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《交通運輸部辦公廳關(guān)于推進(jìn)公路水運工程BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》建立了BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，為BIM技術(shù)在水運工程領(lǐng)域的應(yīng)用指明了發(fā)展方向[2]，推動港口建設(shè)向智慧化轉(zhuǎn)型升級[3]。

近年來，國內(nèi)BIM技術(shù)在水運工程中的應(yīng)用初見成效。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程中，基于BIM模型進(jìn)行樁基碰撞檢驗，優(yōu)化樁基凈間距，模擬沉樁過程，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BIM技術(shù)軟件及動態(tài)監(jiān)控手段對工程的工程量、工期、材料及施工安全進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)施工成本有效控制[6]。

與傳統(tǒng)集裝箱碼頭不同，自動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)自動化集裝箱碼頭施工階段“BIM+智慧工地”的應(yīng)用過程與方法，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)延長線。工程建設(shè)2個長度為783 m的自動化集裝箱泊位，陸域面積約63.2萬m2，碼頭設(shè)計年通過能力為160萬TEU，工程總投資約40.5億元，可靠泊20萬噸級集裝箱船。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)引運輸車(intelligent guided vehicle，IGV)均可進(jìn)堆場，增加集裝箱裝卸的交互點，顯著提高堆場的裝卸效率。

2 應(yīng)用優(yōu)勢

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20萬噸級自動化集裝箱泊位，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、料等各種資源的投入強度高于常規(guī)項目，項目施工管理難度大。

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，通過施工方案模擬、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，提升項目智慧化、信息化管理水平，有效解決了本工程建設(shè)難點。

3 BIM組織架構(gòu)

BIM組織架構(gòu)見圖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)計和施工單位負(fù)責(zé)具體應(yīng)用的實施，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)鍵時間節(jié)點，施工單位根據(jù)成果交付標(biāo)準(zhǔn)組建BIM團隊、制定BIM實施導(dǎo)則，包含BIM人才培養(yǎng)計劃、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工作有序開展。

工程施工階段，基于設(shè)計BIM模型開展深化應(yīng)用，結(jié)合智慧工地管理系統(tǒng)，輔助指導(dǎo)施工、實現(xiàn)施工方案模擬，臨建設(shè)施三維場布，動態(tài)管理進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等，現(xiàn)場實時監(jiān)控、無人值守地磅等。

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程可視化模擬(圖2)，對施工方案的安全性、施工機械的運行方式、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，對施工中的重點、難點和工藝復(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)問題，管控風(fēng)險，提升項目安全管理水平。

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訪問后臺數(shù)據(jù)指令，完成場景搭建。施工現(xiàn)場設(shè)置RFID芯片采集前端數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)專用生產(chǎn)管理系統(tǒng)(圖3)，通過專用掃碼儀器隨時記錄沉箱每道工序的名稱、作業(yè)時間、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)動模型可視化模擬現(xiàn)場進(jìn)度，實現(xiàn)沉箱預(yù)制數(shù)字孿生、項目施工信息化管理。

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)，實現(xiàn)鋼筋模型的自動加工和精細(xì)化管理，使切割鋼筋科學(xué)長短搭配，實現(xiàn)套料最優(yōu)、廢料最少。本項目鋼筋利用率達(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，實現(xiàn)批量導(dǎo)出設(shè)計坐標(biāo)及工程量，方便了現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行坐標(biāo)定位，工程量統(tǒng)計等工作，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，管理人員可通過進(jìn)度推演分析進(jìn)度編排是否合理，便于及時編排和調(diào)整進(jìn)度計劃。通過Revit和P6軟件的二次開發(fā)，形成人、機、料等資源與進(jìn)度的一體化管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，具有輔助進(jìn)度計劃編制和輔助進(jìn)度管理等直接功能，可作為中樞數(shù)據(jù)平臺，為其他BIM應(yīng)用點提供時間數(shù)據(jù)，驅(qū)動其他BIM應(yīng)用點落地管理。

3)快速制作檢驗批。通過excel建立標(biāo)準(zhǔn)的檢驗批格式樣板，將BIM模型與資料掛鉤，利用BIM管理平臺的信息存儲與信息共享的功能，制定驗收流程及驗收內(nèi)容，將驗收的結(jié)果生成檢驗批資料，實現(xiàn)檢驗批資料自動批量制作、自動儲存的功能，避免資料丟失、提升項目信息化管理水平。

4)BIM+GIS平臺?；凇癇IM+GIS”的方式，通過相關(guān)電子地圖軟件，下載高分辨率點云數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)地形測量資料，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，通過平臺進(jìn)行模型數(shù)據(jù)發(fā)布整合，形成項目“BIM+GIS”的可視化展示效果。項目管理人員可查詢坐標(biāo)、距離、面積等相關(guān)數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行顯隱、剖切、模型定位、分屏展示等操作，便于項目管理討論及分析。

5)智慧工地管理平臺。自主開發(fā)智慧工地管理平臺(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)建平臺基礎(chǔ)框架，對模型進(jìn)行輕量化處理，實現(xiàn)在網(wǎng)頁端和移動端BIM模型快速瀏覽，精細(xì)化、信息化、科學(xué)化管理施工過程，打通各階段信息壁壘。

圖5 智慧工地管理平臺

5.5 智慧工地管理平臺應(yīng)用

安全管理方面。通過施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控模塊，管理人員可隨時隨地查看現(xiàn)場是否存在習(xí)慣性違章行為、反復(fù)性隱患等，遇突發(fā)情況或管理存在爭議時，可追溯監(jiān)控錄像，提高項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、施工過程等信息關(guān)聯(lián)至BIM模型，實現(xiàn)動態(tài)化質(zhì)量追溯、現(xiàn)場流程化質(zhì)量管理，豐富項目質(zhì)量管理手段、提升項目質(zhì)量管理水平。

進(jìn)度管理方面。將施工進(jìn)度計劃與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)場施工實際進(jìn)度合理調(diào)整施工計劃及資源投入。

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

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#泊位工程實例，探索BIM技術(shù)在自動化集裝箱碼頭項目施工中的應(yīng)用，體現(xiàn)了BIM技術(shù)對于提升項目管理水平、實現(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，提高了項目建設(shè)的數(shù)字化、信息化管理水平，豐富了項目管理手段，充分展現(xiàn)了BIM技術(shù)在自動化集裝箱碼頭項目施工階段應(yīng)用的優(yōu)越性。后續(xù)將進(jìn)一步探索BIM技術(shù)在自動化集裝箱碼頭項目全生命期的應(yīng)用價值。