基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理研究

曾志強

廣東南方建設集團有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510000

水利工程的施工管理是工程建設過程中至關重要的一環，施工管理的質量直接關系到工程的質量和進度。然而，在傳統的施工管理模式下，存在著協同不足、信息孤島等問題，這使得施工管理效率低下、成本高昂、質量難以保障。隨著信息技術的快速發展和信息化水平的不斷提升，基于BIM技術的施工全過程協同管理已經成為了一種有效的解決方案。因此，本文旨在研究基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方法，以提高施工管理效率、降低施工成本、提高工程質量，具有重要的理論與實踐意義。通過案例分析法的驗證，本文提出的管理方案具有較好的可行性和推廣價值，可以為水利工程施工管理提供有益的參考和借鑒。

1 BIM技術在水利工程中的應用

1.1 BIM技術概述

BIM技術（Building Information Modeling）是一種以數字化建筑信息為基礎的、綜合運用建筑、結構、暖通、給排水等工程學科的技術，其核心是以三維模型為基礎，整合建筑工程各專業領域的信息，實現對建筑工程全生命周期的可視化、數字化和協同化管理。BIM技術的應用可以有效提高建筑工程設計、施工和運營的效率，降低工程成本，減少工程設計和施工中的錯誤和沖突。BIM技術在建筑工程領域的應用已經非常廣泛，而在水利工程領域的應用也越來越受到關注。BIM技術在水利工程中的應用包括但不限于水庫、水閘、泵站、輸水管道等工程領域[1]。在水利工程領域，BIM技術的應用可以提高設計、施工和運營的效率，降低水利工程建設成本，同時也能夠幫助解決施工管理中存在的協同不足、信息孤島等問題。

1.2 BIM技術在水利工程中的應用現狀

當前，BIM技術在水利工程中的應用日益廣泛，可以實現水利工程建設全生命周期的數字化管理，包括設計、施工、運維等各個環節。在設計階段，BIM技術可以實現三維模型的建立，輔助設計人員進行碰撞檢查和協同設計；在施工階段，BIM技術可以輔助工人進行施工模擬、施工過程優化等工作；在運維階段，BIM技術可以實現設施的數據化管理、維修保養等。此外，BIM技術還可以實現與其他工程軟件的集成，以提高工程管理效率和數據的互通性。雖然在水利工程中應用BIM技術已經取得了一定的成果，但在實踐中還需要進一步完善和推廣。

1.3 BIM技術在水利工程中存在的問題

在水利工程中應用BIM技術的過程中，也存在一些問題。首先，BIM技術需要建立一個大量的、詳細的三維模型，需要大量的人力、物力和財力投入。其次，由于水利工程項目的特殊性，BIM技術在處理一些復雜的水文、地質條件時仍然存在一定的困難，對數據精度和準確性的要求較高。此外，由于水利工程通常涉及到多個參與方，因此在BIM技術的應用過程中，不同參與方之間需要進行信息的共享和協同，但是信息共享機制和標準尚未得到完善，導致協同效果不佳。最后，由于BIM技術在水利工程中的應用還處于起步階段，目前相關標準和規范不夠成熟，需要進一步完善和發展。因此，在使用BIM技術進行水利工程施工全過程協同管理的過程中，需要認真分析和解決這些問題，確保技術的有效應用。

2 基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方案

2.1 協同管理的概念與原則

協同管理是指通過協同合作的方式，整合工程施工中各個環節的資源，充分發揮各個環節的優勢，以達到施工全過程高效、協調、協同的目標。在水利工程施工過程中，協同管理是提高施工質量和效率的重要手段。基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方案，主要采用以下協同管理原則：

（1）整合資源，優化配合。協同管理需要整合各方資源，包括設計、施工、監理、供應商等，通過協作，充分利用各方的專業優勢，優化配合，協調各方工作流程，提高施工效率。

（2）信息共享，實現協同。在協同管理中，BIM技術可以幫助各方實現信息共享，從而實現協同管理，各方通過共享信息，可以了解整個施工過程的情況，做出協調和調整。

（3）明確責任，分工協作。協同管理需要明確各方的責任和分工，通過分工協作，實現協同管理。各方需要明確自己的任務和職責，同時要密切協作，互相支持和幫助，達到協同管理的目的。

