陽(yáng)思樂(lè)

【摘 要】隨著打造多樣化城市面貌的理念的推廣，G市秉持自我城市建設(shè)特色擬在新區(qū)建設(shè)時(shí)打造一個(gè)大型水系工程項(xiàng)目。為探索如何實(shí)現(xiàn)多快好省地完成H水系工程建設(shè)項(xiàng)目，文章首先分析了H水系項(xiàng)目工程的復(fù)雜性、專業(yè)性和較高的建設(shè)要求，并以此為前提，通過(guò)描述利用BIM技術(shù)搭建協(xié)同合作的虛擬平臺(tái)、建立精準(zhǔn)的參數(shù)化三維模型、對(duì)復(fù)雜工程進(jìn)行快速算量、對(duì)設(shè)計(jì)變更進(jìn)行有效性驗(yàn)證及對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行模擬檢查等工程應(yīng)用活動(dòng)，論述了如何利用BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)優(yōu)化水系工程建設(shè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)該類型工程智能化、信息化的管理，從而證明了BIM技術(shù)在復(fù)雜的項(xiàng)目管理中應(yīng)用的科學(xué)性和有效性。

【關(guān)鍵詞】H水系項(xiàng)目;BIM技術(shù);工程應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TU71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）12-0098-03

0 引言

2012年G市開(kāi)啟新城區(qū)建設(shè)工作，基于其獨(dú)特的城市水景觀建設(shè)文化和新區(qū)雨洪管理的基建需求，G市政府決定依據(jù)新區(qū)現(xiàn)有的河流湖泊和地貌特點(diǎn)，通過(guò)整治和打通現(xiàn)有河道、建設(shè)壅水壩與補(bǔ)水渠及完善周邊園林綠化等方式，建立一個(gè)集河道整治、凈水蓄水、防洪排澇、景觀園林等多種功用為一體的綜合性水利建設(shè)工程——H水系建設(shè)項(xiàng)目。H水系工程項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)：①建設(shè)規(guī)模較大，分部分項(xiàng)工程較多，具有相對(duì)復(fù)雜性和系統(tǒng)性;②對(duì)規(guī)劃建設(shè)的合理性和預(yù)見(jiàn)性要求較高，工程建設(shè)過(guò)程試錯(cuò)成本較高;③建設(shè)投入大、耗時(shí)長(zhǎng)，建設(shè)過(guò)程中不確定的風(fēng)險(xiǎn)較多;④專業(yè)程度高，不同專業(yè)、不同工種需要協(xié)調(diào)合作共同完成等。利用傳統(tǒng)的CAD技術(shù)，其二維的特性導(dǎo)致在參數(shù)調(diào)整、施工交底及具體應(yīng)用時(shí)存在時(shí)滯性高、表達(dá)不明等弊端[1]。因此，如何利用新技術(shù)幫助從設(shè)計(jì)到實(shí)物的轉(zhuǎn)化過(guò)程加速推進(jìn)成為亟需解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。針對(duì)一些規(guī)模較大的項(xiàng)目，BIM技術(shù)以3D建模為框架構(gòu)造的建筑信息存儲(chǔ)庫(kù)，可以對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化[2]。

BIM即Building Information Modeling的簡(jiǎn)稱，是為了優(yōu)化工程從設(shè)計(jì)到建造整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)化技術(shù)工具，將工程相關(guān)的信息數(shù)據(jù)通過(guò)參數(shù)化的模型進(jìn)行整合，并為建設(shè)施工整個(gè)生命周期提供信息共享和交流的平臺(tái)[3]。BIM不僅是單個(gè)的軟件，它是一種新的項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施方法，將施工過(guò)程從設(shè)計(jì)到建模，從管理到運(yùn)營(yíng)整個(gè)循環(huán)都集中到一個(gè)技術(shù)平臺(tái)上。BIM技術(shù)所提供的一體化設(shè)計(jì)、管理、分析平臺(tái)更適用于復(fù)雜工程，利用三維集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多專業(yè)與學(xué)科的聯(lián)合應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)中的各方面信息點(diǎn)的轉(zhuǎn)遞與轉(zhuǎn)化更加方便與快捷化[4];利用其仿真模擬特性，能夠花費(fèi)較少的成本在盡可能地接近實(shí)際情況的模擬系統(tǒng)內(nèi)不斷地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。

