皇甫林志

摘 要：隨著計算機技術在社會各行業(yè)中影響力的拓展，對BIM技術的應用與模式構建也已經成為當今水利工程項目施工的重要發(fā)展趨勢，是水利工程實現時代化創(chuàng)新的必然之舉。本文筆者根據工作實踐經驗對BIM在水利水電工程施工中的應用進行了分析探討。

關鍵詞：水利水電工程；施工；BIM；應用

1 BIM 技術的應用可行性分析

建筑信息模型，指借助計算機技術，以及相關軟件，建立建筑物的仿真模型。利用仿真模型，體現實際建筑物各部分結構的一項技術。與傳統的建筑設計技術相比，BIM 技術的可視化水平更高、信息傳播速度更快，優(yōu)勢顯著。目前，BIM 技術，已被廣泛應用到了土建工程的各個領域，且其應用效果及價值，已經得到了證實。水利工程的建設難度較大，將 BIM 技術應用到工程施工方案的設計，以及工程施工管理過程中。施工人員可借助三維模型，充分了解建筑物各本部分結構所處的位置。且能夠在系統數據庫中，調取相關的設計參數。利用上述信息進行施工，對工程施工難度的降低，具有重要價值?？梢?，將 BIM 技術應用到水利工程的設計以及施工過程中，具有一定的可行性。

BIM 技術實質上是一項三維施工模擬技術，因為當前的工程施工領域也在不斷實現信息化和數字化，BIM 技術就是數字化的重要體現，它主要提取工程建設中的各項數據采集并對其進行加工處理，最終以三維信息模型的形式展現出現，從而實現工程的可視化施工，有效提升工作效率。BIM 技術的價值主要體現在以下幾個方面：首先，三維化的項目信息管理可以為施工人員提供直觀真實的施工區(qū)域畫面，讓其對工程狀況有一個詳細的了解；其次，創(chuàng)建 BIM 數據庫可以提升施工預算的進度，從而節(jié)省一些不必要的人力財力消耗，數據庫在采集了相關信息之后，可以自動實現項目計劃與實際施工過程中的資源消耗情況和資金花費等多算對比，管理者可以隨時了解項目建設是否超出預算，材料是否足夠，有效進行成本風險管控；再有，工程管理者可以很方便地得到準確的工程建設數據，制定更加精細和準確的計劃，避免資源浪費；此外，三維可視化是BIM技術最直觀的亮點，可以及時發(fā)現項目建設計劃中不合理的地方，并及時更改，減少施工可能會造成的錯誤或者危險隱患，確保水利工程質量。

2 BIM 技術在水利工程技術中應用

2.1 基于地形 BIM 模型的土方量計算

土方量計算是水利工程施工的重要前提，其數據結果要為工程預算、施工設計和施工現場安排提供參考。由于水利工程建設一般挖填土方量較大，并且地形復雜，所以土方量計算的精度將直接影響工程量，如若使用數字地形模型，不僅可以直觀感受施工場地的三維效果，而且能夠快速實現土方計算、縱橫斷面繪制等功能。計算土方量就是要計算施工區(qū)域內設計標高和地面實測標高之間的挖填土方體積。BIM 提供的計算方法可以實現與實際地形情況完全吻合的效果，通過設計和繪制曲面模型，兩個空間的三維曲面會產生交點并匯成連線，這就是需要開挖或者回填的區(qū)域，基于地形 BIM 模型的土方量計算設計和繪制出來的曲面是動態(tài)關聯的，所以在選擇方案的過程中要在模型基礎上快速進行實驗，準確計算開挖或者回填的量，從而確立最佳的施工方案。

2.2 水利工程樞紐布置 BIM 模型的應用

施工場地的布局與水利工程樞紐布置之間的關系是密不可分的，水利工程樞紐布置的核心就是確定各個建筑物在平面和高程上的位置，這對于尋找最佳臨時設施，讓現場工作人員和設備之間的運距最小化具有重要意義，有利于節(jié)省工程量、方便施工，從而縮短工期。水利樞紐工程布置本身是一項系統性的工程，一般的確定算法是不足以滿足工程建設需要的，必須要在全面分析工程狀況的條件下，進行方案的比較選擇。在這個階段，要建立各水工建筑物的 BIM 模型，結合地形形成相對完整的項目總體布局，讓決策者直觀了解各建筑物之間的制約關系，而且給予 BIM 模型，可在空間位置上對于不合理的部分做出及時修正。

