(岳陽市水利水電勘測設(shè)計院 湖南 岳陽 414000)

基于BIM技術(shù)的水利水電工程建設(shè)研究

劉文杰

(岳陽市水利水電勘測設(shè)計院湖南岳陽414000)

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了各專業(yè)相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，可以為設(shè)計、施工和運營提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致且可進(jìn)行運算的信息。本文主要以水利水電工程實際，對BIM技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗為BIM技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用提供借鑒。

BIM；水利水電工程；運算信息

一、引言

水利水電工程作為我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，由于項目規(guī)模大、難度高、周期長、處于復(fù)雜地質(zhì)的環(huán)境中、空間有限等特點，給項目的施工組織管理和施工過程的動態(tài)過程帶來了極大的挑戰(zhàn)。而BIM技術(shù)的實施解決了工程信息在規(guī)劃、設(shè)計、施工及運營全生命期各階段的有效利用與管理，是工程項目相關(guān)信息實現(xiàn)數(shù)字化表達(dá)的重要手段，可有效適應(yīng)客戶使用及行業(yè)發(fā)展的需求。

二、BIM在水利水電工程中的應(yīng)用軟件

Civil3D軟件是建立于AutoCAD平臺之上，專業(yè)定制的土木工程道路與土石方解決的軟件包。利用協(xié)調(diào)一致、包含豐富數(shù)據(jù)的數(shù)字模型，實現(xiàn)同一模型的一處變更、多處更新、全部自動的集成流程。

Revit系列軟件是專為建筑行業(yè)開發(fā)的三維參數(shù)化模型設(shè)計軟件平臺，包含建筑設(shè)計、MEP工程設(shè)計、結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工具。Revit強(qiáng)大的參數(shù)化建模、精確統(tǒng)計及Revit平臺各專業(yè)軟件間優(yōu)秀的協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查功能等已在各行業(yè)發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。

InfraWorks軟件可高效快速的整合GIS數(shù)據(jù)、建筑信息模型、CAD和光柵數(shù)據(jù)創(chuàng)建現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的三維模型，從而優(yōu)化設(shè)計概念工作流程；在前期設(shè)計過程中，可以給業(yè)主和行業(yè)管理部門提供直觀且易于理解的設(shè)計方案。

三、工程分析

(一)項目簡介

某水利樞紐采用碾壓混凝土重力壩，全長1145.5m，大壩壩頂高程114.0m，壩頂寬度5m，大壩共計40個壩段，其中39個為混凝土重力壩段，1個為均質(zhì)土壩壩段，電站總裝機(jī)容量為234.6MW。

(二)BIM應(yīng)用目標(biāo)

在設(shè)計、施工、運維全生命周期應(yīng)用BIM技術(shù)，達(dá)到降低成本、縮短工期、提高效率、增加效益、減少風(fēng)險的目的，打造精品工程，探索企業(yè)借力BIM技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展之路，提高企業(yè)核心競爭力的終極目標(biāo)。

(三)BIM的應(yīng)用

1.BIM建模

根據(jù)傳統(tǒng)的廠房設(shè)計流程及CATIA軟件提供的模板、參數(shù)以及其他常用命令開放的API進(jìn)行二次開發(fā)，系統(tǒng)將參數(shù)集成到可編輯的文檔，并實現(xiàn)模型和文檔的雙向驅(qū)動，根據(jù)需要調(diào)取模板庫中符合設(shè)計要求的模板，程序自動關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)不同模板間的參數(shù)值，一鍵生成所需的BIM模型。

本項目BIM模型包括土建、水機(jī)、電氣、暖通、消防等專業(yè)，如圖1所示。

圖1 多專業(yè)BIM模型

2.BIM的應(yīng)用要點

①基于BIM的重大方案優(yōu)化。修建水利工程需要對水流改道，創(chuàng)造干地施工的條件，通過BIM技術(shù)深入分析，對比工程量及投資，將原方案布置在SONGO河灣的泄洪底孔，移至引水口左岸的FRANBANGA河灣，將四期導(dǎo)流方案改為兩期，使得施工控制節(jié)點大為減少，大大簡化了導(dǎo)流程序；

