基于BIM技術的港口工程建設項目全生命周期管理平臺研究及應用

中圖分類號：U651文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.063

文章編號：1673-4874（2025）01-0214-04

0 引言

港口工程建設項目具有投資規(guī)模大、建設周期長、專業(yè)性強、參建單位多、管理業(yè)務流程復雜、檔案資料多、數(shù)據(jù)量大等特點。隨著港口建設規(guī)模不斷擴大，港口工程建設項目管理日趨多樣化和復雜化。同時，隨著法律法規(guī)的不斷完善和基礎設施建設標準化的深入推進，國家、行業(yè)對港口工程建設提出更高的管理要求2，在履行好基本項目建設程序的基礎上，應建立“以投資造價、進度控制為主線，以安全、質量管理為重點”的全過程動態(tài)管理模式。

BIM技術作為工程領域革命性技術，可將工程構筑物以三維模型的形式進行展示，較傳統(tǒng)的二維圖紙更為直觀明了。以BIM技術為載體，各種新技術可與工程項目實踐相結合，催生工程領域諸如智慧工地、三維技術交底、VR/AR教育培訓等新業(yè)態(tài)、新技術。圍繞港口工程項目管理，以BIM技術為核心，結合項目管理理念，有機融合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等技術，形成港口工程建設項目全生命周期管理平臺，可為工程項目的前期決策、中期實施、后期運維等全過程提效增值，促進工程項目管理的可視化、信息化、精細化發(fā)展，也為港口工程項目管理提供新的發(fā)展方向。

1港口項目管理存在的問題

在港口建設項目的傳統(tǒng)管理模式下，往往容易出現(xiàn)以下問題：

（1）大型港口項目建設過程中，“信息孤島”大量存在，進度難以有力把控，質量難以準確追溯，安全難以實時監(jiān)控，投資難以有效控制，檔案管理不夠清晰，整體數(shù)字化程度不高。

（2）參建單位對BIM技術的應用普遍認知不足，各單位的BIM管理系統(tǒng)均為獨立開發(fā)，沒有統(tǒng)一的軟件以及數(shù)據(jù)對接標準，BIM技術的應用場景較單一，甚至有些僅供演示匯報使用，未能實質性地服務于建設管理，相關信息無法滿足將來運維階段的使用要求。

（3）港口項目建設缺乏貫穿其前期可行性研究決策、建設實施、投產運營維護等全生命周期的統(tǒng)籌管理，建設單位的投資發(fā)展、工程技術、生產業(yè)務等相關部門間易出現(xiàn)管理工作脫節(jié)。

2基于BIM技術的港口工程建設項目全生命周期管理平臺

為解決上述問題，由建設單位從頂層設計出發(fā)，對數(shù)字化及BIM技術應用建立框架，制定統(tǒng)一標準，以BIM + 全生命期項目管理為中心、以“二維 + 三維”為維度，以“PC端 + 移動端”為終端，以“項目前期、建設期、運營期”為階段，涵蓋進度、質量、安全、投資等管理要素的港口工程建設管理平臺。平臺總體架構如圖1所示。

2.1BIM技術核心功能

BIM管理功能模塊可根據(jù)不同管理層的要求，展示不同精度的模型。同時，為方便使用人員進行模型展示，BIM管理模塊開發(fā)了操作工具，通過操作工具可以對BIM模型進行距離測量、分層展示、漫游、標注等操作。另外，BIM模型可以對項目的進度、計量、質量驗收、安全質量巡檢整改、隱蔽管線查詢等進行直觀展示，動態(tài)了解相關信息，實現(xiàn)BIM模型與項自管理全生命周期三個階段的有機融合。平臺BIM技術總體應用如圖2所示。

2.2項目前期管理

該階段以項目為主線，將項目內部立項、工可研究、設計和招標等階段相關信息進行管理，詳見圖3。通過BIM管理功能模塊，實現(xiàn)設計BIM成果的發(fā)布、展示，提升項目前期設計成果的可視化展示效果，方便項目前期信息記錄、工作進度實時跟蹤、項目信息回溯等，也為項目實施建設前的投資決策提供支撐。

2.2.1項目前期信息利用

通過該平臺，將項目前期各工作內容、承擔單位、工作時間、合同金額、工作成果文件、批復文件等信息進行記錄、審批，方便管理人員快速搜索查詢，并可通過數(shù)據(jù)大屏的形式歸集各項工作關鍵信息和數(shù)據(jù)，提升項目前期信息的利用效率。

