周超ZHOU Chao；何英發(fā)HE Ying-fa

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，南京 210014）

0 引言

船閘工程項(xiàng)目作為大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，專業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，投資規(guī)模相對(duì)較大的項(xiàng)目，在施工過程中，需要注重的信息紛亂復(fù)雜。對(duì)于相關(guān)從業(yè)者來說，在設(shè)計(jì)和施工的過程中，必須要結(jié)合大量信息，做出最科學(xué)的決策。從這個(gè)角度來看，運(yùn)用BIM 技術(shù)針對(duì)船閘項(xiàng)目進(jìn)行管理，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，能夠取得非常顯著的效果，在這樣的模式和技術(shù)體系下，針對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的決策會(huì)更具針對(duì)性，管理結(jié)構(gòu)也會(huì)更為有效。

1 BIM 技術(shù)簡(jiǎn)介

從目前的情況來看，我國(guó)在BIM 技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用并不廣泛，但是由于我國(guó)對(duì)于相關(guān)技術(shù)的研究始終處于持續(xù)的狀態(tài)，因此，國(guó)內(nèi)學(xué)者以及相關(guān)從業(yè)者對(duì)于BIM 理解相對(duì)深刻。與此同時(shí)，本文將依據(jù)所選案例工程的實(shí)際情況，對(duì)BIM 技術(shù)在項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用情況以及各個(gè)部門需要遵循的原則進(jìn)行探討。同時(shí)，從施工工藝以及工程周期的角度出發(fā)，制定詳細(xì)的劃分規(guī)則，建立三維模型對(duì)信息進(jìn)行整合。最后，在確定信息準(zhǔn)確的同時(shí)，對(duì)信息進(jìn)行錄入，形成一個(gè)完整的信息資源庫。具體流程如圖1 所示。

圖1 研究工作流程

2 典型應(yīng)用研究

廣西西江開發(fā)投資集團(tuán)有限公司的西江航運(yùn)干線貴港航運(yùn)樞紐二線船閘工程是一座3，000t 級(jí)（Ⅰ級(jí)船閘），船閘的總體規(guī)模為280×34×5.8（m），該項(xiàng)目的落成為廣西西江黃金水道的運(yùn)力提供了有效的保障。

2.1 施工工藝模擬與可視化交底技術(shù)研究

船閘項(xiàng)目本身涉及到的結(jié)構(gòu)和信息非常復(fù)雜，需要運(yùn)用BIM 技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行可視化處理，讓整個(gè)項(xiàng)目信息更加具體直觀，為后續(xù)的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度及施工安全提供切實(shí)保障。

BIM 虛擬施工技術(shù)的運(yùn)用，主要是通過BIM 軟件獲取信息，形成三維立體的信息模型，在設(shè)計(jì)前期，相關(guān)從業(yè)人員可以以此為依據(jù)、對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析和優(yōu)化，并且以此為基礎(chǔ)，及時(shí)找到整個(gè)項(xiàng)目的問題，對(duì)問題進(jìn)行深入剖析，取得最佳的設(shè)計(jì)效果和設(shè)計(jì)方案，這樣一來，相關(guān)從業(yè)者就可以在項(xiàng)目落成之前，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)直觀的了解，同時(shí)，在施工過程中也可以從視覺化的角度出發(fā)，協(xié)調(diào)各個(gè)項(xiàng)目以及工序，實(shí)現(xiàn)成本管控的目的，防止人力資源和材料的浪費(fèi)。

2.2 進(jìn)度管理模塊

以BIM 技術(shù)作為基礎(chǔ)的進(jìn)度管理過程中，又涉及到進(jìn)度控制以及進(jìn)度管理等兩個(gè)方面。主要基于WBS 工作分解所獲得的結(jié)果，以可視化的處理模式來進(jìn)行因素研究、報(bào)表定制、動(dòng)態(tài)顯示、模擬演示、進(jìn)度比較、過程審批以及計(jì)劃編制等方面的管理過程。相關(guān)業(yè)務(wù)管理過程則和進(jìn)度計(jì)劃之間存在著比較大的關(guān)聯(lián)性，形成BIM 模型。

2.2.1 進(jìn)度模擬

對(duì)于其三維場(chǎng)景，則可根據(jù)相關(guān)進(jìn)度計(jì)劃來開展模擬。在模擬的基礎(chǔ)上，即可得到各個(gè)工序所對(duì)應(yīng)的施工時(shí)間長(zhǎng)度與具體順序，此外還包括不同部位的具體銜接方式，使施工工藝的進(jìn)一步細(xì)化獲得必要的參考依據(jù)。比如說，在進(jìn)行閘首進(jìn)行模擬之后，則可全面地認(rèn)識(shí)到邊墩和檢修門庫等的相互搭接及具體施工順序等，認(rèn)識(shí)到鋼筋和預(yù)埋件等相互之間的具體預(yù)埋順序及鋼筋位置等信息，并且對(duì)資源的具體配置進(jìn)行清晰的同步展示。在模擬靠船墩的工藝之后，則可大體掌握預(yù)制安裝以及現(xiàn)澆等方案的不同之處。