1 BIM技術(shù)在H水系工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

1.1 搭建協(xié)同合作的虛擬平臺(tái)

由于H水系工程項(xiàng)目參與建設(shè)的單位眾多，數(shù)量巨大的共享文件的傳遞和修改成為一項(xiàng)煩瑣的工作，而為了讓各參建方可以在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中隨時(shí)隨地對(duì)項(xiàng)目工程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化管理，讓所有施工資料能夠集成管理、及時(shí)讀取和安全訪問(wèn)，水系建設(shè)業(yè)主單位搭建了Project Wise平臺(tái)。在工程管理過(guò)程中經(jīng)常使用的MicroStation、AutoCAD、Office等應(yīng)用程序的文件，在ProjectWise平臺(tái)上可以直接打開(kāi)進(jìn)行操作，加快了文件處理的速度，提升了辦公效率。利用ProjectWise系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目部整體實(shí)現(xiàn)了業(yè)主監(jiān)理靈活發(fā)布、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)智能共享、施工團(tuán)隊(duì)動(dòng)態(tài)審查等諸多管理優(yōu)化，滿足了多方信息實(shí)時(shí)交互的需求，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、集成高效的管理模式。

1.2 建立精準(zhǔn)的參數(shù)化三維模型

在水系工程中，Civil 3D強(qiáng)大的地形處理能力與Revit建筑模型建立的便捷性得到了有效交互，三維模型是現(xiàn)實(shí)場(chǎng)地與設(shè)計(jì)建筑的真實(shí)結(jié)合。Civil 3D是土建活動(dòng)中帶狀工程的建模首選，適用于H水系建設(shè)中的河道疏浚、護(hù)岸道路建設(shè)等帶狀工程的建模工作。利用Civil 3D的原始場(chǎng)地分析和三維地質(zhì)分析功能，可以在施工前對(duì)河道的流向、交匯及護(hù)岸的坡度、坡向等進(jìn)行預(yù)先分析，同時(shí)還可對(duì)現(xiàn)有建設(shè)方案進(jìn)行有效驗(yàn)證。在進(jìn)行該項(xiàng)目某渠道岸邊道路建設(shè)時(shí)，借助Civil 3D的配套軟件構(gòu)件了包括路面、堤背、護(hù)坡、賓格和花池等各類部件，然后導(dǎo)入Civil 3D進(jìn)行組合使用。只要對(duì)部件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，就可以得出不同的建模設(shè)計(jì)，再配合Civil 3D所建立的原始河岸模型，選擇出最適合的方案，減少后期返工。

而Revit軟件可以完成H水系建設(shè)項(xiàng)目中渡槽、橋梁、壩體等水工建筑物的三維建模，通過(guò)族功能創(chuàng)建出目標(biāo)物的各個(gè)構(gòu)件再組合成完整的三維模型，提供更直觀的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)，同時(shí)能對(duì)配筋、鋼骨等組件進(jìn)行分析，方便后續(xù)算量和調(diào)整。圖1為H水系項(xiàng)目中大皇山閘壩的三維建模。河道渡槽建設(shè)規(guī)模不大，但施工工序較繁瑣，渡槽架構(gòu)包括獨(dú)立圓柱槽墩、梯形墩邊和渡槽頂面，每一個(gè)構(gòu)件都分布大量需要人工綁扎的鋼筋，因此需要進(jìn)行明確的施工交底。為解決書(shū)面交底難以說(shuō)明的弊端，采用了更高效、更直觀的Revit軟件建模，利用建立的3D鋼筋模型對(duì)關(guān)鍵的槽墩和槽身部位在實(shí)地建設(shè)前進(jìn)行模擬施工，確?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員迅速掌握施工要求。