3 BIM 技術在水利工程施工管理中應用

本部分以某水利工程為例，對 BIM 技術的應用方法進行了探討，并對技術的應用效果進行了觀察。

3.1 工程概況

本工程為水利樞紐建設工程，工程建設的目的，一方面在于改善周圍區(qū)域的自然環(huán)境，一方面在于提高水上交通的暢通性。本工程位于國內某地，項目為單線單級 2000t 船閘，設計水頭為 8.40m。為確保水利樞紐中船閘的性能能夠有效發(fā)揮，應將進水口、船閘室，以及船閘首等多個結構，全部體現在設計圖紙中，以供施工人員予以參考。本工程船閘的建設開工時間為 2014 年 5 月，待建設的船閘總長度，為 3.0m，工期為 28 個月。為在確保工程質量能夠達標的基礎上，使工程能夠在工期內順利完成。本工程考慮一改以往的“二維圖紙設計模式”，為“BIM 模型”，以提高工程的使用效率及質量。

3.2 應用方案

3.2.1 圖紙設計

工程施工的過程，均需嚴格按照圖紙而進行。因此，一旦圖紙出現錯誤，或部分參數標注不明，則工程工期及施工質量，必然會受到一定的影響。對此，本工程將 BIM 技術應用到了圖紙設計過程中，有效解決了上述問題。圖紙設計過程中，BIM 技術的應用方法如下：（1）調取工程勘察所得到的資料，作為圖紙設計的主要參考指標。（2）將工程的各項參數，以及工程勘察資料，輸入至 BIM系統中。利用系統的功能，建立船閘的三維模型。（3）為避免模型各構件之間發(fā)生碰撞，對工程的質量造成影響?？衫?BIM 技術，進行碰撞檢查。確保無碰撞問題后，既可應用該圖紙進行施工。

3.2.2 施工規(guī)劃

為避免工程無法在工期內完成，本工程將 BIM 技術應用到了施工規(guī)劃的過程中。通過運行模型的途徑，對當前施工方案下工程的工期進行了觀察。BIM 技術在施工規(guī)劃中的應用方法如下：（1）利用 BIM 的模型功能，結合建好的 3D 模型，制作“施工動畫”。（2）檢查施工動畫是否存在參數方面的異常，確保動畫能夠最大程度模擬實際的施工流程。（3）運行動畫，觀察工程的工期。動畫運行完成后，如發(fā)現工程的實際施工時間，無超過工期的風險。則表明最初所設計的施工方案，能夠滿足工程要求。此時，根據最初方案的規(guī)劃情況展開施工既可。

3.3 工程管理

將 BIM 技術應用到工程管理過程中，能夠及時發(fā)現工程施工過程中存在的問題（如：工期延誤、參數誤差等）。進而及時采取措施，使問題得到解決，提高工程的施工質量。本工程中，BIM 技術在工程管理中的應用方法如下：（1）工程施工過程中，每完成一個環(huán)節(jié)，有關人員既需將該環(huán)節(jié)記錄到 BIM 系統數據庫當中，供管理人員所用。（2）工程管理人員應每日對 BIM 系統中新的數據進行觀察及分析，判斷工程的施工速度以及質量，是否與設計相符。如發(fā)現存在施工速度過慢的問題，則需在未來進一步提高施工速度，避免工程出現超工期的風險。

3.4 應用效果

工程施工完成后，通過對工程質量及工期等情況的觀察發(fā)現：（1）本工程實際工期為 23 個月，處于工期要求范圍內。表明，BIM 技術的應用，有效提高了施工效率。（2）本工程施工人員按照 BIM 模型進行施工，難度顯著下降。（3）本工程預計施工成本為 18.5 億元，施工結算發(fā)現，工程實際施工成本為 16.2億元。表明，BIM 技術的應用，有效降低了水利工程的施工成本。（4）工程投入使用至今，未見任何病害發(fā)生，表明 BIM 技術有助于提高水利工程的施工質量。

4 結束語

伴隨著計算機在社會各行各業(yè)的普及應用，構建更加完善的 BIM 技術應用模式成為了當前水利工程項目建設的工作目標，這對于實現水利工程的現代化，提升創(chuàng)新性發(fā)揮著重要作用。因此，水利工程管理者和建設者要在認真分析現實情況的基礎上，不斷探尋水利工程各個建設階段 BIM 技術的應用之道，讓 BIM 技術能夠實現提升水利工程質量和效率的有效手段。

參考文獻：

[1] 袁志英，章建剛.水利水電工程施工安全管理中 BIM 技術的應用[J].江西建材 ，2015（1）：129.

[2] 吳亞丹.水利水電工程施工安全管理中 BIM 技術的應用研究 [J].科技致富向導 ， 2015（10）.