高 柯
新疆頭屯河流域管理局 新疆 昌吉 831100
近年來,每年國家水利建設(shè)的發(fā)展速度和規(guī)模都在穩(wěn)步增加,水工建筑的數(shù)目和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性越來越高,防洪防汛調(diào)度的難度也越來越大,各種觀測資料的處理工作也越來越繁雜,這種改變也就極大地影響了水利工程的運(yùn)行和管理工作。當(dāng)前,在國內(nèi)的大中型水利工程的運(yùn)行控制和管理工作中,都安裝了自動(dòng)化控制系統(tǒng),可以在某種意義上提升水利工程的現(xiàn)代化管理水平,保證管理部門能夠得到有用的相關(guān)信息。但是,在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)作過程中,現(xiàn)行的水利工程的建設(shè)與管理體系也出現(xiàn)了許多問題,因此,迫切需要對現(xiàn)行的水利工程的建設(shè)與管理相關(guān)工作加以完善,而采用BIM技術(shù)能夠很好地解決這些問題。
BIM技術(shù)是一種數(shù)據(jù)化管理工具,主要是用于工程設(shè)計(jì)、工程建造以及工程管理,利用3D立體設(shè)計(jì)來替代傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì),推動(dòng)整個(gè)建筑工程行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。通過對建設(shè)工程行業(yè)環(huán)保工作的全面推行,為我國水利建設(shè)工程行業(yè)的現(xiàn)代化信息水平的持續(xù)提高奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對整體產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用。在實(shí)際的水利工程建設(shè)工作中,通過BIM技術(shù),能夠?qū)φ麄€(gè)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真,從而能夠從各方面著手,達(dá)到對施工造價(jià)以及實(shí)際作業(yè)效率的有效控制,同時(shí)也能夠充分發(fā)揮同步管理工作的優(yōu)勢,從而推動(dòng)水利工程整體管理工作質(zhì)量的不斷強(qiáng)化,達(dá)到提高資源使用效率,確保工程質(zhì)量水平的目標(biāo)[1]。目前,BIM技術(shù)在總體上已處于比較成熟的階段,并在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用,它是目前信息技術(shù)發(fā)展的主要方向,得到了很多人的重視。
1.2.1 可視化
在常規(guī)的水利工程建模設(shè)計(jì)工作中,大部分都是采用2D的平面圖形、圖紙,在建模過程中,具體項(xiàng)目的立體效果很差,因此,在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的過程中,往往會(huì)造成設(shè)計(jì)方案中沒有明顯的特點(diǎn),并且可視性也不高。而應(yīng)用BIM技術(shù),平面的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體的形式,這樣,就能從3D模型中看到工程項(xiàng)目的整體信息,在此基礎(chǔ)上,BIM技術(shù)下的3D建筑模型能夠完整展示從施工初到施工完成的全過程變化,使工程的所有作業(yè)都可以在可視化的條件下進(jìn)行。
1.2.2 協(xié)調(diào)性
作為BIM技術(shù)最主要的特征,利用協(xié)調(diào)性特征,工程業(yè)主方、施工方、設(shè)計(jì)方可以相互配合,相互協(xié)調(diào)。以往水利工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)早期,因?yàn)楦鱾€(gè)分項(xiàng)的設(shè)計(jì)人員沒有進(jìn)行好的溝通與交流,所以在后續(xù)的實(shí)際施工建設(shè)過程中,會(huì)產(chǎn)生一些相互影響的問題。此時(shí),借助BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性這一特性,就可以對這一類型的問題進(jìn)行有效的解決。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目圖紙?jiān)O(shè)計(jì),將設(shè)計(jì)方案各部分的信息輸入到軟件中,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對其進(jìn)行碰撞檢查。最后,還可以出具協(xié)調(diào)報(bào)告,讓各部分的設(shè)計(jì)人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,從而保證可以實(shí)現(xiàn)事先的控制,防止在后續(xù)施工過程產(chǎn)生更大的問題,也就大大地節(jié)省了施工時(shí)間與成本費(fèi)用,保證工程經(jīng)濟(jì)效益。
