探討B(tài)IM技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用

席峰

摘要：目前，BIM 技術(shù)已經(jīng)全面覆蓋到公路、橋梁、地鐵、水利水電等各個行業(yè)，并受到了廣發(fā)的應(yīng)用和推崇。隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，建筑行業(yè)的發(fā)展也是如火如荼，水利水電工程作為工程建設(shè)行業(yè)的一個重要組成部分，也呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢。但由于工程規(guī)模龐大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水利建筑工程面臨著巨大的考驗(yàn)。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)給水利水電工程的高質(zhì)高效提供了更加可靠的擔(dān)保。

關(guān)鍵詞：水利工程；BIM技術(shù)；應(yīng)用

一、BI M的涵義與優(yōu)勢

BIM 技術(shù)是一種三維的施工模擬技術(shù)，能夠通過收集到的信息數(shù)據(jù)，完成數(shù)字化處理的工作。如建筑中的建材、設(shè)備、價格及施工進(jìn)度等工程的數(shù)據(jù)信息模型，都能用BIM 及其相關(guān)的信息數(shù)據(jù)化表現(xiàn)出來，通俗來說，BIM 技術(shù)就是建筑工程中的數(shù)字技術(shù)運(yùn)用。BIM 技術(shù)主要用來化解建筑工程軟件中的運(yùn)行問題，讓技術(shù)人員可以在處理完建筑信息后，結(jié)合其它的環(huán)節(jié)來維持軟件的運(yùn)轉(zhuǎn)。BIM 是一種具有設(shè)計(jì)、建造及管理等功能的數(shù)字化方式，不只能夠支持系統(tǒng)的內(nèi)部集成管理環(huán)境，還能提高整體施工進(jìn)度的效率，避免風(fēng)險的產(chǎn)生。其特殊的優(yōu)勢就是具有能夠獨(dú)立建立工程數(shù)據(jù)信息的功能，還能夠通過三維的可視化環(huán)境以及辦公自動化的功能，迅速地處理PKPM 系統(tǒng)中存在的信息化問題，不僅能夠提高數(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)中的重復(fù)使用率，還能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息間的交流與共享。

二、BIM 技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用問題

1、缺乏成熟的政策支持。BIM 應(yīng)用于水利項(xiàng)目水利工程在我國有著悠久的歷史，但從目前水利工程發(fā)展來看，相關(guān)技術(shù)水平一直較為落后，尤其對于傳統(tǒng)施工工藝的依賴以及技術(shù)人員的傳統(tǒng)施工思維和設(shè)計(jì)方案等都嚴(yán)重制約著水利工程技術(shù)的完善。BIM 的出現(xiàn)雖然在一定程度上為水利工程項(xiàng)目施工提供了更加先進(jìn)的施工手段，但由于我國在BIM 技術(shù)使用規(guī)范和應(yīng)用模式等方面缺乏成熟的法律法規(guī)保障，導(dǎo)致該行業(yè)人士在工程技術(shù)管理環(huán)節(jié)仍舊難以接受以BIM 技術(shù)替代傳統(tǒng)思維。政策環(huán)境不成熟，直接導(dǎo)致了BIM 技術(shù)在水利工程項(xiàng)目中推廣受阻。

2、缺乏成熟的技術(shù)應(yīng)用。BIM 技術(shù)的使用會涉及到多個行業(yè)、多個單位，而目前我國使用的BIM 軟件多是由外國引入，在信息安全、本地適用性等方面都存在著很大的弊端。加上國外引入軟件的使用成本過高、模型間的交互能力不足，會直接導(dǎo)致BIM 軟件在我國水利工程項(xiàng)目中的使用屢屢受挫。水利工程自身具有規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致BIM 軟件對計(jì)算機(jī)的要求很高，如果無法匹配相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，將導(dǎo)致BIM 的使用并不流暢，其操作優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢將得不到展現(xiàn)。因此，技術(shù)應(yīng)用環(huán)境不成熟，也直接導(dǎo)致了BIM技術(shù)在我國水利水電工程中的應(yīng)用不暢。

三、BIM 技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

基于水工建筑物BIM 模型的樞紐布置，樞紐布置的任務(wù)是確定各建筑物在平面和高程上的布置。水利工程的樞紐布置直接影響到施工場地的布局，合理確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置，對于找到最佳的臨時設(shè)施位置，使現(xiàn)場人員和設(shè)備運(yùn)距最小化，從而節(jié)省工程量、方便施工、縮短工期有重要意義。水利樞紐布置是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，不是一般性確定算法能夠解決的，而應(yīng)該在工程條件的約束下，進(jìn)行多種方案比選。目前的方案比選都是建立在平面圖的基礎(chǔ)上，需要水工專家有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和綜合推理能力。在方案比選階段建立各水工建筑物的BIM 模型，并結(jié)合地形的BIM 模型形成完整的項(xiàng)目總體沙盤，能使決策人員直觀地了解各水工建筑物之間、各水工建筑物與周圍地形條件之間的制約關(guān)系。同時，基于參數(shù)的BIM 模型可在空間位置任意移動，能夠?qū)崿F(xiàn)一處更改，處處更改，使每一種決策方都成為一個完整可視的沙盤，據(jù)Autodesk 公司統(tǒng)計(jì)，可視化可提高企業(yè)競爭力66%，減少50%-70%的信息請求，縮短5%～10%的施工周期，減少20%-25%的各專業(yè)協(xié)調(diào)時間。項(xiàng)目比選階段的案可視化也能夠使項(xiàng)目參建者迅速把握關(guān)鍵項(xiàng)目控制點(diǎn)，確定施工重難點(diǎn)，分析資源配置合理性，為后續(xù)的施工組織設(shè)計(jì)優(yōu)化調(diào)整提供決策支持，能為水利工程的施工組織設(shè)計(jì)及宏觀決策提供有效的分析依據(jù)，BIM 模型信息的應(yīng)用，一個建筑信息模型是一個單一的、完整一致的建筑信息數(shù)據(jù)庫，建立完整的項(xiàng)目BIM 數(shù)據(jù)信息，使工程構(gòu)件參數(shù)化，從而實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理信息化和技術(shù)信息化。