2.2.2 前期進度實時跟蹤

平臺利用甘特圖和網(wǎng)絡圖等項目管理工具，定期更新前期工作進度，實時掌握各工作階段各項工作的進度情況，便于管理人員宏觀了解項目前期工作進度，對于滯后項予以預警提醒，避免出現(xiàn)工作遺漏延遲，及時調整工作安排，提高項目前期工作推進效率。

2.2.3設計成果可視化展示

在前期各階段及時發(fā)布BIM成果，通過項目積累實現(xiàn)BIM設計成果的集中管理，在可行性研究階段，為建設單位高層提供更直觀的決策支撐。

2.3項目建設期管理

該階段可滿足建設單位高層數(shù)據(jù)決策一職能部門跟蹤督促指導一現(xiàn)場項目部具體監(jiān)管的三級管理要求，實現(xiàn)信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、BIM模型三個維度的數(shù)據(jù)聯(lián)動及可視化應用。

高層數(shù)據(jù)決策管理可為建設單位高層提供包括工程項目核心數(shù)據(jù)歸集、工程整體及關鍵部位三維視圖、月報推送等信息查詢及相關權限的事項審批功能。

職能部門監(jiān)督指導管理可為建設單位負責工程管理相關的職能部門提供實景視頻監(jiān)控、BIM模型查詢、施工計劃模擬、進度糾偏預警等功能，便于職能部門實時了解項目動態(tài)，以加強對項目現(xiàn)場的監(jiān)督指導。

現(xiàn)場項目部綜合管理是針對單個工程項目的各參建方共同使用的專業(yè)系統(tǒng)應用，功能覆蓋項目建設期管理全過程，包括協(xié)調管理、日志月報、質量管理、安全管理、進度管理、投資管理、農民工工資管理和檔案管理綜合管理、BIM模型碰撞測試、復雜節(jié)點可視化技術交底等模塊，基于BIM模型分別從進度、質量、投資和安全等多個維度對項目進行綜合統(tǒng)一管理。功能模塊詳見圖4。

2.4項目運維期管理

通過BIM管理功能模塊，可通過峻工BIM模型克隆出三維數(shù)字港區(qū)，準確還原其地形地貌、環(huán)境特征，并能為港口碼頭創(chuàng)造 1：1 的數(shù)字李生體，且BIM模型包含運維所需的設計、施工信息，可集成設備設施管理數(shù)據(jù)，直觀展示港口設備設施的維護情況、地下隱蔽設施的管理等。功能模塊詳見圖5。

在業(yè)務銜接方面，開放大量API接口，方便港口管理單位接入各類型業(yè)務數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)處理及可視化呈現(xiàn)，提高業(yè)務管理的效率。遠期還可結合IoT、時空數(shù)據(jù)，遵循物理屬性和運行規(guī)律，為每一個港口要素——如集卡、岸橋、門機、船舶等，賦予實時的時空位置運動姿態(tài)，實現(xiàn)港口動態(tài)模擬。

3.2.1方案優(yōu)化

依托Revit、Navisworks等軟件，該項目采用BIM技術，高效、快捷地進行碼頭主體構件碰撞檢測、復雜節(jié)點深化設計、優(yōu)化鋼筋、預埋件位置等工作，于事前查找了6處潛在的施工沖突隱患，并通過管理平臺與參建單位進行直觀交流分析，填補了傳統(tǒng)二維圖紙和施工方案文本等靜態(tài)展示的不足，便于建設單位更快地做出決策，明確解決方案。基于BIM模型開展鋼筋碰撞檢查，優(yōu)化鋼筋排布位置及鋼筋下料長度，避免樁帽、橫梁、靠船構件及預理件施工時鋼筋位置產生沖突。通過該平臺，項目能更及時地對設計、施工方案進行優(yōu)化，避免了施工過程中可能產生的返工及工期、資源等浪費。

3工程應用

3.1 工程概況

欽州港某集裝箱碼頭位于欽州保稅港區(qū)南端，新建兩個20萬噸級集裝箱碼頭，設計年通過能力為 161× TEU，集裝箱堆場面積約 ，工程總投資約 元，初步設計批復工期為30個月。該項目相較傳統(tǒng)碼頭工程，具有工程量大、工期緊、碼頭使用功能和技術要求高、參建單位及協(xié)調工作多，人、材、機等保障資源投入強度高的特點，傳統(tǒng)的項目管理模式難以對該重大港口項目進行全面把控。

