kù)建設(shè)—工程主體 BIM 模型建立—提取工程量的步驟進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)。在建好的BIM模型基礎(chǔ)上，軟件能根據(jù)模型已包含的參數(shù)信息完成工程量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，極大地提高了工作效率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，在模型建立過(guò)程中，一些錯(cuò)漏問(wèn)題已經(jīng)進(jìn)行修改，工程量會(huì)關(guān)聯(lián)性自動(dòng)修改，避免工程量反復(fù)計(jì)算。但是研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于以體積為統(tǒng)計(jì)單位的工程量非常精準(zhǔn)，而以面積、質(zhì)量為單位的統(tǒng)計(jì)信息與國(guó)內(nèi)計(jì)量軟件存在差異，這是由于國(guó)內(nèi)外在這些方面的計(jì)量方式存在差異造成的，該水利工程中的混凝土工程量采用BIM軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以非溢流壩段混凝土工程量統(tǒng)計(jì)為例，如圖6和表5所示。

表5　非溢流壩段混凝土工程量提取明細(xì)表

3.2.3工程進(jìn)度模擬

傳統(tǒng)的進(jìn)度管理是通過(guò) Project，P3，P6等軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，涉及的邏輯關(guān)系復(fù)雜，基于BIM 技術(shù)的進(jìn)度管理軟件能同上述常用進(jìn)度軟件對(duì)接，把進(jìn)度計(jì)劃和施工過(guò)程結(jié)合，使復(fù)雜的進(jìn)度管理過(guò)程轉(zhuǎn)化成可視化的模擬視頻，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行預(yù)演，從預(yù)演中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，做出分析與判斷，修改完善相關(guān)的工作計(jì)劃。由于該工程需要在汛期前完成碾壓混凝土壩的澆筑，因此針對(duì)壩體澆筑過(guò)程進(jìn)行了進(jìn)度模擬，如圖7所示。

圖7　碾壓混凝土壩澆筑過(guò)程進(jìn)度模擬

3.2.4 該工程BIM技術(shù)的應(yīng)用成果

（1）通過(guò)建立BIM模型，對(duì)圖紙進(jìn)行詳細(xì)審核，起到了深化設(shè)計(jì)的作用。同時(shí)，由于本工程是涉外工程，業(yè)主同該工程單位語(yǔ)言溝通不暢，BIM模型有效提高了雙方溝通效率。

（2）BIM模型把復(fù)雜難懂的圖紙變成了完整的沙盤(pán)模型，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)上游圍堰布置距離大壩太近，相互施工干擾較大，不利于加快施工進(jìn)度，在BIM模型基礎(chǔ)上進(jìn)行圍堰位置快速任意調(diào)整，形成合理的樞紐布置。

（3）各專(zhuān)業(yè)模型相結(jié)合進(jìn)行碰撞檢查，在工程開(kāi)工前提交相關(guān)報(bào)告。

（4）在大壩模型建成后，該工程單位相關(guān)人員認(rèn)為閘門(mén)啟閉裝置設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，需要加固措施。

（5）通過(guò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工放樣，形成施工交底文件。

（6）施工進(jìn)度模擬為工程的進(jìn)度管理提供了依據(jù)。

以上問(wèn)題的解決，精確了工程土方量，減少了項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的返工，有利了雙方的信息交流，節(jié)約了成本資源，體現(xiàn)了BIM模型在水利工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

4　結(jié)語(yǔ)

水利工程建筑物選型獨(dú)特，技術(shù)復(fù)雜，設(shè)計(jì)效率低，且參建各方信息共享水平低，通過(guò)引入BIM技術(shù)建立水利工程信息模型能有效解決這些問(wèn)題。同時(shí)，基于BIM技術(shù)的土方量計(jì)算嚴(yán)密科學(xué)，方便修改，彌補(bǔ)了水利工程中傳統(tǒng)土方算量方法的不足，提高了土方量計(jì)算的精度和效率，并在計(jì)算土方量的同時(shí)生成地形模型，為項(xiàng)目的方案決策奠定了基礎(chǔ)。但是，水利工程BIM模型各構(gòu)件現(xiàn)有族少，因此，構(gòu)建水利工程BIM模型時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要建立包含完整參數(shù)的構(gòu)件，豐富水利工程族庫(kù)，同時(shí)提高水利工程中族的重復(fù)利用率。

實(shí)例研究證明，BIM技術(shù)在大型水利工程的方案決策階段能提供完整、可追溯的沙盤(pán)模型，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)樞紐布置不合理，防止返工，縮短工期，節(jié)約成本資源具有重要意義?；谀Ｐ涂缮上鄳?yīng)的工程量及進(jìn)度模擬，方便工程的投資控制和進(jìn)度管理，同時(shí)也能有效提高我國(guó)水利工程信息化程度。

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Research on the Application of BIM Technology in Water Conservancy Project

SUN Shao-nan，ZHANG Hui-jun
（School of Water Conservancy，North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450045，China，E-mail：1042193002@qq.com）

With complex terrain conditions，unique design and selection，a wide professional characteristics involved，water conservancy project has the problem of complex project layout and inaccurate earthwork calculation. According to the problem of water conservancy project，the paper puts forward method to construct the water conservancy engineering information model，and structures BIM model by drawing water conservancy engineering topographic and hydraulic to have a full realization on the hydraulic engineering simulation information digital search. And the article combines a variety of BIM software to complete water conservancy hub layout and earthwork calculation. In the case of Patuca III hydropower station project in Honduras，this study introduces the point of application of BIM in water conservancy Project，and provides a reference for the management of water conservancy project.

BIM technology；water conservancy project；construction of Information model；earthwork calculation；application of BIM model information

TU17

A

1674-8859（2016）02-103-06 DOI:10.13991/j.cnki.jem.2016.02.020

孫少楠（1974-），男，博士，副教授，研究方向：BIM技術(shù)，施工組織與管理；

2016-03-01．

河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究項(xiàng)目（122300410029）；

河南省教育廳青年骨干教師資助項(xiàng)目（2013GGJS-086）．

張慧君（1990-），女，碩士研究生，研究方向：BIM技術(shù)，施工組織與管理。