何 洋 劉夢(mèng)蘭

1 中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 2 武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院

1 引言

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是指對(duì)建設(shè)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)進(jìn)行全生命周期創(chuàng)建和管理建筑信息的過(guò)程[1]。隨著B(niǎo)IM應(yīng)用不斷推進(jìn)，其應(yīng)用領(lǐng)域由建筑工程向基礎(chǔ)設(shè)施工程擴(kuò)展，例如水運(yùn)工程等。目前，多個(gè)航道整治工程開(kāi)始大力推廣應(yīng)用BIM技術(shù)，例如長(zhǎng)江下游黑沙洲航道整治工程中運(yùn)用的BIM設(shè)計(jì)、BIM施工管控平臺(tái)等技術(shù)，旨在強(qiáng)化BIM技術(shù)在航道整治工程的應(yīng)用，固化BIM平臺(tái)功能，助力航道信息化建設(shè)[2]。

我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)建設(shè)至今，通航里程超過(guò)12萬(wàn)km，已形成“兩橫、一縱、兩網(wǎng)”模式的內(nèi)河航道系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)水運(yùn)行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)、數(shù)字資產(chǎn)、智能運(yùn)維、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。目前BIM技術(shù)在水運(yùn)航道工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀如下[3-5]。

(1)重點(diǎn)技術(shù)方向：滿足水運(yùn)工程全生命周期多尺度多粒度的BIM智慧管控技術(shù)，BIM全生命周期協(xié)同工作技術(shù)，BIM軟件云平臺(tái)技術(shù)，BIM技術(shù)與新技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、邊緣計(jì)算等)的應(yīng)用融合，BIM數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的平臺(tái)集成開(kāi)發(fā)等。

(2)持續(xù)發(fā)展機(jī)制：從政府或行業(yè)部門(mén)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，建立水運(yùn)工程領(lǐng)域的BIM智慧應(yīng)用聯(lián)盟，建立健全水運(yùn)行業(yè)BIM應(yīng)用推進(jìn)組織結(jié)構(gòu)和實(shí)施機(jī)制、BIM技術(shù)交流機(jī)制、BIM技術(shù)能力培養(yǎng)機(jī)制、BIM技術(shù)資源共享和信息發(fā)布機(jī)制。

(3)示范工程應(yīng)用：選擇一批具有代表性的水運(yùn)工程項(xiàng)目進(jìn)行BIM技術(shù)示范應(yīng)用，發(fā)揮樣板和示范標(biāo)桿作用，例如大型港口工程、大型航道工程、典型的通航樞紐工程等。

2 典型航道工程BIM應(yīng)用分析

2.1 長(zhǎng)江下游黑沙洲航道整治工程

該項(xiàng)目主要分為整治建筑物工程、護(hù)岸工程及航標(biāo)工程。存在處理工作量大、規(guī)范施工難度大、安全管理難度大等重難點(diǎn)，可利用Infraworks快速整合多源數(shù)據(jù)，利用BIM施工管控平臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量、安全可視化、協(xié)同化管理，優(yōu)化施工組織。

2.1.1 項(xiàng)目BIM技術(shù)路線

圍繞BIM設(shè)計(jì)、數(shù)字化交付、施工深化與模擬以及BIM施工管控平臺(tái)4個(gè)方面進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用(見(jiàn)圖1)。在數(shù)字化交付層面，利用二維圖紙、集成展示、數(shù)據(jù)整合等充分表達(dá)設(shè)計(jì)意圖；而在BIM設(shè)計(jì)層面，利用部件編輯器進(jìn)行整治建筑物、航標(biāo)等的方案實(shí)施更新。

圖1 BIM技術(shù)路線

2.1.2 BIM技術(shù)應(yīng)用

(1)BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、部件編輯器、整治建筑物建模、水流仿真分析以及可視化交底等，創(chuàng)建三維數(shù)字地面模型，實(shí)現(xiàn)多方案整治效果仿真分析，利用Navisworks集成模型和圖紙信息，進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)交底，提高數(shù)據(jù)處理工作效率。

(2)BIM施工應(yīng)用，利用Civil3D、Infraworks等軟件進(jìn)行施工深化、構(gòu)建編碼以及施工方案模擬等，為施工構(gòu)件信息傳遞奠定基礎(chǔ)，使施工重難點(diǎn)部位可視化；自主研發(fā)基于BIM技術(shù)的多項(xiàng)目施工管控平臺(tái)，以BIM模型為基礎(chǔ)，以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為紐帶，實(shí)現(xiàn)參建各方協(xié)同工作。

2.2 長(zhǎng)江中游蘄春水道航道整治工程

該工程為長(zhǎng)江航道“645工程”建設(shè)內(nèi)容，重難點(diǎn)包括工期緊、施工環(huán)境制約因素多、項(xiàng)目管理難度大等，利用BIM管控平臺(tái)各模塊進(jìn)行管理，直觀掌握項(xiàng)目施工情況，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)。

