BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用分析

趙偉　程基偉

摘 要：BIM技術(shù)是近年來逐漸開始取代CAD繪圖設(shè)計的新型工程結(jié)構(gòu)設(shè)計手段，通過對工程信息進行數(shù)據(jù)模型集成，在工程建設(shè)中可以有效地節(jié)約成本，縮短工期。本文就復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工的具體方案作為BIM技術(shù)應(yīng)用的實例來系統(tǒng)分析BIM技術(shù)在現(xiàn)代建設(shè)領(lǐng)域的特點。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);復(fù)雜碼頭;結(jié)構(gòu)施工;建筑;應(yīng)用分析

中圖分類號：U655? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）04-0076-02

BIM作為新興技術(shù)，可以從碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計階段到施工階段再到運營階段持續(xù)運用，貫穿在結(jié)構(gòu)施工的整個過程中。在碼頭結(jié)構(gòu)施工的各個運行階段，通過對不同的施工要求進行切實把握，碼頭工程施工人員可以對BIM系統(tǒng)進行相應(yīng)的解決處理，能夠盡力做到多角度、多方面的應(yīng)用。

BIM技術(shù)利用三維協(xié)同，將整個施工過程以數(shù)字化、信息化、可視化的形式呈現(xiàn)出來，有效地實現(xiàn)了信息的交互傳遞。在提升施工質(zhì)量與工程設(shè)計技術(shù)水平上，BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)工程設(shè)計與施工手段都要更加實用，并且在復(fù)雜碼頭施工過程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在將三維設(shè)計模型具體應(yīng)用于實際的碼頭設(shè)計與組織之中，完成資源利用的方案設(shè)計與費用的預(yù)估等相關(guān)施工策劃任務(wù)，在資料整理等方面也起著十分重要的作用。

最近幾十年，BIM技術(shù)在許多設(shè)計單位得到了相當廣泛的應(yīng)用，歐美發(fā)達國家十分重視對該技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，我國的工程建筑行業(yè)也逐步在應(yīng)用與發(fā)展BIM技術(shù)，尤其是在港口工程等復(fù)雜度較高的工程設(shè)計中進行研究與創(chuàng)新，BIM技術(shù)與碼頭建設(shè)結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合是當前建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。

1復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工的總體施工安排

針對不同的碼頭結(jié)構(gòu)類型應(yīng)采取不同的設(shè)計方案，這里主要介紹沉箱碼頭的設(shè)計施工方案。

先按照布置原則具體考慮場地的施工條件，遵循施工布置的簡化、便捷的原則。通常港區(qū)碼頭多采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，從基槽挖至基巖，碼頭以拋石基床作為基礎(chǔ)，墻身以不開孔沉箱為主，以現(xiàn)澆砼胸墻和現(xiàn)澆面層砼作為上部結(jié)構(gòu)。工程地區(qū)所在位置基巖巖面標高差距明顯，基床厚度不均且變化顯著，則需要施工團隊與設(shè)計團隊相互協(xié)商，認真負責地進行合理預(yù)留墻身，保證上部結(jié)構(gòu)胸墻沉降量達到實際應(yīng)用的標準，以此來確保工程的高質(zhì)量。

施工現(xiàn)場各項施工工序的復(fù)雜程度較大、彼此聯(lián)系緊密，制訂出合理有效的施工方案與解決突發(fā)問題應(yīng)急措施策略，加強對施工進度計劃的嚴謹、科學(xué)性的評估，才能夠有效地保證碼頭工程高品質(zhì)、高效率、高效益完成。同時，沉箱數(shù)量較多，預(yù)制砼量也偏大，對工程進度的影響是非常大的，因此采用二條挖泥船分區(qū)進行挖泥作業(yè)，分為7個挖泥區(qū)，每一個挖泥區(qū)長度在100m左右，挖泥從6#泊位開始向兩端，并從8#泊位由東北端逐區(qū)段的向西南端進行。采用抓斗式挖泥船（配有GPS）、拖輪或抓斗式挖泥船（配有GPS）、回聲測深儀、全站儀、水砣等精密儀器。