②基于綜合信息管理系統(tǒng)的施工進(jìn)度管理。本工程將施工進(jìn)度、材料、機(jī)械等各項施工資源與BIM模型通過數(shù)據(jù)庫整合，進(jìn)行4D進(jìn)度監(jiān)控(虛擬建造、進(jìn)度錄入等)、機(jī)械資源管理、物資動態(tài)管理等應(yīng)用，通過施工進(jìn)度計劃進(jìn)行4D施工模擬，預(yù)測存在的工期風(fēng)險，將實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度進(jìn)行對比分析，分析實際施工與進(jìn)度計劃的偏差，合理糾偏并調(diào)整進(jìn)度計劃，制定趕工措施，避免出現(xiàn)工期滯后和延誤情況發(fā)生；

③基于BIM的復(fù)雜體型配筋。對于體型特別復(fù)雜、施工難度高的關(guān)鍵部位，可在BIM模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維配筋，可自動統(tǒng)計鋼筋工程量表，提高圖紙審查的通過率；

④基于BIM的材料采購。根據(jù)設(shè)備模型和管路模型的屬性信息，通過軟件自身的報表統(tǒng)計功能，按照制定的材料統(tǒng)計表生成樣式，快速生成滿足專業(yè)要求的材料表，并且將此信息錄入到信息系統(tǒng)中，便于項目參與各方及時準(zhǔn)確地掌握材料的采購運輸狀況。

(四)應(yīng)用效果

基于BIM模型優(yōu)化設(shè)計變更，節(jié)約投資4200萬；減少溝通時間70%；發(fā)現(xiàn)并解決各類錯、漏、碰問題，節(jié)約投資100萬；圖紙審查通過率100%；現(xiàn)場交底可視化，減少交底時間80%；工程提前98天發(fā)電，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益5300萬。

四、BIM在水利水電工程中推廣應(yīng)用的建議

(一)政策環(huán)境方面

BIM技術(shù)的推廣需要工程人員突破傳統(tǒng)思維、深刻意識到BIM的價值，以更好的接受BIM理念。我國相關(guān)政府部門可借鑒國外發(fā)達(dá)國家BIM標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)水利工程方面的成功案例，來制定相應(yīng)的水利工程BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、模型交付標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；或者結(jié)合國內(nèi)水利工程行業(yè)特點和習(xí)慣，制定并執(zhí)行有關(guān)法律法規(guī)及爭議解決方案。

(二)技術(shù)環(huán)境方面

政府和行業(yè)協(xié)會可鼓勵科研院、企業(yè)、高校等對目前所使用的BIM軟件進(jìn)行二次開發(fā)，以更好的適應(yīng)國內(nèi)水利行業(yè)的規(guī)范及工程技術(shù)人員的使用需求；借鑒國外將模型“化整為零”的思路，實現(xiàn)對水利工程模型所涉及的技術(shù)路線、工藝要求等方面的有效探索，以降低對計算機(jī)硬件的要求。

(三)行業(yè)環(huán)境方面

行業(yè)協(xié)會可收集水利工程BIM相關(guān)的案例，對該技術(shù)應(yīng)用價值進(jìn)行評估。通過政府、行業(yè)協(xié)會、科研院等將BIM技術(shù)的應(yīng)用價值進(jìn)行宣傳和推廣，以激發(fā)相關(guān)工作人員對BIM技術(shù)的興趣，讓更多的從業(yè)人員能更好的接受BIM技術(shù)；高校可借鑒國外BIM課程，并結(jié)合國內(nèi)項目的成功案例，開設(shè)相關(guān)課程，為行業(yè)儲備后續(xù)可靠的BIM人才。

五、結(jié)語

在水利工程規(guī)劃設(shè)計、施工和運維等全生命周期的各個階段均可以利用BIM技術(shù)。在設(shè)計階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維設(shè)計，可以提高設(shè)計質(zhì)量，減少圖紙錯誤；在施工階段，BIM技術(shù)可以提高施工進(jìn)度、質(zhì)量和投資管理的工作效率；在運維階段，BIM技術(shù)可為用戶提供更加直觀、方便的運維管理平臺。

[1]孫少楠，張慧君.BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用研究[J].工程管理學(xué)報，2016，30(2)：103-108.

[2]劉金巖，劉云鋒，李浩等.基于BIM和GIS的數(shù)據(jù)集成在水利工程中的應(yīng)用框架[J].工程管理學(xué)報，2016，30(4)：95-99.

[3]鄧紹倫.基于BIM-GIS技術(shù)的建設(shè)方案與區(qū)域規(guī)劃協(xié)調(diào)性評價研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2016，37(6)：41-44.

劉文杰(1981.08-)，男，湖南平江人，本科，工程師，主要從事水利水電工程施工管理及設(shè)計工作。