2.2.2 進(jìn)度模擬對(duì)比

在這一模塊當(dāng)中主要有碰撞檢查對(duì)比以及進(jìn)度模擬對(duì)比等兩個(gè)部分。該系統(tǒng)可在3D 場(chǎng)景之中進(jìn)行全面的進(jìn)度對(duì)比。它主要包括了不同分項(xiàng)所對(duì)應(yīng)計(jì)劃進(jìn)度和具體進(jìn)度之間的對(duì)比。對(duì)于3D 視圖來說，主要利用2 個(gè)界面來進(jìn)行充分的展示，著重模擬在各種工期長(zhǎng)度、設(shè)備條件及人員組成的情況下的具體進(jìn)度及計(jì)劃進(jìn)度等。通過開展碰撞對(duì)比，則可針對(duì)船閘工程以及其中的分項(xiàng)結(jié)構(gòu)尺寸與具體施工順序等開展深入的比對(duì)，將施工或者是設(shè)計(jì)方面的沖突挖掘出來。在貴港二線船閘中，其碰撞對(duì)比主要涉及到預(yù)埋件、鋼筋、金屬結(jié)構(gòu)及水工結(jié)構(gòu)等，主要的部位則包括了交通橋、下閘首、閘室以及上閘首等，所發(fā)現(xiàn)的碰撞點(diǎn)共計(jì)一百八十九個(gè)，由于發(fā)現(xiàn)了上述碰撞點(diǎn)，使得參建方可獲得較為完善的施工工藝以及項(xiàng)目圖紙所需的重要信息。與之相關(guān)的檢查案例詳見本文的表1-表3 所示。

表1 閘室廊道鋼筋與金屬埋件間的碰撞檢查結(jié)果

表2 上游主導(dǎo)航墻與護(hù)坦碰撞檢查結(jié)果

表3 碰撞檢查統(tǒng)計(jì)表

在開展碰撞檢查之后，除了可將問題提前發(fā)現(xiàn)之外，也可及時(shí)有效地形成解決方案，使尚未進(jìn)行施工工作之前即已將問題解決掉，確保項(xiàng)目的施工能夠順利地展開，促進(jìn)了整體效率的進(jìn)一步提升，降低了項(xiàng)目的管理成本，提高整體的管理效益。

2.2.3 進(jìn)度預(yù)警

它的主要作用是告知計(jì)劃和實(shí)際存在差距的工程單元是哪些。該系統(tǒng)會(huì)通過各種字體及顏色來顯示出來。比如說，若分項(xiàng)的具體開工時(shí)間比項(xiàng)目總計(jì)劃所對(duì)應(yīng)最遲開工時(shí)間更晚，那么該系統(tǒng)將通過標(biāo)紅的方式來給與一定的提醒。實(shí)際上，對(duì)于預(yù)警系統(tǒng)來說，其主要表現(xiàn)形式包括了完工出現(xiàn)延遲、開工出現(xiàn)延遲、以及二者均出現(xiàn)延遲等。在組織項(xiàng)目施工的時(shí)候，可以針對(duì)不同的具體部位來進(jìn)行警戒值的設(shè)定，如果相關(guān)的數(shù)值已經(jīng)高于設(shè)定的警戒值，那么將有預(yù)警信號(hào)被發(fā)送出來。當(dāng)預(yù)警信息已經(jīng)被接收之后，則迅速地進(jìn)行原因的分析，且通過合理的措施來進(jìn)行有效的糾偏。

根據(jù)船閘基槽開挖的相關(guān)要求，應(yīng)當(dāng)在已經(jīng)完成了上級(jí)邊坡的防護(hù)工作以后，再開挖下級(jí)邊坡，此時(shí)進(jìn)度控制的閾值設(shè)置如下：當(dāng)已經(jīng)完成了上級(jí)邊坡的防護(hù)工作以后再開挖下級(jí)邊坡。進(jìn)行施工的過程中，有時(shí)候技術(shù)工作員還沒有掌握上級(jí)邊坡防護(hù)的情況，就已經(jīng)提交開挖下級(jí)邊坡的施工工作計(jì)劃，由此，系統(tǒng)將會(huì)馬上反饋上級(jí)工序還沒有完成，而不可進(jìn)行提交。所以，能夠有效地避免出現(xiàn)邊坡不穩(wěn)定或者是工序錯(cuò)誤等安全問題。將橡膠材質(zhì)的止水帶設(shè)置于混凝土圍堰之間，則進(jìn)度控制閾值的設(shè)置如下：在已經(jīng)安裝好模板以后，應(yīng)當(dāng)同步地安裝橡膠材質(zhì)的止水帶。在組織施工的過程中，已經(jīng)嚴(yán)格地參照所需的結(jié)構(gòu)尺寸來安裝了第一段模板，在錄入了信息之后，該系統(tǒng)將會(huì)給出提醒信息，應(yīng)當(dāng)在2 段圍堰間安裝好橡膠止水帶，從而不會(huì)出現(xiàn)工序遺漏的問題。