2 碼頭施工的具體施工手段與方案

2.1高程控制測量

在工程開工前，通過對已知的高程控制點進行復(fù)核檢測并向業(yè)主、監(jiān)理工程師提交《復(fù)核檢測報告》。然后，根據(jù)工程需要以及施工現(xiàn)場情況合理地增添高程控制點，在已知的高程水準點的基礎(chǔ)上，增加施工水準點的密度，確保工程的順利進行。施工水準點的引測精度不低于四等水準測量精度要求。測量成果上報監(jiān)理工程師進行審核校驗，審核通過后還會定期復(fù)測高程控制網(wǎng)，每三月復(fù)測一次。

2.2挖泥作業(yè)

采用抓斗式挖泥船進行挖泥施工，等挖泥船到達指定位置后，泥駁位于旁邊，根據(jù)挖泥船上的顯示區(qū)域進行排抓挖泥作業(yè)。實行分段分層挖泥施工方法，同時注意排抓的合理性，避免倒抓、漏抓的情況出現(xiàn)。待泥駁的數(shù)量達到額定數(shù)值之后，便開始進行拋泥作業(yè)。并且在施工過程中，加強船舶的檢修以及泥駁航線的準確。施工人員根據(jù)挖泥位置，根據(jù)土質(zhì)標高與地質(zhì)勘察資料的內(nèi)容判斷挖泥土樣與標高的合理性。若出現(xiàn)二者不一致的情況，則需要與相關(guān)設(shè)計師、業(yè)主、監(jiān)理人員進行及時的商討，共同尋找更加合理的解決方案。

2.3基槽驗收

在每段每層挖泥完成之后應(yīng)及時組織相關(guān)負責部門驗收，以更進一步地跟進水深測量工作。驗收采用斷面測量。斷面測量工具采用測深儀和測量船（上配備GPS）進行，每5m一個斷面，2m一個點。在施工時設(shè)立多把施工水尺，注意潮汐水位變化，水位通過水尺觀測，每變化10cm要通報一次，并作好記錄。采用水準儀進行定期檢查、確定現(xiàn)場水準點，對水深測量檢查時再使用水準儀再次確定水深深度變化情況。

2.4基床拋石

基床拋石前需要檢查基槽尺寸的變化情況，對有回淤的港區(qū)進行防淤措施，對于較厚基床用定位船定位，同時基床拋填的石材，采取沉箱頂?shù)耐跈C和180t 履帶吊搭配拋石鐵盒、網(wǎng)兜等工具，護面塊石采用裝配式拋石平臺頂?shù)?80t履帶吊和四瓣抓斗進行拋填工作，混凝土護面塊采用沉箱頂?shù)?80t履帶吊進行安放。采取橡膠輪胎對工具外側(cè)進行防護修理，同時也可對已完成的鋼管樁和夾樁結(jié)構(gòu)進行防護。

3 BIM技術(shù)的模型建立與應(yīng)用

模型建立的主要手段是采取Revit 2014，在建模過程中可能也會運用其他軟件進行輔助建立模型，在整個編碼的過程中首先需要遵循規(guī)范、完整的原則，協(xié)調(diào)各部分的一致性與系統(tǒng)性，確保建模的每一部分都是以統(tǒng)一標準設(shè)計的。一定要確保收集整理的信息的準確度，沒有準確的信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，由于BIM模型能夠提供建筑物的實際存在信息，包括物理、幾何、規(guī)則信息等一系列信息，還能對建筑物變化后的信息進行模擬。

同時，利用BIM技術(shù)可以把工程設(shè)計與項目投資回報分析相互結(jié)合，通過對工程設(shè)計以及項目投資的影響進行實時計算，業(yè)主可針對工程設(shè)計方案的具體要求，從多個角度進行分析選擇，可以根據(jù)不同的條件選擇適合自身需求的工程項目設(shè)計方案。對于復(fù)雜的異性結(jié)構(gòu)，雖然是局部的建筑結(jié)構(gòu)，所占整體比例較小，但是在投資與實際施工方面耗費的資金數(shù)不在少數(shù)，甚至遠遠超出普通結(jié)構(gòu)建筑。因此，BIM技術(shù)可以對特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計施工方案進行方案優(yōu)化設(shè)計，能夠顯著地改進工程造價和縮短工期，促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工的技術(shù)革新。