（4）風險管理，實現安全施工。協同管理需要重視風險管理，通過風險評估和管理，實現安全施工。各方需要了解風險的來源和可能造成的影響，采取相應的措施進行風險管理，確保施工的安全和順利進行。

2.2 基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理流程

為了實現基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理，本文提出了一套流程，包括以下步驟：

第一步，項目準備階段，項目團隊需要確定項目管理目標和要求，建立BIM模型和管理平臺。同時，項目團隊需要收集項目信息，包括設計文件、施工文件、供應商信息等。

第二步，設計階段，BIM模型用于協調設計方案和優化方案。施工管理團隊需利用BIM模型對設計文件進行模擬和分析，發現設計中的問題，提出優化建議，以便后續的施工。

第三步，采購階段，BIM模型用于優化物料采購和供應鏈管理。項目團隊需要與供應商進行溝通，確認材料的供應周期、數量和質量，并將這些信息添加到BIM模型中。

第四步，施工階段，BIM模型用于指導和監督施工過程。施工管理團隊可以根據BIM模型中的信息和數據，指導施工現場的人員，保證施工按照設計方案進行，并及時調整施工計劃。

第五步，驗收階段，BIM模型用于管理和記錄施工過程中的問題和缺陷。項目團隊需要利用BIM模型進行問題跟蹤和整改，并將驗收結果反饋到BIM模型中。

第六步，竣工階段，BIM模型用于記錄整個項目的歷史數據和經驗教訓。項目團隊需要對BIM模型進行歸檔和存檔，以便后續的項目管理和維護。

以上流程的實施需要具備完善的技術支持和管理制度，同時也需要項目管理團隊的積極參與和溝通配合。通過實現基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理流程，可以提高工程施工的效率和質量，減少項目管理的成本和風險。

2.3 基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理技術手段

首先，在信息管理方面，BIM技術可以實現施工現場各種信息的整合、更新和共享，包括施工圖紙、質量檢查記錄、物資清單、施工進度等[2]。通過BIM技術，可以將這些信息整合在一個平臺上，方便相關人員查看和更新，避免了信息孤島和重復錄入的情況，提高了信息的精準度和實時性。其次，在協同設計方面，BIM技術可以實現建模、模擬、優化和評估，從而保證設計的合理性和優化性。不僅可以解決傳統設計方式下設計方案難以理解和溝通的問題，同時可以將設計方案與實際施工情況進行協調和優化，減少設計與施工之間的矛盾和糾紛。再次，在協同施工方面，BIM技術可以實現三維可視化施工計劃的制定、施工進度的監控和調整、質量和安全管理等方面。通過BIM技術的施工模擬，可以預測施工過程中的沖突和協調問題，提前發現問題并進行調整，避免了施工風險和誤差，提高了施工效率和質量。最后，在協同驗收方面，BIM技術可以實現施工驗收數據的管理、共享和更新，包括施工圖紙、驗收記錄、安全檢查等方面。同時，可以通過BIM技術的數據可視化和分析，對施工質量和安全情況進行監控和評估，提高了驗收的準確性和全面性。

3 基于案例分析的驗證與實現

3.1 工程概述

廣州市白云區江高鎮崗東排澇站改建工程，范圍地處南亞熱帶，屬典型的季風海洋氣候。由于背山面海，海洋性氣候特別顯著，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短等氣候特征。屬亞熱帶季風區，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，多年平均降雨量1650mm，變化范圍在1620-1680mm之間，變差系數為0.21，多年平均河川徑流量為30.49億m3。年內降雨分配不均，雨量集中在4-9月，約占全年雨量的80.3%，降雨強度大，易發生洪澇災害；10月至次年3月雨量稀少，常出現春旱。項目主要任務是對原有的排澇站進行升級改造，提高排澇站的排水能力和安全性，項目總投資為3000萬元，建設周期為18個月。在該項目中，采用了基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方案，包括設計方案的BIM模型構建、施工計劃的制定與優化、施工現場的協同管理等環節。其中，BIM技術在施工計劃制定和施工現場管理環節的應用較為突出，為工程的快速推進和高效管理提供了有力保障。

