導(dǎo)語：水利水電工程施工初探一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:結(jié)合水利水電工程施工特點，對BIM在該領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的切入點和優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并從臨建設(shè)施建設(shè)、方案規(guī)劃、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、造價管理、安全管理、數(shù)字化集成交付等方面運用BIM進(jìn)行了探討，剖析了BIM在水利水電工程施工中推廣應(yīng)用的難點所在，并對BIM在該領(lǐng)域的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:BIM;水利水電工程;施工;應(yīng)用

1概述

隨著軟件開發(fā)完善和應(yīng)用探索的推進(jìn)，在原有CAD技術(shù)上發(fā)展起來的建筑信息模型(Build-ingInformationModeling，以下簡稱BIM)技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，成果越來越多，其利用多維(三維空間、四維時間、五維成本、N維更多應(yīng)用)模型將工程信息集成，應(yīng)用范圍已不局限于設(shè)計單位和設(shè)計工作中，在各類工程施工中已嶄露頭角。但由于水利水電工程施工相對于其它類別工程施工具有其特殊性，從而導(dǎo)致在該領(lǐng)域應(yīng)用BIM技術(shù)也具有其特殊性。筆者主要針對BIM在水利水電工程施工管理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2水利水電工程施工具有的特點

(1)水利水電工程施工主要在河流上進(jìn)行，受地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件的影響很大。(2)每一個水利水電工程都具有獨特性，其重復(fù)率低，無標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)圖集，施工環(huán)境和施工條件復(fù)雜多變。(3)水利水電工程施工的工程量大，技術(shù)工種多，施工強度高，環(huán)境干擾嚴(yán)重，需要反復(fù)比較論證和優(yōu)選施工方案，才能保證施工質(zhì)量。(4)水利水電工程施工過程中，石方爆破、隧洞開挖、水上水下和高空作業(yè)多，必須十分重視施工安全。

3BIM在水利水電工程施工中的應(yīng)用分析

3．1BIM在水利水電工程施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

結(jié)合水利水電工程施工現(xiàn)狀，施工企業(yè)的關(guān)注點應(yīng)該是現(xiàn)場實施，其更為關(guān)心的是BIM如何與項目結(jié)合?如何提高效率、降低成本?因此，施工方更希望BIM帶來的作用是:(1)更深入準(zhǔn)確地理解設(shè)計意圖。借助工程建設(shè)中設(shè)計單位的BIM應(yīng)用成果，利用其輸出的可視化設(shè)計圖紙，幫助施工人員更快、更好地解讀工程信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深化設(shè)計，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤、沖突和可優(yōu)化點，并及時進(jìn)行設(shè)計聯(lián)絡(luò)。(2)降低施工風(fēng)險。BIM的最大特點是可以進(jìn)行數(shù)字建造，利用先進(jìn)的計算、仿真、可視化、信息管理等技術(shù)，建立虛擬的工程主體及施工結(jié)構(gòu)的數(shù)字模型，利用模型進(jìn)行直觀的“預(yù)施工”，預(yù)知施工難點，并在發(fā)現(xiàn)空間和時間上的沖突時及時優(yōu)化交叉作業(yè)的順序，從而盡可能地避免空間碰撞，更大程度地消除施工中的不確定性和不可預(yù)見性，保證施工技術(shù)措施的可行、安全、合理。(3)增加施工管理手段。利用深化設(shè)計成果和數(shù)字模型預(yù)施工內(nèi)容，可以形成一套完整的施工組織設(shè)計，并利用所生成的三維模擬動畫對施工人員進(jìn)行直觀生動的技術(shù)交底，施工流程、施工重難點、危險源、安全隱患等現(xiàn)場情況一目了然。(4)預(yù)判安全管理重點，可以更全面地制定安全措施和安全預(yù)案。水利水電工程通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔洞、高臨邊等危險源較多且復(fù)雜多變，利用BIM數(shù)字模型可以更方便準(zhǔn)確地把握管理重點，并且可以按照施工進(jìn)展及時調(diào)整，進(jìn)而及時更新安全防護(hù)設(shè)施和安全方案。(5)實現(xiàn)實體與數(shù)字模型雙產(chǎn)品交付，為工程運營維護(hù)乃至改造報廢提供支持。隨著施工進(jìn)程逐步完善的BIM數(shù)字模型可以對工程各個部位使用的材料及生產(chǎn)過程和施工過程管理的全部信息進(jìn)行集成，最終形成的數(shù)字產(chǎn)品在工程運營存續(xù)的整個過程中具有重要作用，將其交付給運營單位可以實現(xiàn)數(shù)字流與物質(zhì)流的高程度集成與高水平組織，從而推動工程建造走向真正的精益化。