2.3 質(zhì)量管理模塊

有時(shí)候，也將戴明環(huán)稱作PDCA 循環(huán)，主要是指劃分質(zhì)量管理的過程而得到共計(jì)4 個(gè)不同的階段，即計(jì)劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）、處理（Act）。研究證實(shí)，它也是一種非?？茖W(xué)合理的質(zhì)量管理程序。所謂質(zhì)量管理就是指質(zhì)量計(jì)劃的實(shí)施及制訂等完整過程。

2.3.1 質(zhì)量分布分析

實(shí)施項(xiàng)目的不同階段中，應(yīng)當(dāng)在工程模型的基礎(chǔ)上，合理地利用各種質(zhì)量管理的核心方法（包括TQC 及PDCA等），來動(dòng)態(tài)性地分析不同的分部以及分項(xiàng)質(zhì)量。比如說，在單位分部分項(xiàng)劃分已經(jīng)獲得了監(jiān)理方的正式審核通過之后，則將采用分項(xiàng)工程來作為其所需的最小單元，并聯(lián)BIM 模型，再通過3D 模型來顯示出已工并獲得通過的分項(xiàng)工程，此時(shí)將會(huì)通過加粗字體的形式來進(jìn)行顯示，接著則可結(jié)合質(zhì)量評(píng)定方面的基本規(guī)范來開展數(shù)理統(tǒng)計(jì)的過程，且根據(jù)相關(guān)的需求來獲得詳細(xì)的質(zhì)量報(bào)表，接著再開展質(zhì)量分析。

2.3.2 質(zhì)量預(yù)警

它和進(jìn)度預(yù)警比較相似，它可針對(duì)相關(guān)的單位分部分項(xiàng)質(zhì)量進(jìn)行全面且高效率的預(yù)警。所顯示的信息采用彩色及加粗的字體，利用BIM 系統(tǒng)來將其清晰地顯示出來。比如說，當(dāng)全體分項(xiàng)工程已經(jīng)完成之后，且已經(jīng)通過了質(zhì)量評(píng)估，會(huì)發(fā)現(xiàn)存在統(tǒng)計(jì)遺漏的問題，那么該系統(tǒng)將通過其預(yù)警界面來給出紅字，以進(jìn)行遺漏信息的預(yù)警。

2.4 安全管理模塊

安全文明施工警示、危險(xiǎn)源辨識(shí)及預(yù)案信息、視頻監(jiān)控集成三大板塊內(nèi)容是BIM 安全管理模塊的重要組成部分。而貴港二線船閘項(xiàng)目便基于此建成。在項(xiàng)目施工全過程中，BIM 界面能夠?qū)崟r(shí)清晰顯示危險(xiǎn)源、檢查記錄、安全事故處理、安全管理等各分項(xiàng)，這保證了過程管理的檢查與追溯的可操作性，因此對(duì)項(xiàng)目施工過程的問題實(shí)時(shí)預(yù)警和問題查詢提供了技術(shù)保障。

危險(xiǎn)源辨識(shí)是安全保障體系中規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)中，倘若技術(shù)人員添加了屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程的危險(xiǎn)源及預(yù)防控制措施信息，那么施工人員便可通過該信息做好分析工作，設(shè)立應(yīng)急預(yù)案，提前規(guī)避好種種風(fēng)險(xiǎn)。安全保障體系的其他工作，如布置人員設(shè)備、技術(shù)支持、工藝調(diào)整等等也是基于預(yù)防控制措施信息來制定。施工安全通過層層預(yù)防工作來保證，很大程度上可以盡可能規(guī)避事故發(fā)生。

2.5 工程量統(tǒng)計(jì)與核對(duì)

工程量計(jì)算精度對(duì)于船閘項(xiàng)目建造十分重要。船閘的異性構(gòu)件使其工程量計(jì)算難度大大增加。BMI 算量模型在工程量統(tǒng)計(jì)與核對(duì)中十分優(yōu)越，是一個(gè)高效率計(jì)算處理工具。異性構(gòu)件的幾何尺寸和空間信息經(jīng)過布爾計(jì)算和微積分的算法處理進(jìn)行模型切割分塊，且BMI 算量模型對(duì)其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。因此異性構(gòu)件的計(jì)算結(jié)果精確度極高，可行度非常強(qiáng)。造價(jià)人員建立的模型與事件信息（4D）、成本信息（5D）一加一大于二，計(jì)算處理結(jié)果能夠很好地規(guī)避誤差，進(jìn)而規(guī)避參與單位因工程量計(jì)算問題引起的紛爭(zhēng)。