（1）管理信息化。建筑施工過程是一項(xiàng)典型的協(xié)同工作，不同專業(yè)、不同職責(zé)的施工主體之間需要進(jìn)行信息共享和交流。同樣，在水利工程建設(shè)與管理過程也中會產(chǎn)生大量信息，項(xiàng)目參建各方各自為政，產(chǎn)生信息孤島和信息斷層問題，導(dǎo)致信息在工程全生命周期各階段流失嚴(yán)重，信息共享管理水平低，信息的使用與表達(dá)不能有效地反饋工程。BIM 模型包含的信息可實(shí)現(xiàn)工程檔案可視化、關(guān)聯(lián)化、高效率化管理，為項(xiàng)目建設(shè)過程中的信息交換、共享和集成化管理提供了有效平臺。基于BIM 技術(shù)的信息管理平臺如圖1 所示，按照項(xiàng)目進(jìn)行的不同階段，將BIM 信息平臺劃分為三大子平臺：設(shè)計(jì)管理信息平臺、項(xiàng)目實(shí)施階段信息平臺和項(xiàng)目驗(yàn)收及運(yùn)維信息平臺。設(shè)計(jì)管理信息平臺包括項(xiàng)目建議書，可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)3 個階段的信息，項(xiàng)目實(shí)施信息平臺包括施工圖設(shè)計(jì)和施工技術(shù)交底階段的信息；項(xiàng)目驗(yàn)收及運(yùn)維信息平臺提供竣工驗(yàn)收，以及項(xiàng)目運(yùn)行維護(hù)階段的信息。因此，使用BIM 技術(shù)建設(shè)一個項(xiàng)目的中央存儲庫，可徹底改變項(xiàng)目整個生命周期的信息管理模式。水利工程投資大，使用年限長，人員流動大，一些隱蔽工程的信息流失嚴(yán)重，基于BIM 技術(shù)的信息管理平臺可保證這些信息的完整性、準(zhǔn)確性和可追溯性。同時，基于BIM 技術(shù)的應(yīng)急管理包括：預(yù)防、警報(bào)和準(zhǔn)確定位，避免在事故發(fā)生后翻看繁多復(fù)雜的圖紙而延誤最佳救援時間。

（2）技術(shù)信息化。水利工程施工條件復(fù)雜，工程量大，施工難點(diǎn)多，目前，我國水利工程施工技術(shù)水平普遍較低。BIM 技術(shù)作為一種對建筑物物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字描述的信息庫，BIM 模型在工程設(shè)計(jì)、施工等過程中支持多種應(yīng)用，對于一個完整使用BIM 技術(shù)的工程來說，不僅包括虛擬的三維可視化模型，也應(yīng)該包括可視化的施工任務(wù)和施工順序，這些信息對于施工任務(wù)的安排以及施工進(jìn)度計(jì)劃的確定將起到至關(guān)重要的作用，同時，模型包含的建筑物本身的定量信息會直接鏈接到相關(guān)的成本數(shù)據(jù)庫，對于項(xiàng)目建設(shè)前期的投資控制非常有利，精細(xì)度級別越高的模型，項(xiàng)目的成本估算越精確。從項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段到施工階段的BIM 模型包含不同的信息，如表所示。

目前，BIM 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)給各大行業(yè)施工工作帶來了極大的便利，而其信息完備性、協(xié)調(diào)性、可視性和優(yōu)化性等特點(diǎn)對于工程項(xiàng)目的完成都將發(fā)揮積極地促進(jìn)效果。但從水利行業(yè)技術(shù)發(fā)展來看，BIM 技術(shù)的推廣仍舊不太樂觀。為了使BIM 的經(jīng)濟(jì)效益在水利工程項(xiàng)目中也得以施展，政府、行業(yè)協(xié)會、施工技術(shù)人員等都將發(fā)揮自身作用，投入到BIM 技術(shù)的推廣和宣傳工作中。通過制定相應(yīng)法律法規(guī)、加大行業(yè)宣傳、開展公益性BIM 課程講座的形式，將現(xiàn)有BIM 技術(shù)在水利工程項(xiàng)目中的使用障礙予以清除，以實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目的現(xiàn)代化和創(chuàng)新化發(fā)展，為BIM 提供更為寬廣的發(fā)展空間。

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（作者單位：安吉縣水利水電勘測設(shè)計(jì)所有限公司）