3．2BIM在水利水電工程施工中的應(yīng)用思路

通過上述分析，筆者認(rèn)為:將BIM應(yīng)用于水利水電工程施工可以將以下幾方面作為切入點進(jìn)行推廣。3．2．1施工模型的建立及臨建規(guī)劃鑒于水利水電工程具有的特點，既使有設(shè)計單位提供的BIM模型，在工程施工前，施工方案制定人員也需要進(jìn)行詳細(xì)的施工現(xiàn)場查勘，調(diào)查清楚工程區(qū)及周邊地形、環(huán)境、施工條件等內(nèi)容，盡可能詳細(xì)地將其反映在BIM模型中。經(jīng)過軟件處理生成原始地形后，一定要結(jié)合現(xiàn)場實際情況，重點研究解決施工現(xiàn)場的整體規(guī)劃，保證在滿足工程施工需要的前提下現(xiàn)場交通布置、風(fēng)水電、混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)、砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)、填筑料場、其它輔助企業(yè)等在時間和空間上能最大限度地配合，并且與施工導(dǎo)流和蓄水淹沒、工程區(qū)枯汛期等環(huán)境及爆破、碾壓等施工手段影響范圍相適應(yīng)，從而為編制一套合理可靠的施工組織規(guī)劃創(chuàng)造前提。3．2．2深化設(shè)計與施工方案模擬深化設(shè)計是根據(jù)業(yè)主或設(shè)計提供的圖紙或BIM模型結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況對圖紙進(jìn)行細(xì)化、補充和完善，確定施工輔助機械、材料的布置和安裝方法，試驗工程材料的排布順序和強度，檢驗設(shè)計結(jié)構(gòu)及尺寸的合理性以及易施工性，以此完成圖紙會審及交底，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計錯誤和不合理處，以便提出修改意見和優(yōu)化建議。制訂施工方案時采用BIM技術(shù)虛擬施工過程，先試后建可以較大程度地降低返工成本和管理成本，降低風(fēng)險，增強管理者對施工過程的控制能力。3．2．3施工質(zhì)量管理在水利水電工程建設(shè)中，影響工程質(zhì)量的因素主要有“人、機、料、法、環(huán)”等五個方面，而BIM模型作為一個直觀、有效的載體，從整體到局部的質(zhì)量情況都能夠以特定的方式呈現(xiàn)在模型上，據(jù)此可以實現(xiàn)全方位的施工管理。(1)施工人員管理:施工人員是直接參與工程建設(shè)的決策者、組織者、指揮者和操作者，是影響工程質(zhì)量的首要因素。引入BIM項目管理平臺，可以通過建立施工組織管理(OBS)和工作任務(wù)管理(WBS)信息，將施工過程中的人員管理信息集成到BIM模型中，并通過模型的信息化集成分配任務(wù)，從而保證施工秩序和效率。(2)施工機械管理:施工機具是指在施工中為了滿足施工需要而使用的機械、設(shè)備、工具等。通過BIM項目管理平臺，可以完成機械在各個施工階段需要進(jìn)行的進(jìn)場驗收、安裝調(diào)試、使用維護(hù)乃至設(shè)備磨損、保養(yǎng)、維修等方面的管理，并可以明確主管領(lǐng)導(dǎo)在施工機具管理中的具體責(zé)任，規(guī)定各管理層及項目經(jīng)理部在施工機具管理中的管理職責(zé)及方法，從而實現(xiàn)施工機械有效合理的使用。(3)施工材料管理:施工材料是工程建設(shè)實體組成的基本單元，工程項目所用材料的質(zhì)量直接影響到工程項目的實體質(zhì)量?；贐IM項目管理平臺的施工材料管理可以實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的物料跟蹤、與工程量統(tǒng)計功能結(jié)合的算量統(tǒng)計和與標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件加工結(jié)合的數(shù)字化加工技術(shù)等功能，以此實現(xiàn)材料管理的全過程信息記錄，并與工程數(shù)字模型結(jié)合，形成一套完整的、可追溯的信息體系。(4)施工工法管理:工程項目的施工方法和組織方案的正確與否直接影響到整個項目的建設(shè)能否順利進(jìn)行，基于BIM的施工工法管理可以將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D模型中，模擬施工過程和先后順序，直觀、精確地反映整個項目的施工過程，從而驗證既定施工方案的準(zhǔn)確性。(5)施工環(huán)境管理:水利水電工程在建設(shè)過程中面臨很多復(fù)雜多變的環(huán)境因素，BIM可以在建模之初盡可能真實地將環(huán)境因素采集錄入進(jìn)去，通過數(shù)字模擬，可以充分利用現(xiàn)場條件，或者提前采取措施改善現(xiàn)場條件，以實現(xiàn)項目施工達(dá)到預(yù)期的環(huán)境目標(biāo)。3．2．4施工進(jìn)度管理水利水電工程施工進(jìn)度管理具有點多面廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、邏輯關(guān)系繁雜多變、涉及資源多、雜且多變的特點，導(dǎo)致該領(lǐng)域施工進(jìn)度管理往往采用簡化合并、經(jīng)驗估算等方法予以實施。采用BIM進(jìn)行水利水電工程施工進(jìn)度管理可以利用3D模型加入一維進(jìn)度信息形成4D管理，形成可視化工程進(jìn)度安排，從而實現(xiàn)按指定時間段直觀地顯示工程進(jìn)度計劃，方便管理人員進(jìn)行方案比選和優(yōu)化，同時利于與實現(xiàn)進(jìn)度進(jìn)行對比，及時進(jìn)行進(jìn)度分析和糾偏處理。3．2．5施工成本管理施工成本管理是BIM比較成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。但在水利水電工程建設(shè)中，由于受限于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，3D空間+進(jìn)度控制技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用難度較大，而基于BIM的施工成本管理在水利水電工程施工過程中應(yīng)用較少。隨著BIM技術(shù)的成熟，這一技術(shù)因其工程量計算簡單、成本控制更易于落實、易實現(xiàn)有效管控等特點勢必會得到更快的發(fā)展。BIM是一個強大的工程信息數(shù)據(jù)庫，通過3D空間+進(jìn)度控制技術(shù)的信息錄入，BIM系統(tǒng)可以自行統(tǒng)計匯總，實現(xiàn)快速精確的成本核算、預(yù)算工程量動態(tài)查詢與統(tǒng)計、限額領(lǐng)料與進(jìn)度款支付自動管理等功能，從而達(dá)到以施工預(yù)算控制人力資源和物資消耗、造價信息實時跟蹤等目的。3．2．6施工安全管理BIM具有信息完備性和可視化的特點，在施工安全管理方面，將其作為數(shù)字化安全培訓(xùn)和交底的數(shù)據(jù)庫，可以達(dá)到更好的效果。利用BIM的可視化和與實際現(xiàn)場相似度很高的特點，在安全培訓(xùn)時，可以讓工人更直觀和準(zhǔn)確地了解到現(xiàn)場的狀況:他們將從事哪些工作、哪些地方容易出現(xiàn)危險等，從而制定出相應(yīng)的安全工作策略。BIM的可視化空間是隨著工程進(jìn)展動態(tài)變化的，通過模擬工人的施工狀況，可以形象地看到工作面狀況，預(yù)先評估工作空間的可用性、安全性。BIM與仿真分析技術(shù)相結(jié)合，可以準(zhǔn)確地模擬施工過程中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)性能和變形狀態(tài)，從而可以合理地安排施工順序和施工方法，確保工程施工過程中的結(jié)構(gòu)安全。3．2．7信息模型數(shù)字化集成交付水利水電工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既使在工程完成交付使用后也要進(jìn)行大量的監(jiān)測和維護(hù)工作。傳統(tǒng)竣工檔案交付的紙質(zhì)檔案浩繁且離散，運維階段查閱困難且易于以偏蓋全。而采用BIM技術(shù)形成的竣工檔案具有可視化、結(jié)構(gòu)化、智能化、集成化的特點，同時交付實物和數(shù)字工程兩個產(chǎn)品，可為工程運維乃至改造報廢提供支持。