4 BIM技術(shù)在碼頭施工設(shè)計的應(yīng)用分析

在碼頭施工設(shè)計中，BIM平臺的自動分析系統(tǒng)可以幫助工程師和業(yè)主自動分析出設(shè)計的關(guān)鍵線路，并將相應(yīng)的建筑構(gòu)件通過高亮顯示。

根據(jù)碼頭施工現(xiàn)場的工程進度，BIM技術(shù)通過進度模型直觀展示出后期的工程施工形態(tài)，并且可以利用施工模擬進一步檢查工程工作的分配情況，系統(tǒng)分析工程中可能出現(xiàn)的工程延誤后滯因素。工程設(shè)計人員在施工進度的提速方面，進行施工進度模擬分析施工措施的關(guān)鍵性與可行性，以及對施工線路的影響，如施工線路變化對施工工序的實際關(guān)系及影響。同時，BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工中進行可視化進度管理，可以幫助進度施工對設(shè)計模型的展示與監(jiān)督檢查。BIM技術(shù)清晰明確地展示出工程工序安排，對實際越冬防護措施中的施工狀態(tài)進行合理預(yù)估和測評。

BIM對施工現(xiàn)場的開展的有序性、協(xié)調(diào)性做出科學(xué)嚴謹?shù)陌才牛摷夹g(shù)對復(fù)雜碼頭工序搭接的協(xié)調(diào)防護設(shè)計具有十分重大的作用。并且在碼頭復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計施工中，BIM技術(shù)可以協(xié)調(diào)并解決工程建筑的質(zhì)量與安全問題，提前進行設(shè)計施工的預(yù)防與管理，進一步提升工程項目整體的整改能力與管理水平，并且也十分有助于項目施工管理和資源整合效率，在很大程度上改善碼頭建筑工程的整體品質(zhì)。

5 BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭施工中的自身優(yōu)勢與劣勢

BIM技術(shù)通過建立三維數(shù)字模型，集成了碼頭工程設(shè)計、施工、運營的全部工程信息，建立起完整的施工建筑模型，以此方法將碼頭工程項目各個關(guān)鍵性階段與主要的工程參與人員所接手的工作有機結(jié)合在一起。

在碼頭工程建設(shè)的信息模型的建立過程中，BIM可以自動生成相關(guān)建設(shè)的圖紙、文檔、表格等，復(fù)雜碼頭的建設(shè)項目的各方面工作人員采取信息共享和同步監(jiān)理。因此，BIM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢還體現(xiàn)在協(xié)助碼頭施工工程建設(shè)單位對工程運營管理方案進行改進和對材料施工技術(shù)進行改良，進行限額領(lǐng)料施工，很大程度上幫助建設(shè)單位控制工程造價。

盡管在中國建筑行業(yè)中的推廣與普及還有許多問題和困難需要解決，如今市場中的各類BIM軟件及應(yīng)用十分繁雜并且BIM工程師等專業(yè)性人才也比較缺乏，專業(yè)操作人員的培養(yǎng)難度也相對較大，因此BIM技術(shù)及應(yīng)用的推廣也變得困難重重。

6 結(jié)論

碼頭復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工和BIM這種新型技術(shù)結(jié)合在一起，作為一種全新理念，BIM在碼頭施工的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營以及后期維護等一系列技術(shù)領(lǐng)域進行的革新，對碼頭建筑施工的信息化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展具有重要的推動作用。碼頭施工的BIM技術(shù)利用對于碼頭建筑工程全周期監(jiān)理運營的實現(xiàn)，有著十分顯著的作用。BIM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有利于提高碼頭建設(shè)的設(shè)計、施工、運營的信息化水平，促進碼頭建筑的施工技術(shù)水平發(fā)展，具有十分廣闊的技術(shù)發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]石化碼頭結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計的探討[J]. 唐振華. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊. 2017（01）

[2]淺談T型樁基地連墻組合式碼頭結(jié)構(gòu)的受力特性[J]. 賀飛. 珠江水運. 2017（04）

[3]天津港碼頭結(jié)構(gòu)加固改造綜述[J]. 王軒，任偉. 港工技術(shù). 2016（S1）