3.2 應用效果

該項目BIM實施貫穿設計和施工全過程。在工程設計階段，設計單位按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準創(chuàng)建多專業(yè)BIM模型，開展基于總裝模型的碰撞檢測、渲染漫游和虛擬現(xiàn)實應用等工作，同時為確保信息在設計與施工階段進行有效傳遞3，根據(jù)平臺統(tǒng)一的BIM模型建模標準對模型進行分區(qū)分塊分層，并按編碼要求進行編碼；在施工階段，施工單位基于設計BIM模型開展深化應用，同時結合專項模塊和智慧工地系統(tǒng)，實現(xiàn)碼頭工程節(jié)點施工模擬，臨建設施建模，進度、質量、安全、文檔管理，人員、勞務、船舶管理，現(xiàn)場實時監(jiān)控、無人值守地磅等。部分BIM模型成果（碼頭沉箱結構）如圖6所示。

3.2.2 質量提升

憑借詳細的BIM模型，使該項目設計人員和施工團隊在項自開始前就能清晰地了解建筑物的每一個細節(jié)，可有效減少設計和施工中的錯誤和遺漏，提高整體施工質量。如深化碼頭預埋件施工方案，制作預埋件安裝清單，詳細分解每一預埋件結構構造、安裝位置、安裝時間，用以指導現(xiàn)場施工，避免出現(xiàn)漏裝、錯裝等安裝錯誤；對該碼頭沉箱的新工藝預制、堆場箱腳梁施工等環(huán)節(jié)進行可視化交底，便于施工管理隊伍深入理解施工要求及重點。該項目還利用平臺進行全過程的質量監(jiān)控，通過實時收集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)，供參建單位及時分析和發(fā)現(xiàn)質量問題，并迅速采取糾正措施，從而避免問題的擴大和蔓延。平臺還結合了loT技術，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的動態(tài)監(jiān)控和管理，對不符合施工安全的行為進行預警和記錄，通過實時監(jiān)控設備和材料的使用情況，確保施工過程符合質量安全標準。2022年，該碼頭水工主體交工質量核驗的工程觀感評價得分率為 92.7% ，是近十年來廣西沿海水運項目最高得分。

3.2.3 進度加快

平臺提供實時的進度跟蹤功能，該項目管理人員利用甘特圖對工程進度的關鍵線路進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)進度偏差，并采取科學糾正措施，如圖7所示。尤其是在新冠疫情期間，施工避讓的時間長，原材料供應不連續(xù)，工期管控的難度大，這種實時的進度管理能夠最大限度減少不可控因素對進度的影響，確保碼頭主體工程按時推進，減少因計劃不當導致的工期延誤。通過模擬施工過程，施工團隊提前識別了潛在問題，并及時采取預防措施，保障施工的有序推進。通過深入應用該平臺，有效促進了該碼頭項目的全過程建設管理，推動項目較計劃總工期提前2個月實現(xiàn)峻工。

3.2.4協(xié)作高效

平臺集成了該項目的全過程信息，包括結構位置、尺寸、材料、施工時間等關鍵資料，使各專業(yè)團隊可以共享和協(xié)同工作。得益于平臺統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息格式，自動化生成圖表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)“一次錄入滿足多種需求”，大大減輕了一線人員工作量，并通過實時更新和訪問這些信息，大大減少了參建單位間的信息不對稱和溝通障礙，項目團隊能夠全面控制施工過程，高效落實管控措施，確保施工各環(huán)節(jié)都能高質量完成。

4結語

總體而言，該項目運用BIM技術將各專業(yè)模型進行標準化融合，并將項自全生命周期的管理業(yè)務平臺集成于BIM模型，提高了設計效率和質量，提升了現(xiàn)場施工管理的數(shù)字化水平，豐富了參建各方的項自管理手段，解決了港口項目管理前期決策、建設實施、運維檢修等階段管理脫節(jié)、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通不足的問題，在項目進度、成本、質量管控等核心要素管控方面發(fā)揮了重要作用，推進了港口工程項自全生命周期的協(xié)同管理，為大型工程項目管理的智能化發(fā)展提供了新的思路和方向。

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