1.2.3 模擬性
BIM技術(shù)的模擬性特點(diǎn)是指BIM模型可以模擬建筑項(xiàng)目中的各種情況,例如節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、施工模擬、進(jìn)度模擬等,為項(xiàng)目提供全面的數(shù)據(jù)支持,進(jìn)而更好地制定計(jì)劃和決策[2]。項(xiàng)目管理人員可以依據(jù)模擬情況進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè),從而可以對施工項(xiàng)目的具體造價(jià)成本進(jìn)行有效地控制。
將 BIM技術(shù)運(yùn)用到水利工程項(xiàng)目中,可以使水利工程施工過程中的建設(shè)與管理工作更加智能化。利用傳統(tǒng)的2D建模方法在進(jìn)行繪圖,往往不能取得理想的結(jié)果,且易造成項(xiàng)目的變更,造成各類資源的大量浪費(fèi),而采用3D建模方法可以有效地克服以上問題。BIM技術(shù)能夠在保持原有設(shè)計(jì)不變的前提下,通過3D建模為水利工程的下游區(qū)域提供更為真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持,能夠保障各技術(shù)環(huán)節(jié)相互配合的有效性,并能夠?yàn)榻ㄔO(shè)單位提供更多的建筑材料,從而減少人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi),達(dá)到降低建設(shè)成本的目的。并且,通過構(gòu)建 BIM數(shù)據(jù)庫,能夠在任何時(shí)間內(nèi),迅速獲取基礎(chǔ)項(xiàng)目的信息,并將項(xiàng)目的計(jì)劃消耗、資金費(fèi)用與實(shí)際情況進(jìn)行對比,從而精確地知道工程建設(shè)是否超出了預(yù)算、超出了標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而對項(xiàng)目的成本風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的管理和控制。此外, BIM技術(shù)最為直接的特點(diǎn)就是三維可視化。在整個(gè)水利工程的施工過程中,能夠及時(shí)地找到 BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用中存在的缺陷,降低在水利工程施工過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤損失或返工的可能性,進(jìn)而確保對項(xiàng)目的最優(yōu)化,強(qiáng)化整體工程的施工質(zhì)量。
在水利建設(shè)項(xiàng)目的具體實(shí)施過程中,需要進(jìn)行項(xiàng)目的初步規(guī)劃和可行性分析等工作,而BIM技術(shù)在其中起著舉足輕重的作用。在進(jìn)行水利工程的初期規(guī)劃工作的時(shí)候,業(yè)主要對工程項(xiàng)目的功能定位、投入定位等進(jìn)行初步的確認(rèn)。與此同時(shí),要確保項(xiàng)目部門與財(cái)務(wù)部門、設(shè)計(jì)部門、工程部門之間能夠進(jìn)行足夠的、及時(shí)的溝通。在此期間,若有某個(gè)部門的數(shù)據(jù)發(fā)生變化,將會(huì)影響到其它部門的工作,此時(shí),一個(gè)暢通的交流平臺(tái)就成為了確定項(xiàng)目決策工作的關(guān)鍵所在。BIM技術(shù)在這個(gè)階段的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)工程信息的共享,保證各部門之間的信息一致性,讓各部門可以最快的掌握工程的第一手?jǐn)?shù)據(jù),并作出決策。在進(jìn)行工程的可行性研究時(shí),要對水利建設(shè)的規(guī)模、規(guī)劃方案等進(jìn)行詳細(xì)的闡述,并對水利建設(shè)的具體效益進(jìn)行分析。但是,由于沒有準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)圖作為參照,預(yù)算、核對等工作普遍具有很大的難度。而在該工作中應(yīng)用BIM技術(shù),可以對項(xiàng)目周邊環(huán)境、施工用料等有更好的認(rèn)識(shí),從而使成本估算、收益判斷更加準(zhǔn)確。