1.3 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工程的快速算量

基于三維模型的快速算量是BIM參數(shù)化優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)，也是普及最快的應(yīng)用方向，通過(guò)BIM技術(shù)傳遞出來(lái)的數(shù)據(jù)信息具備較高的精準(zhǔn)性及真實(shí)性[5]。在水系建設(shè)過(guò)程中，無(wú)論是河道工程還是水工建筑物工程，都會(huì)涉及大量的工程量計(jì)算，BIM技術(shù)利用現(xiàn)代化的數(shù)字信息處理技術(shù)，信息處理能力更強(qiáng)，可為工程建設(shè)提供更強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持[6]。

（1）使用BIM技術(shù)進(jìn)行土方量計(jì)算。技術(shù)人員結(jié)合原始設(shè)計(jì)圖和放線測(cè)量所得出的數(shù)據(jù)，建立與實(shí)際地形吻合的三維模型。在河道工程施工前，利用Civil 3D曲面模型的建立功能，可以先由技術(shù)人員結(jié)合原始設(shè)計(jì)圖與放線測(cè)量所提供的原始地形數(shù)據(jù)，建立原始地形模型與設(shè)計(jì)模型，兩個(gè)不同模型結(jié)合在一起后就可以清晰地表現(xiàn)出需要進(jìn)行填挖處理的土石方區(qū)域?；贐IM模型的參數(shù)化動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)特性，工程部可以以模型為基礎(chǔ)進(jìn)行挖掘和填筑實(shí)驗(yàn)，從而選出最佳方案，并準(zhǔn)確、快速地計(jì)算出土（石）方的開(kāi)挖和回填量。

（2）使用BIM技術(shù)進(jìn)行工程材料量的計(jì)算。以往的水利建設(shè)工程量計(jì)算常常采用人工統(tǒng)計(jì)的方式，二次復(fù)核耗時(shí)且費(fèi)工。例如，水系建設(shè)中壩體、護(hù)坡、渡槽等異形結(jié)構(gòu)體，鋼筋圖紙復(fù)雜，人工算量容易出現(xiàn)錯(cuò)項(xiàng)和漏項(xiàng)。在H水系建設(shè)工程引入BIM后，就可以在完成目標(biāo)物的三維建模后，直接從Revit軟件中獲取鋼筋等材料的工程量統(tǒng)計(jì)，再和原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，就可以大大提高計(jì)量效率和準(zhǔn)確度。

1.4 針對(duì)設(shè)計(jì)變更的有效驗(yàn)證

設(shè)計(jì)變更是建設(shè)過(guò)程中難以避免的問(wèn)題，一旦變更就需要對(duì)新舊方案進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)對(duì)新的設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。以H水系項(xiàng)目為例，某河段原本設(shè)計(jì)為渡槽與人行道分離的形式，該渡槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)又位于河道轉(zhuǎn)彎處，但原方案對(duì)行洪泄洪會(huì)產(chǎn)生不利影響。加之該河段后續(xù)河道岸線發(fā)生了變更，原有渡槽的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不再適合現(xiàn)有河道寬度，因此需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。在修改討論時(shí)，設(shè)計(jì)人員曾提出直接增加渡槽跨數(shù)的方案，利用Revit模擬建設(shè)后發(fā)現(xiàn)該方案中橋臺(tái)會(huì)直接壓于親水步道上方隔斷親水平臺(tái)，為避免重新設(shè)計(jì)花費(fèi)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，設(shè)計(jì)單位與施工方在BIM建模的基礎(chǔ)上對(duì)原方案進(jìn)行了修改驗(yàn)證，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更緊湊的“下通水、上行人”的新型渡槽，通過(guò)Revit設(shè)計(jì)出來(lái)的圓柱形獨(dú)立墩，不僅美觀度有所提高，水流通過(guò)情況也更好，更好地滿足了業(yè)主的需要。