3．3BIM在水利水電工程施工中應(yīng)用存在的問題

BIM技術(shù)在國際上已相對成熟，但在國內(nèi)發(fā)展卻方興未艾，其主要局限于規(guī)劃、設(shè)計方面，施工方面常見于建筑工程、鋼結(jié)構(gòu)、機電安裝等領(lǐng)域，水利水電工程施工方面除因自身特點因素限制其發(fā)展外，尚存在以下問題影響了BIM的應(yīng)用:(1)目前水利水電工程設(shè)計單位在BIM應(yīng)用上也剛剛起步，上游BIM產(chǎn)品少，施工單位模型需要從底層建起，工作量大。(2)目前主流的BIM軟件主要面對建筑、安裝等工程類型，對水利水電工程適配度不高，在該領(lǐng)域應(yīng)用需要多軟件協(xié)作。(3)目前BIM的應(yīng)用在操作層面上已基本成熟，但涉及工程管理的綜合功能尚有所欠缺，協(xié)同管理需要開發(fā)項目管理平臺才能全面執(zhí)行BIM管理模式，這就需要項目管理單位在項目全生命周期推動該技術(shù)的應(yīng)用和相應(yīng)管理模式的變革，只有這樣，才能真正發(fā)揮BIM的作用。

4BIM在水利水電工程施工中的應(yīng)用前景與展望

目前，BIM以其信息完備性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性等特點而被應(yīng)用于工程建設(shè)各領(lǐng)域及全部生命周期，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，BIM代替?zhèn)鹘y(tǒng)二維技術(shù)已經(jīng)成為主流發(fā)展趨勢。在水利水電工程施工中引進(jìn)BIM技術(shù)存在需要解決和克服的問題，但是也同樣具有其自身的優(yōu)勢和條件，且從工程管理各方面均可突破形成體系，這將對水利水電工程信息化、智能化水平的提升產(chǎn)生巨大的推動作用，BIM技術(shù)在水利水電工程施工領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。

作者:李宗宗 劉李 單位:中國水利水電第十工程局有限公司

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