對于水利建設(shè)項(xiàng)目,最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì),它直接關(guān)系到工程項(xiàng)目的工期控制、成本投入以及質(zhì)量管理。以往的水利項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中,普遍以CAD為主導(dǎo),對于工程的設(shè)計(jì)問題,以工程規(guī)劃作業(yè)專家為主要參與者,以平面CAD繪制的工程圖紙為主體。BIM技術(shù)在水利項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用,能夠?qū)ζ溥M(jìn)行快速的建模,因此能夠讓業(yè)主對水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的總體狀況有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),這對于實(shí)現(xiàn)對水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的優(yōu)化和精確定位都是非常有利的[3]。在水利項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中,很容易出現(xiàn)錯(cuò)、漏、碰、缺等問題,這往往是因?yàn)樵O(shè)計(jì)的溝通平臺(tái)不同,造成的設(shè)計(jì)人員的溝通和交流不夠及時(shí)、不夠充分,從而給水利工程的建設(shè)工作造成了一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。然而,在這一階段應(yīng)用BIM技術(shù),能夠利用三維的優(yōu)勢來對規(guī)劃成果進(jìn)行展示,從而能夠及時(shí)地找到并改正規(guī)劃設(shè)計(jì)中存在的問題,對消除在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)隱患有所幫助。
在具體的水利工程中,施工企業(yè)在進(jìn)行建設(shè)過程中,會(huì)牽扯到很多方面的專業(yè)知識(shí),因此,對施工人員的職業(yè)技能要求很高,其次,由于水利工程項(xiàng)目的總體建設(shè)面積很大,而且其內(nèi)部的構(gòu)造也比較復(fù)雜,因此如果僅僅依靠二維建模來進(jìn)行建筑方案的設(shè)計(jì),不僅不能達(dá)到預(yù)期的效果,還可能會(huì)影響到項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)效果。對于以上問題,有效的應(yīng)用3D模型可以有效的解決這些問題,而且BIM技術(shù)也可以在確保施工質(zhì)量的前提下,通過3D模型為水利工程下游區(qū)域提供所需的信息,從而推動(dòng)各種技術(shù)的充分應(yīng)用。由于水利工程的特殊性,所以在進(jìn)行水利工程的各項(xiàng)建設(shè)工作時(shí),必須要對施工技術(shù)進(jìn)行全方位的控制,從而不斷地提升施工的總體效率和效果,保證項(xiàng)目的總體質(zhì)量,盡量降低項(xiàng)目的總體費(fèi)用。
2.4.1 工地現(xiàn)況建模
將 BIM技術(shù)應(yīng)用于水利工程的現(xiàn)場施工作業(yè)之中,根據(jù)各個(gè)方面的具體情況建立三維模擬模型,并全面考慮生態(tài)系統(tǒng)的維保工作。將前期準(zhǔn)備工作做好,才能有效提高水利項(xiàng)目的總體建設(shè)質(zhì)量與效率,同時(shí)也能根據(jù)具體的情況,對項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整、優(yōu)化。要從根本上保證水利工程建設(shè)的質(zhì)量,最重要的就是要施工人員運(yùn)用有關(guān)的信息數(shù)據(jù)和專業(yè)技術(shù),建立起工程項(xiàng)目的3D立體模型,為后續(xù)的各項(xiàng)施工工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于3D模型的獨(dú)特之處,它可以確保所有的建設(shè)工作都能夠井然有序的進(jìn)行,有效的避免建設(shè)中出現(xiàn)的各種不利狀況,提高建設(shè)的品質(zhì)與效率。將3D模型和2D模型相比較,可以看出3D模型有著很好的優(yōu)勢,但是由于2D模型本身有著很多的問題,因此在進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)的過程中,還會(huì)受到一些專業(yè)技術(shù)的制約,因此不能有效地實(shí)現(xiàn)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的實(shí)際目的。然而,單純的使用3D模型進(jìn)行施工工地的開挖建設(shè)工作,并不能夠得到最精確的資料,此時(shí)就必須將兩者進(jìn)行有效的結(jié)合,使其最大限度的發(fā)揮出各自的效果,從而提高整個(gè)施工計(jì)劃的質(zhì)量水平,提高整體工作的效率。
2.4.2 三維碰撞檢查