2.2.1 BIM解決方案

針對(duì)項(xiàng)目的重難點(diǎn)，分別提出BIM解決方案(見(jiàn)表1)。例如施工時(shí)間受限、工期緊張的問(wèn)題，可采用4D、5D施工模擬，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)；針對(duì)傳統(tǒng)文檔管理混亂，無(wú)法實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯性的問(wèn)題，可以BIM模型為載體，搭建BIM施工管控平臺(tái)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速檢索分析。

表1 該項(xiàng)目BIM解決方案

2.2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用

(1)BIM模型施工應(yīng)用，主要包括BIM施工模型深化、施工順序模擬、施工技術(shù)交底、施工安全交底，綜合運(yùn)用歐特克系列軟件，對(duì)模型進(jìn)行深化；直觀、精確反映整個(gè)項(xiàng)目的施工過(guò)程，合理優(yōu)化施工方案，實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)可視化交底。

(2)BIM平臺(tái)施工應(yīng)用，包括利用BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于BIM平臺(tái)費(fèi)用、質(zhì)量、進(jìn)度等的管理，利用二維碼實(shí)時(shí)掃描查看項(xiàng)目構(gòu)件信息以及其施工過(guò)程記錄信息，在施工過(guò)程中，通過(guò)不同顏色直觀反映BIM模型的施工、計(jì)量等狀態(tài)。

2.3 京杭運(yùn)河八堡船閘段航道整治工程

本項(xiàng)目為京杭運(yùn)河二通道與錢(qián)塘江溝通的關(guān)鍵，具有施工路線長(zhǎng)、工程體量大、施工管理要求高等難點(diǎn)，因此引入BIM技術(shù)，構(gòu)建BIM平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)搭建、空間管理、項(xiàng)目管理等9項(xiàng)BIM集成應(yīng)用。

2.3.1 BIM技術(shù)方案

利用設(shè)計(jì)施工圖以及地形測(cè)圖等進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總為BIM模型搭建提供數(shù)據(jù)支撐。在Revit以及Civil3D等軟件中分別進(jìn)行水工結(jié)構(gòu)和地形等的建模，并進(jìn)行工程項(xiàng)目的BIM模型數(shù)字資產(chǎn)集成應(yīng)用(見(jiàn)表2)。

表2 BIM技術(shù)方案

2.3.2 BIM技術(shù)應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用包括BIM模型應(yīng)用和平臺(tái)集成應(yīng)用兩部分(見(jiàn)表3)。BIM模型應(yīng)用中進(jìn)行工程項(xiàng)目的精細(xì)化建模、多專業(yè)碰撞檢查、數(shù)字化加工、虛擬漫游等，保證BIM模型應(yīng)用深度和廣度，減少工

表3 BIM技術(shù)應(yīng)用

程錯(cuò)、漏、碰、缺，同時(shí)也可解決多工作面交叉協(xié)調(diào)等問(wèn)題。平臺(tái)集成應(yīng)用，包括平臺(tái)搭建、空間管理、溫度管理以及項(xiàng)目管理，利用BIM+物聯(lián)網(wǎng)、GIS以及PM等技術(shù)解決施工線長(zhǎng)、點(diǎn)多、管理分散的難題，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度、質(zhì)量經(jīng)濟(jì)化管理。

2.4 各工程BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)比分析

針對(duì)不同項(xiàng)目工程難點(diǎn)，利用不同BIM技術(shù)完成各航道整治工程。長(zhǎng)江下游黑沙洲航道待處理工作量大、規(guī)范管理難以實(shí)現(xiàn)，BIM技術(shù)的引入側(cè)重于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理及施工方案模擬、安全管理等應(yīng)用層面；長(zhǎng)江中游蘄春水道航道難點(diǎn)在于環(huán)境制約因素較多、管理難度大等方面，因此圍繞BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)地形和水深分析，并采用二維碼形式詳細(xì)記錄與跟蹤項(xiàng)目施工過(guò)程；京杭運(yùn)河八堡船閘段航道則具有工程體量大、施工管理較難實(shí)現(xiàn)等項(xiàng)目難點(diǎn)，利用BIM技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)信息匯總完成BIM精細(xì)化建模，管理平臺(tái)搭建實(shí)現(xiàn)平臺(tái)集成應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)作為工程領(lǐng)域革命性技術(shù)，是水運(yùn)工程產(chǎn)業(yè)升級(jí)必經(jīng)之路。在航道整治工程建設(shè)全過(guò)程中，BIM技術(shù)可利用自主研發(fā)程序及BIM施工管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)精細(xì)化管理，為航道工程三維可視化、參數(shù)化和協(xié)同化提供決策支撐。今后，可利用BIM與GIS(Geographic Information System，地理信息系統(tǒng))、物聯(lián)網(wǎng)等多項(xiàng)新興技術(shù)的結(jié)合，提高航道整治工程施工管理水平，為項(xiàng)目工程發(fā)展提供決策支撐。