鄧秋楠

(廣西欽州保稅港區(qū)盛港碼頭有限公司，廣西 欽州 535008)

隨著我國(guó)城市數(shù)字化和信息化進(jìn)程的推進(jìn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用逐步涉及建筑工程建設(shè)以外的其他領(lǐng)域[1]。2018年3月頒布的《交通運(yùn)輸部辦公廳關(guān)于推進(jìn)公路水運(yùn)工程BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》建立了BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，為BIM技術(shù)在水運(yùn)工程領(lǐng)域的應(yīng)用指明了發(fā)展方向[2]，推動(dòng)港口建設(shè)向智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)[3]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用初見(jiàn)成效。在船閘工程施工管理方面，利用BIM技術(shù)的可視化、模擬性和優(yōu)化性特征進(jìn)行施工技術(shù)交底、碰撞檢查、精細(xì)化質(zhì)量管理、工程風(fēng)險(xiǎn)管理，提高船閘工程施工質(zhì)量及安全管理水平[4]。在高樁碼頭樁基施工過(guò)程中，基于BIM模型進(jìn)行樁基碰撞檢驗(yàn)，優(yōu)化樁基凈間距，模擬沉樁過(guò)程，確定合理沉樁施工方案，確保高樁碼頭樁基順利完成施工[5]。珠海液化石油氣(LPG)高樁碼頭工程通過(guò)BIM技術(shù)軟件及動(dòng)態(tài)監(jiān)控手段對(duì)工程的工程量、工期、材料及施工安全進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)施工成本有效控制[6]。

與傳統(tǒng)集裝箱碼頭不同，自動(dòng)化集裝箱碼頭工程體量大，管線布設(shè)復(fù)雜，施工交叉作業(yè)面多且干擾大，對(duì)工程的施工管理有著較高的要求，采用常規(guī)技術(shù)手段解決這些問(wèn)題往往力不從心。本文以欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程為例，總結(jié)自動(dòng)化集裝箱碼頭施工階段“BIM+智慧工地”的應(yīng)用過(guò)程與方法，有效提升施工安全管理、進(jìn)度及成本控制、質(zhì)量控制等管理水平，為BIM技術(shù)在類(lèi)似工程施工階段的應(yīng)用提供參考。

1 工程概況

欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程位于廣西欽州保稅港區(qū)內(nèi)的南端，緊鄰8#泊位南側(cè)延長(zhǎng)線。工程建設(shè)2個(gè)長(zhǎng)度為783 m的自動(dòng)化集裝箱泊位，陸域面積約63.2萬(wàn)m2，碼頭設(shè)計(jì)年通過(guò)能力為160萬(wàn)TEU，工程總投資約40.5億元，可靠泊20萬(wàn)噸級(jí)集裝箱船。工程建設(shè)內(nèi)容主要包括沉箱重力式碼頭、疏浚工程、水工建筑物、道路堆場(chǎng)工程、導(dǎo)助航工程等。

欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程是北部灣港智慧港口建設(shè)的標(biāo)志性項(xiàng)目，創(chuàng)新性地采用U形裝卸工藝布局方案，外集卡和智能導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)(intelligent guided vehicle，IGV)均可進(jìn)堆場(chǎng)，增加集裝箱裝卸的交互點(diǎn)，顯著提高堆場(chǎng)的裝卸效率。

2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程為20萬(wàn)噸級(jí)自動(dòng)化集裝箱泊位，工程體量大，管線布設(shè)復(fù)雜，交叉作業(yè)面多且干擾大；人、機(jī)、料等各種資源的投入強(qiáng)度高于常規(guī)項(xiàng)目，項(xiàng)目施工管理難度大。

利用BIM技術(shù)的可視化、協(xié)同性、優(yōu)化性及參數(shù)化等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)施工方案模擬、可視化技術(shù)交底、進(jìn)度推演、智慧工地管理系統(tǒng)等應(yīng)用，豐富施工管理手段，提升項(xiàng)目智慧化、信息化管理水平，有效解決了本工程建設(shè)難點(diǎn)。

3 BIM組織架構(gòu)

BIM組織架構(gòu)見(jiàn)圖1，建設(shè)單位總體把控BIM技術(shù)應(yīng)用方向及成果交付標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)籌全局，設(shè)計(jì)和施工單位負(fù)責(zé)具體應(yīng)用的實(shí)施，監(jiān)理單位參與管理，分工明確、管理科學(xué)。