3.2 基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理實現

在本項目中，首先利用BIM技術對原有排澇站進行建模，并對模型進行了優化和完善。在施工計劃制定環節，根據模型構建的施工信息，運用3D可視化技術，結合相關施工管理軟件，實現了施工計劃的制定和優化。通過對施工計劃的不斷調整和優化，有效避免了施工過程中的沖突和誤差，并確保了施工的順利進行。具體如表1所示。

表1 BIM技術在施工計劃制定和優化中的應用情況

表1展示了BIM技術在施工計劃制定和優化中的應用情況，通過BIM模型構建和優化，施工信息得到了完整地整合和歸納，使得施工計劃制定時，可以更準確地反映施工實際情況，減少了計劃中的沖突和誤差。而3D可視化技術則提供了直觀的施工計劃展示和交流方式，使得各參與方能夠更加清晰地了解施工計劃，進一步減少了計劃調整和優化的時間和成本。施工管理軟件則提供了靈活的計劃優化方法，可以根據實際施工情況不斷調整計劃，提高施工效率。

在施工現場管理環節，將BIM模型與施工現場實際情況進行對比，及時發現和解決問題。利用BIM技術實現現場實時數據的采集和管理，將各個施工環節的數據進行整合和分析，以便及時調整施工計劃，提高施工效率和質量。通過BIM技術實現現場各方的協同管理，實現了設計方、施工方、監理方之間的信息共享和交流，促進了工程的順利推進。具體如表2所示。

表2 BIM技術在施工現場管理中的應用情況

表2展示了BIM技術在施工現場管理中的應用情況。通過BIM模型與施工現場實際情況進行對比，可以及時發現和解決問題，保證施工進度和質量。利用BIM技術實現現場實時數據的采集和管理，可以將各個施工環節的數據進行整合和分析，及時調整施工計劃，提高施工效率和質量[3]。

3.3 實驗結果與分析

通過對廣州市白云區江高鎮崗東排澇站改建工程的實際應用，基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方案在該項目中得到了有效驗證。采用該方案，不僅加快了工程進度，提高了施工效率和質量，還避免了因施工過程中的沖突和誤差造成的額外成本。尤其是在施工現場管理環節中，BIM技術發揮了重要作用，實現了現場各方的協同管理，促進了信息共享和交流，進一步提高了施工效率和質量。

在BIM模型構建階段，需要在模型構建前對原有設計圖紙進行詳細的質量檢查和精細化處理，以提高模型的精度和完整性。此外，需要專業的BIM技術人員負責模型構建和管理工作，以確保模型的準確性和時效性。在施工現場管理環節中，BIM技術的應用實現了現場實時數據的采集和管理，并將各個施工環節的數據進行整合和分析，以便及時調整施工計劃，提高施工效率和質量。

然而，在實際應用中也存在一些問題和挑戰。例如，在BIM模型構建階段，由于原有設計圖紙的質量和精細化程度不同，對于一些老舊工程，往往需要耗費大量的人力物力進行圖紙的處理和轉換，增加了建模成本和時間成本。此外，由于現場施工環境的復雜性和多變性，BIM模型需要及時更新和調整，以保證模型的準確性和時效性。因此，需要配備專業的BIM技術人員，并及時更新BIM模型，以適應施工實際情況的變化。

4 結語

BIM技術可以有效解決水利工程施工中存在的信息孤島和協同不足等問題，提高施工效率和質量，降低施工成本。基于BIM技術的水利工程施工全過程協同管理方案的實施，可實現施工過程中各方的有效溝通和協同，從而有效減少誤差和風險。在未來的研究中，可以進一步研究BIM技術在水利工程施工全過程中的應用，尤其是在施工監理和質量控制方面的應用，以提高水利工程的建設質量和效率。同時，也可以考慮將BIM技術應用于水利工程的運維管理中，以進一步提升水利工程的維護水平和可持續性。