石井河水閘施工中BIM技術的應用

張干

（中電建生態環境集團有限公司）

1 引言

水利工程是建設結構十分復雜的大型工程，存在較多干擾因素，因此具有施工難度較大、信息傳遞不及時而影響施工的特點。這會直接影響傳統水利工程的工期及質量，造成工期拖延、施工質量不合格的問題，使得工程成本超出預算，影響工程建設單位和施工單位的發展。BIM技術作為一種新型技術，可以解決此類問題，通過建立信息共享平臺，進一步提高多方合作效率，加強信息的交流和溝通。技術人員根據施工時參考的技術圖紙提前建立相應技術模型，根據模型分析，進一步優化模型，得出最佳指導方案。

2 工程概述

廣州市白云區石井河、新市涌攔河樞紐工程位于石井河口上游約500m處（見圖1），新建水閘、排澇泵站及配套船閘，工程防洪（潮）標準為200年一遇，排澇設計標準為20年一遇24小時暴雨不成災。水閘的設計流量為285m3/s，水閘設置三孔，每孔凈寬為12m，總凈寬為36m，閘門型式為上翻式弧形閘門，采用液壓啟閉機操作；泵站設計排澇流量為130m3/s，共布置6臺潛水貫流泵機組，總裝機容量為8400kW；船閘閘室長度為88m，有效寬度為8m。本工程的工程等級為Ⅱ等，泵站規模為大（2）型，水閘泵站的主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為4級；船閘級別為Ⅶ級，閘首、閘室級別為4級，導航、靠船建筑物級別為5級。

圖1 工程位置圖

3 石井河水閘施工中BIM技術的應用

在石井河水閘施工中為了充分的發揮BIM技術作用首先需要利用BIM建立虛擬模型建模步驟具體如圖2所示。

圖2 BIM建立虛擬模型建模步驟

3.1 地質勘查應用

在實際水閘項目建設時，由于項目內容不同，可根據工作需要分為不同的工作區塊，不同的工作區塊具有復雜的操作步驟，因此在規劃工作時必須徹底調查和分析周邊環境，保證設計方案最優化。在水利工程建設過程中涉及檢測水下工程地理情況，但水下地理情況十分復雜，因此檢測和勘察工作受條件制約嚴重，造成工作人員難以根據實際情況精準測繪。使用BIM技術可以根據周邊地質情況構建相應地質模型，通過對地質模型進行數據分析和數據模擬，形成具有立體感的多感官互動模型。此模型能夠分析水下地質環境，采集和測量數據，并將其同步傳輸到BIM信息處理系統中，通過系統內部的數據模擬和河道模型構建完整的立體模型，保證了測量數據的精確性。

在實際構建模型前應詳細觀察周圍地質環境，若發現異常數據和異常情況，應及時調整模型數據、整體優化。設計人員根據優化后模型中的等高線和曲面變化來進一步了解河道內部的高低起伏狀況，為后期設計工作打下基礎[1]。

3.2 多專業協調應用

由于水閘工程在實際建設時具有特殊的建設性和復雜的多科學應用性，因此經常會牽涉不同的專業知識內容，涉及地質學和氣象學、生態學、環境學以及管理、測繪學等學科知識。在運用相應學科技術時輔以BIM技術，可進一步提高工程技術知識的協調性，提高工程技術利用效率，提高相互間的協調性，避免后期出現問題時解決不恰當或不合理。

在實際工程設計中，根據不同專業所給出的不同設計建議和設計圖紙進行數據模擬，并利用模擬后的數據建立協調模型，加之各個專業工程師的修改，可以防止建筑圖紙前期出現問題，影響后期施工。應用BIM技術還能協調多個不同專業問題，將不同專業知識糅合利用，進一步提高設計師的技術利用能力，提高施工人員和投資者之間的溝通效率，解決投資者問題。BIM技術可以使用其特殊的電腦軟件，提前、全方位模擬工程數據，包括工程施工進度的模擬、造價的模擬等。投資方可以依靠模擬數據和建立起來的綜合模型綜合分析其中的投資環境、各項工程造價成本，并對其了解和控制，出現問題時利用數據模型提前預判問題，并設置最優解決方案，保證工程施工順利[2]。

3.3 模型構造應用

通過BIM技術構建水閘項目施工模型，可以充分展示水利工程建筑的實際應用功能，整合多種施工優點于一體，構建高效率施工體系。在實際施工中也能同步提高專業應用水平，使施工更具有客觀性和可透視性。通過建立三維模型，將施工圖紙從平面中抽離出來，進一步建立三維立體模型，有利于施工順利進行，還能精確定位建筑物建設等級、位置等關鍵信息，提高建筑施工過程中不同建筑之間的信息互動比例，提高建筑信息反饋能力，進一步提高工程施工人員對水閘項目工程的可視性，使施工人員直接通過直觀模型施工，避免后期操作失誤，減少出現問題的概率。

BIM技術模型的精準運用需依靠電腦軟件、高精度數據來支撐，因此在實際構建模型時，應通過模型構建的縮放比例調整實際構件大小，在實際模型比例調整和模型建立時，應注意模型建立數據的基礎來源，并建立在實際測量數據的基礎上，通過BIM軟件技術的作用來提升模型建設的專業水平。在實際三維模型建立中，由于需要較多的實際數據參考，因此，設計師可以將提取出的數據進一步細化，并通過軟件技術的優化設計和數據分析等功能實現可視化三維模型建立。工作人員還能將二維表述模型同三維立體模型相結合，進一步提高工程建筑圖紙的可表達性[3]。

4 施工現場管理應用

結合工程實際施工現場狀況構建BIM技術模型，可以知道在實際建設中，應將建筑內容同實際地質模型和水下模型相結合，進一步確定施工場地平面位置大小和定位、實際施工位置和施工參數，提高工程建設精度。在工程建設場地設計中，施工人員不僅可以利用BIM技術確定場地位置和大小，還可以利用BIM技術布置場地內部的角度和整體斜坡角度，并計算工程挖掘量和工程建設實際模型，保證施工精確度和精準性。在規劃完工程大小和位置后，應當對內部道路建設情況和泄洪坡的細節結構進行規劃，利用相應處理工具和內部處理軟件測量和設計內部構建數據，并借助BIM軟件建立整體模型，關聯建設工程內部參數，如泄洪坡等數據，進一步提高設計方案的可行性的同時，結合地理信息位置計算結果，為實際施工提供參考。

施工場地是實際施工建設最主要的場所，也是水利工程建設中施工難度最大的地段。因此，如何有效利用BIM技術對現場施工進行實際管理是當下最重要的問題。通過BIM技術的運用，可以有效把控工程施工現場位置布置以及河流勘察數據，對周邊環境和施工河道以及建筑材料放置位置綜合規劃，綜合利用施工機械對周邊環境加工，保證施工進度。建立模型，對可能出現的相應問題提前預測，并制定相應解決方法，協助工程隊進行工程項目質量管理[4]。

5 結語

隨著需求的不斷增加，當今水利工程項目建設規模越來越大，工程結構也越發復雜，因此，把握工程項目進度也越來越困難。傳統工程項目管理方式已難以滿足項目需要，因此管理者和建設者必須改變思路，運用新的方式完成建造工作。BIM技術在水閘項目的應用，能夠有效提高工程建造效率，因此，相關人員和企業應當給予BIM技術應用更大的關注，把握未來工程建設發展趨勢，為未來企業發展打下基礎。