圖1 BIM組織架構(gòu)

4 BIM應(yīng)用方案

策劃準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目建設(shè)單位明確了BIM成果交付具體要求，設(shè)定關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，施工單位根據(jù)成果交付標(biāo)準(zhǔn)組建BIM團(tuán)隊(duì)、制定BIM實(shí)施導(dǎo)則，包含BIM人才培養(yǎng)計(jì)劃、BIM技術(shù)制度匯編、BIM技術(shù)保證措施、人員保證措施和資金保證措施等，確保BIM工作有序開(kāi)展。

工程施工階段，基于設(shè)計(jì)BIM模型開(kāi)展深化應(yīng)用，結(jié)合智慧工地管理系統(tǒng)，輔助指導(dǎo)施工、實(shí)現(xiàn)施工方案模擬，臨建設(shè)施三維場(chǎng)布，動(dòng)態(tài)管理進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、無(wú)人值守地磅等。

工程建設(shè)完成后，創(chuàng)建BIM竣工模型，并將模型、平臺(tái)及其他相關(guān)成果進(jìn)行整體數(shù)字化交付。

5 BIM應(yīng)用成果

5.1 施工方案模擬及技術(shù)交底應(yīng)用

本項(xiàng)目沉箱預(yù)制采用了墻段鋼筋分段預(yù)綁扎整體吊裝工藝，利用BIM技術(shù)進(jìn)行鋼筋整體吊裝施工過(guò)程可視化模擬(圖2)，對(duì)施工方案的安全性、施工機(jī)械的運(yùn)行方式、施工方法和工序等進(jìn)行方案可行性論證。利用BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)，對(duì)施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和工藝復(fù)雜的施工區(qū)域進(jìn)行4D可視化演示，明確施工工藝及標(biāo)準(zhǔn)，降低施工技術(shù)人員理解難度，避免因人為理解誤差而導(dǎo)致的施工偏差，提前發(fā)現(xiàn)并解決復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題，管控風(fēng)險(xiǎn)，提升項(xiàng)目安全管理水平。

圖2 鋼筋整體吊裝可視化模擬

5.2 智能沉箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)應(yīng)用

將BIM模型導(dǎo)入到Unity 3D中，利用Unity訪問(wèn)后臺(tái)數(shù)據(jù)指令，完成場(chǎng)景搭建。施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置RFID芯片采集前端數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用生產(chǎn)管理系統(tǒng)(圖3)，通過(guò)專(zhuān)用掃碼儀器隨時(shí)記錄沉箱每道工序的名稱、作業(yè)時(shí)間、當(dāng)前狀態(tài)等施工數(shù)據(jù)并保存到云端，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型可視化模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)沉箱預(yù)制數(shù)字孿生、項(xiàng)目施工信息化管理。

圖3 智能沉箱生產(chǎn)管理系統(tǒng)

5.3 鋼筋翻樣插件應(yīng)用

采用基于BIM自主研發(fā)的鋼筋下料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鋼筋模型的自動(dòng)加工和精細(xì)化管理，使切割鋼筋科學(xué)長(zhǎng)短搭配，實(shí)現(xiàn)套料最優(yōu)、廢料最少。本項(xiàng)目鋼筋利用率達(dá)到99.2%，真正發(fā)揮BIM技術(shù)在施工中的作用，有效節(jié)約成本。鋼筋翻樣插件應(yīng)用見(jiàn)圖4。

圖4 鋼筋翻樣插件應(yīng)用

5.4 智慧工地系統(tǒng)應(yīng)用

1)Dynamo應(yīng)用。本項(xiàng)目排水板數(shù)量多，且布局區(qū)域成矩形分布，施工階段利用Dynamo可視化編程工具，處理模型批量放置、模型編碼等重復(fù)性高的工作，實(shí)現(xiàn)批量導(dǎo)出設(shè)計(jì)坐標(biāo)及工程量，方便了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行坐標(biāo)定位，工程量統(tǒng)計(jì)等工作，提高施工效率。

2)進(jìn)度推演。利用Fuzor軟件將施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型掛接，進(jìn)行4D施工進(jìn)度模擬，管理人員可通過(guò)進(jìn)度推演分析進(jìn)度編排是否合理，便于及時(shí)編排和調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。通過(guò)Revit和P6軟件的二次開(kāi)發(fā)，形成人、機(jī)、料等資源與進(jìn)度的一體化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，具有輔助進(jìn)度計(jì)劃編制和輔助進(jìn)度管理等直接功能，可作為中樞數(shù)據(jù)平臺(tái)，為其他BIM應(yīng)用點(diǎn)提供時(shí)間數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)其他BIM應(yīng)用點(diǎn)落地管理。

