BIM技術在航道整治工程中的應用研究

何 洋 劉夢蘭

1 中交第二航務工程勘察設計院有限公司 2 武漢理工大學物流工程學院

1 引言

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)是指對建設工程的規劃、設計、施工以及運營維護進行全生命周期創建和管理建筑信息的過程[1]。隨著BIM應用不斷推進，其應用領域由建筑工程向基礎設施工程擴展，例如水運工程等。目前，多個航道整治工程開始大力推廣應用BIM技術，例如長江下游黑沙洲航道整治工程中運用的BIM設計、BIM施工管控平臺等技術，旨在強化BIM技術在航道整治工程的應用，固化BIM平臺功能，助力航道信息化建設[2]。

我國內河航運建設至今，通航里程超過12萬km，已形成“兩橫、一縱、兩網”模式的內河航道系統。國內水運行業BIM技術應用呈現協同設計、數字資產、智能運維、數據驅動等特點。目前BIM技術在水運航道工程領域的應用現狀如下[3-5]。

(1)重點技術方向：滿足水運工程全生命周期多尺度多粒度的BIM智慧管控技術，BIM全生命周期協同工作技術，BIM軟件云平臺技術，BIM技術與新技術(物聯網、人工智能、邊緣計算等)的應用融合，BIM數據驅動的平臺集成開發等。

(2)持續發展機制：從政府或行業部門進行頂層設計，建立水運工程領域的BIM智慧應用聯盟，建立健全水運行業BIM應用推進組織結構和實施機制、BIM技術交流機制、BIM技術能力培養機制、BIM技術資源共享和信息發布機制。

(3)示范工程應用：選擇一批具有代表性的水運工程項目進行BIM技術示范應用，發揮樣板和示范標桿作用，例如大型港口工程、大型航道工程、典型的通航樞紐工程等。

2 典型航道工程BIM應用分析

2.1 長江下游黑沙洲航道整治工程

該項目主要分為整治建筑物工程、護岸工程及航標工程。存在處理工作量大、規范施工難度大、安全管理難度大等重難點，可利用Infraworks快速整合多源數據，利用BIM施工管控平臺進行質量、安全可視化、協同化管理，優化施工組織。

2.1.1 項目BIM技術路線

圍繞BIM設計、數字化交付、施工深化與模擬以及BIM施工管控平臺4個方面進行BIM技術應用(見圖1)。在數字化交付層面，利用二維圖紙、集成展示、數據整合等充分表達設計意圖；而在BIM設計層面，利用部件編輯器進行整治建筑物、航標等的方案實施更新。

圖1 BIM技術路線

2.1.2 BIM技術應用

(1)BIM設計應用，包括基礎數據處理、部件編輯器、整治建筑物建模、水流仿真分析以及可視化交底等，創建三維數字地面模型，實現多方案整治效果仿真分析，利用Navisworks集成模型和圖紙信息，進行可視化設計交底，提高數據處理工作效率。

(2)BIM施工應用，利用Civil3D、Infraworks等軟件進行施工深化、構建編碼以及施工方案模擬等，為施工構件信息傳遞奠定基礎，使施工重難點部位可視化；自主研發基于BIM技術的多項目施工管控平臺，以BIM模型為基礎，以業務數據為紐帶，實現參建各方協同工作。

2.2 長江中游蘄春水道航道整治工程

該工程為長江航道“645工程”建設內容，重難點包括工期緊、施工環境制約因素多、項目管理難度大等，利用BIM管控平臺各模塊進行管理，直觀掌握項目施工情況，優化施工組織設計。

2.2.1 BIM解決方案

針對項目的重難點，分別提出BIM解決方案(見表1)。例如施工時間受限、工期緊張的問題，可采用4D、5D施工模擬，優化施工組織設計；針對傳統文檔管理混亂，無法實現質量可追溯性的問題，可以BIM模型為載體，搭建BIM施工管控平臺，進而實現快速檢索分析。

表1 該項目BIM解決方案

2.2.2 BIM技術應用

(1)BIM模型施工應用，主要包括BIM施工模型深化、施工順序模擬、施工技術交底、施工安全交底，綜合運用歐特克系列軟件，對模型進行深化；直觀、精確反映整個項目的施工過程，合理優化施工方案，實現施工技術可視化交底。

(2)BIM平臺施工應用，包括利用BIM平臺實現基于BIM平臺費用、質量、進度等的管理，利用二維碼實時掃描查看項目構件信息以及其施工過程記錄信息，在施工過程中，通過不同顏色直觀反映BIM模型的施工、計量等狀態。

2.3 京杭運河八堡船閘段航道整治工程

本項目為京杭運河二通道與錢塘江溝通的關鍵，具有施工路線長、工程體量大、施工管理要求高等難點，因此引入BIM技術，構建BIM平臺，實現平臺搭建、空間管理、項目管理等9項BIM集成應用。

2.3.1 BIM技術方案

利用設計施工圖以及地形測圖等進行基礎數據匯總為BIM模型搭建提供數據支撐。在Revit以及Civil3D等軟件中分別進行水工結構和地形等的建模，并進行工程項目的BIM模型數字資產集成應用(見表2)。

表2 BIM技術方案

2.3.2 BIM技術應用

BIM技術應用包括BIM模型應用和平臺集成應用兩部分(見表3)。BIM模型應用中進行工程項目的精細化建模、多專業碰撞檢查、數字化加工、虛擬漫游等，保證BIM模型應用深度和廣度，減少工

表3 BIM技術應用

程錯、漏、碰、缺，同時也可解決多工作面交叉協調等問題。平臺集成應用，包括平臺搭建、空間管理、溫度管理以及項目管理，利用BIM+物聯網、GIS以及PM等技術解決施工線長、點多、管理分散的難題，實現工程進度、質量經濟化管理。

2.4 各工程BIM技術應用對比分析

針對不同項目工程難點，利用不同BIM技術完成各航道整治工程。長江下游黑沙洲航道待處理工作量大、規范管理難以實現，BIM技術的引入側重于實現基礎數據處理及施工方案模擬、安全管理等應用層面；長江中游蘄春水道航道難點在于環境制約因素較多、管理難度大等方面，因此圍繞BIM技術實現地形和水深分析，并采用二維碼形式詳細記錄與跟蹤項目施工過程；京杭運河八堡船閘段航道則具有工程體量大、施工管理較難實現等項目難點，利用BIM技術進行基礎信息匯總完成BIM精細化建模，管理平臺搭建實現平臺集成應用。

3 結語

BIM技術作為工程領域革命性技術，是水運工程產業升級必經之路。在航道整治工程建設全過程中，BIM技術可利用自主研發程序及BIM施工管控平臺實現各環節精細化管理，為航道工程三維可視化、參數化和協同化提供決策支撐。今后，可利用BIM與GIS(Geographic Information System，地理信息系統)、物聯網等多項新興技術的結合，提高航道整治工程施工管理水平，為項目工程發展提供決策支撐。