在項(xiàng)目河道岸線設(shè)計(jì)變更時(shí)，項(xiàng)目部引入了基于真實(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的InfraWorks 360軟件，利用Civil 3D制作的三維河道模型導(dǎo)入到InfraWorks 360進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可執(zhí)行洪水位模擬和分析，明確顯示修改過(guò)后的河道在不同降雨量的情況下，一段時(shí)間內(nèi)水面高程、水深和洪水淹沒(méi)區(qū)域的變化，以在真實(shí)的數(shù)字場(chǎng)地環(huán)境模擬洪水淹沒(méi)區(qū)域的過(guò)程。這種詳實(shí)的數(shù)據(jù)分析，有效地驗(yàn)證了河道設(shè)計(jì)變更后能否滿足既定的防洪要求，既提高了設(shè)計(jì)變更的效率，也為水系后續(xù)防洪排澇運(yùn)行管理提供重要依據(jù)。

1.5 對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行模擬檢查

在水系工程建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員可根據(jù)施工圖紙?jiān)贑ivil 3D應(yīng)用上建立高精度的地形、環(huán)境及水工建筑主體結(jié)構(gòu)三維信息模型，用以清晰地展示建設(shè)場(chǎng)地與設(shè)計(jì)構(gòu)造物之間的微妙關(guān)系。以該項(xiàng)目某河道堤防與渡槽連接處的設(shè)計(jì)為例，通過(guò)BIM建模發(fā)現(xiàn)新渡槽進(jìn)出口的漸變段位于河岸堤防的上方，但堤防可能出現(xiàn)不規(guī)則的沉降導(dǎo)致與其交匯的渡槽結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，因此決定在交匯處設(shè)置搭板用以承載渠道。但這一關(guān)鍵部位變更會(huì)調(diào)整渡槽進(jìn)出口的位置，導(dǎo)致與原有渠道無(wú)法平順連接。為解決這一問(wèn)題，在BIM模型中對(duì)該接口采用漸變處理和圓弧形連接的手段進(jìn)行處理，并通過(guò)了設(shè)計(jì)驗(yàn)證。這一模擬檢查避免了施工過(guò)程中變更渡槽走向而造成的工期拖延和成本增加。

2 結(jié)語(yǔ)

本文以H水系工程項(xiàng)目為例，說(shuō)明了BIM技術(shù)在河道工程、渡槽工程中應(yīng)用的科學(xué)性，主要結(jié)論如下。

（1）參數(shù)化的建模為河道工程及各類水工建筑提供了便于調(diào)整的智能設(shè)計(jì)方式，無(wú)論是復(fù)雜部件的分部處理，還是關(guān)鍵部位的施工模擬，其三維可視化和動(dòng)態(tài)鏈接性的特點(diǎn)都為設(shè)計(jì)方和施工方提供了極大的便利。

（2）與傳統(tǒng)二維施工圖相比，BIM建模圖元之間的關(guān)系更清晰、信息承載更豐富，為設(shè)計(jì)審查和施工交底提供了更為直觀易懂的展示方法。同時(shí)，對(duì)于目標(biāo)物與環(huán)境之間的關(guān)系顯示得更為真實(shí)，所有的沖突點(diǎn)一目了然，為方案驗(yàn)證提供了可靠的技術(shù)支持。

（3）BIM自帶的統(tǒng)計(jì)功能和信息輸入輸出功能，極大地減少了統(tǒng)計(jì)分析的工作量，更利于項(xiàng)目成本和進(jìn)度管理。同時(shí)，通過(guò)三維模型的參數(shù)化自動(dòng)調(diào)整，確保跟隨施工進(jìn)度實(shí)時(shí)更新。

（4）在設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中對(duì)水系各個(gè)部位進(jìn)行全生命周期的數(shù)字化處理，在后期資產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)階段打造一個(gè)基于BIM數(shù)據(jù)的資產(chǎn)信息管理平臺(tái)的難度將大大降低，為后期管理與維護(hù)提供了堅(jiān)實(shí)保障。

參 考 文 獻(xiàn)

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