①BIM 算量模型的建立。BIM 算量模型需要通過一定的方式來建立。目前可采取利用的有三種方式：1）照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)；2）識(shí)圖轉(zhuǎn)圖建立模型。識(shí)別DWG 二維圖并轉(zhuǎn)換成BIM 模型；3）導(dǎo)入復(fù)用。國(guó)際通用數(shù)據(jù)格式（比如IFC）可以從中導(dǎo)出再導(dǎo)出復(fù)用。但在本項(xiàng)目中，后兩種建立方式不適用于不規(guī)則的獨(dú)立的船閘，因此選擇直接按照船閘主體構(gòu)件圖紙?jiān)贐IM 算兩種直接構(gòu)建算量模型進(jìn)行計(jì)算。這可以規(guī)避掉通用型算量軟件的不便，使算量模型更加科學(xué)，計(jì)算結(jié)果更加精確。這也體現(xiàn)了該模型的實(shí)用性。

②基于BIM 技術(shù)的工程量計(jì)算。過程計(jì)量和工程量審核在船舶施工過程中是非常大的工程計(jì)量支付工作量?jī)?nèi)容。BIM 技術(shù)的介入對(duì)這兩個(gè)方面都進(jìn)行了傳統(tǒng)手段所帶來風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行充分規(guī)避。首先在過程計(jì)量工作方面，手算圖紙和傳統(tǒng)工具軟件計(jì)算既分散，難度又大。數(shù)據(jù)處理本身是一項(xiàng)繁雜的高難度工作，進(jìn)度、材料與預(yù)算的資料搜集極容易出錯(cuò)。因此在傳統(tǒng)的過程計(jì)量工作中，工程進(jìn)度款計(jì)算粗放，因此造成了很多進(jìn)度款工程款的爭(zhēng)議問題。這對(duì)工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)把控十分不利，同時(shí)增加了甲乙雙方的法務(wù)工作壓力。BIM 技術(shù)在工程量審核方面大大提高了巨大工作量的處理效率，提高了工作時(shí)效性。

③基于BIM 技術(shù)的工程量審核。在船閘項(xiàng)目施工的每個(gè)階段，工程量審核階段性特征明顯。比如清單工程量是在招投標(biāo)階段，分包工程量是在施工過程，結(jié)算工程量是在竣工過程。這些工程量大方面的審核通過每個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)的對(duì)比分析來實(shí)現(xiàn)，細(xì)化到部位、構(gòu)件、流水線等具體環(huán)節(jié)，通過不斷的分析找出差距。BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)在對(duì)量軟件中體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是可視化，當(dāng)所有的問題形象直觀地顯示出來，每個(gè)階段的審核模型工作量都可任意提取，那么紕漏就會(huì)盡可能減少，誤差和爭(zhēng)端也會(huì)盡可能減少，減少甲乙方之間的法務(wù)糾紛處理工作量；二是軟件可以自動(dòng)輸出審核方報(bào)表，構(gòu)建工程量的差異無需像傳統(tǒng)方式那樣花費(fèi)大量人力物力，生產(chǎn)力得到解放。

3 結(jié)語

像貴港二線船閘工程這樣的大型綜合性結(jié)構(gòu)復(fù)雜項(xiàng)目，BIM 技術(shù)強(qiáng)大的信息綜合處理能力對(duì)項(xiàng)目的提質(zhì)增效起到非常大的作用。具體而言，信息傳送方式由紙面到電子和聲像，施工圖紙審閱由原來的二維到三維立體界面和漫游，這些技術(shù)的更新?lián)Q代對(duì)項(xiàng)目參建人員來說是節(jié)省工作時(shí)間、提高工作效率的高級(jí)運(yùn)用。BIM 技術(shù)應(yīng)用以后，工程內(nèi)容的探討由單一傳統(tǒng)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣嘟Y(jié)構(gòu)實(shí)景討論，創(chuàng)造了良好的客觀條件，更好的激發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與管理方的主觀討論。在施工管理過程中，進(jìn)度、質(zhì)量、安全保障工作等方面都可通過BIM 技術(shù)來管理查看，分析處理，形象直觀且科學(xué)精準(zhǔn)。大型綜合項(xiàng)目的時(shí)間成本與管理成本需要這樣的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)量效齊增。在今后類似項(xiàng)目中，貴港二線船閘采用類似技術(shù)的管理經(jīng)驗(yàn)可以大力推廣，其借鑒參考意義十分重大且卓越。