3)快速制作檢驗(yàn)批。通過(guò)excel建立標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)批格式樣板，將BIM模型與資料掛鉤，利用BIM管理平臺(tái)的信息存儲(chǔ)與信息共享的功能，制定驗(yàn)收流程及驗(yàn)收內(nèi)容，將驗(yàn)收的結(jié)果生成檢驗(yàn)批資料，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)批資料自動(dòng)批量制作、自動(dòng)儲(chǔ)存的功能，避免資料丟失、提升項(xiàng)目信息化管理水平。

4)BIM+GIS平臺(tái)?；凇癇IM+GIS”的方式，通過(guò)相關(guān)電子地圖軟件，下載高分辨率點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)地形測(cè)量資料，準(zhǔn)確反映地形的幾何信息和紋理信息，創(chuàng)建基礎(chǔ)地形模型，通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行模型數(shù)據(jù)發(fā)布整合，形成項(xiàng)目“BIM+GIS”的可視化展示效果。項(xiàng)目管理人員可查詢坐標(biāo)、距離、面積等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行顯隱、剖切、模型定位、分屏展示等操作，便于項(xiàng)目管理討論及分析。

5)智慧工地管理平臺(tái)。自主開(kāi)發(fā)智慧工地管理平臺(tái)(圖5)采用BIM技術(shù)+智慧工地系統(tǒng)的先進(jìn)管理理念，利用BIM技術(shù)結(jié)合圖形輕量化引擎技術(shù)構(gòu)建平臺(tái)基礎(chǔ)框架，對(duì)模型進(jìn)行輕量化處理，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端BIM模型快速瀏覽，精細(xì)化、信息化、科學(xué)化管理施工過(guò)程，打通各階段信息壁壘。

圖5 智慧工地管理平臺(tái)

5.5 智慧工地管理平臺(tái)應(yīng)用

安全管理方面。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控模塊，管理人員可隨時(shí)隨地查看現(xiàn)場(chǎng)是否存在習(xí)慣性違章行為、反復(fù)性隱患等，遇突發(fā)情況或管理存在爭(zhēng)議時(shí)，可追溯監(jiān)控錄像，提高項(xiàng)目施工安全管理能力。

質(zhì)量控制方面。將施工原材料、質(zhì)檢人員、施工過(guò)程等信息關(guān)聯(lián)至BIM模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化質(zhì)量追溯、現(xiàn)場(chǎng)流程化質(zhì)量管理，豐富項(xiàng)目質(zhì)量管理手段、提升項(xiàng)目質(zhì)量管理水平。

進(jìn)度管理方面。將施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型進(jìn)行整合，以4D的形式清晰展示工程進(jìn)度安排，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際進(jìn)度合理調(diào)整施工計(jì)劃及資源投入。

勞務(wù)及物資驗(yàn)收管理方面。在4D模型基礎(chǔ)上添加人、機(jī)、料、費(fèi)用等信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目整體的5D模擬，BIM模型關(guān)聯(lián)資料作為驗(yàn)收的基本條件和構(gòu)件是否完工的依據(jù)，方便項(xiàng)目管理人員直觀了解項(xiàng)目建造過(guò)程的費(fèi)用和投資情況。

6 結(jié)論

1)依托欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程實(shí)例，探索BIM技術(shù)在自動(dòng)化集裝箱碼頭項(xiàng)目施工中的應(yīng)用，體現(xiàn)了BIM技術(shù)對(duì)于提升項(xiàng)目管理水平、實(shí)現(xiàn)信息化管理及積累數(shù)字化成果、提升工程質(zhì)量等方面的重要價(jià)值。

2)欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9#、10#泊位工程BIM技術(shù)的成功應(yīng)用，提高了項(xiàng)目建設(shè)的數(shù)字化、信息化管理水平，豐富了項(xiàng)目管理手段，充分展現(xiàn)了BIM技術(shù)在自動(dòng)化集裝箱碼頭項(xiàng)目施工階段應(yīng)用的優(yōu)越性。后續(xù)將進(jìn)一步探索BIM技術(shù)在自動(dòng)化集裝箱碼頭項(xiàng)目全生命期的應(yīng)用價(jià)值。