以往的水利工程設(shè)計(jì)一般都是采用平面圖,在完成了各個(gè)部分的獨(dú)立設(shè)計(jì)后,必須把有關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙綜合起來,交給工程總工程師來完成整體的調(diào)整,然后依靠人力去查找設(shè)計(jì)圖中的不一致之處,這樣不但會(huì)浪費(fèi)工程設(shè)計(jì)師很多的精力和時(shí)間,而且很難保證圖紙的整體有效性。而BIM技術(shù)擁有一個(gè)非常完善的3D碰撞檢測功能,并且可以使用Navisworks和魯班虛擬碰撞軟件來實(shí)現(xiàn)直接應(yīng)用,借助該系統(tǒng)的可視化技術(shù),讓建筑設(shè)計(jì)人員能夠在真正的項(xiàng)目建設(shè)開始前,對項(xiàng)目的工藝設(shè)備、土建結(jié)構(gòu)和管道等進(jìn)行全方位的碰撞檢測,在這種檢測過程中,可以有效地排除各種軟碰撞和硬碰撞問題,從而達(dá)到對項(xiàng)目的最優(yōu)設(shè)計(jì),防止在建設(shè)過程中因?yàn)樵O(shè)計(jì)錯(cuò)誤而造成的返工和措施性的損耗,也可以實(shí)現(xiàn)空間的最優(yōu)化,保證管道布置的科學(xué)性和合理性[4]。施工人員在對三維管線方案進(jìn)行了碰撞優(yōu)化后,能夠根據(jù)有關(guān)方案進(jìn)行施工模擬以及施工交底工作,從而全面提升施工質(zhì)量與效率,加強(qiáng)施工方與業(yè)主的深度溝通。
2.4.3 土方量計(jì)算
通過應(yīng)用BIM技術(shù),同樣能夠?qū)崿F(xiàn)對土方量的計(jì)算,在具體的操作過程中,工作人員只要設(shè)置了一個(gè)目標(biāo)量,BIM技術(shù)就能夠自己進(jìn)行計(jì)算,具有非常顯著的應(yīng)用價(jià)值。其次,BIM技術(shù)在土方計(jì)算環(huán)節(jié)中也存在著很大的動(dòng)態(tài)性。在進(jìn)行水利工程項(xiàng)目建設(shè)工作的過程中,土方量和土方計(jì)算對項(xiàng)目建設(shè)有著很大的影響,同時(shí)也是項(xiàng)目預(yù)算、施工工作的開展的一個(gè)重要的參考依據(jù),能夠?yàn)楸U鲜┕がF(xiàn)場的秩序發(fā)揮積極的影響作用。從目前的現(xiàn)實(shí)狀況來看,在進(jìn)行土方測量時(shí),所使用到的軟件一般是AutoCAD和GIS遙感。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行土方精確測量時(shí),主要是根據(jù)建設(shè)現(xiàn)場的具體條件建立BIM模型,技術(shù)人員根據(jù)所獲取的資料,對水利建設(shè)現(xiàn)場的地理環(huán)境條件進(jìn)行全面的分析,建立特定的地理環(huán)境模型,將各種空間三維曲線有效連接起來,最后得出的交線即為工程的原始地表與建設(shè)曲線之間的相交線。利用BIM技術(shù),將曲線計(jì)算進(jìn)行動(dòng)態(tài)的鏈接,在制訂施工方案時(shí),應(yīng)該在最快的速度對施工土方進(jìn)行挖掘,并將全部的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,然后根據(jù)施工現(xiàn)場的各種情況,來制訂出一個(gè)完整的施工計(jì)劃[5]。通過3D模型,能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的水利項(xiàng)目數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),進(jìn)而為各種施工技術(shù)的應(yīng)用提供規(guī)范化的指導(dǎo)。
一方面,利用BIM建模,可以參考與機(jī)械設(shè)備有關(guān)的,如設(shè)備的使用年限,使用情況等資料,基本上通過BIM建模中,可以得到全部的重要資料。通過這種方式,運(yùn)營商能預(yù)先了解機(jī)械設(shè)備的狀況,并能及早采取措施,做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。同時(shí),該技術(shù)還能對虛擬建筑物內(nèi)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定位,并能及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。BIM的物業(yè)管理系統(tǒng)能夠?qū)Υ笮汀?fù)雜的設(shè)備和隱蔽工程展開管理。在使用這一技術(shù)的時(shí)候,可以直觀地看到彼此的位置關(guān)系,這在日常維護(hù)和設(shè)備更換方面有著巨大的優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上,還可利用BIM技術(shù)對發(fā)生的緊急情況進(jìn)行仿真,并提出相應(yīng)的對策。另一方面,就水利項(xiàng)目的運(yùn)行管理工作來說,最重要的就是泄洪閘、水電站的運(yùn)行管理以及船閘的通航安全管控等。這些工作都是相對獨(dú)立的,但是又有著密切的聯(lián)系,要想做好這些運(yùn)行管理工作,就必須而應(yīng)用BIM技術(shù)弄清楚各個(gè)工作之間的相互關(guān)系,并對其進(jìn)行有效維護(hù)和管理,才能避免出現(xiàn)無法彌補(bǔ)的質(zhì)量問題和損失。在水利建設(shè)中,BIM技術(shù)是一種非常有效的手段,它使得水利建設(shè)管理工作更為便捷,信息獲取更為及時(shí)。
總之,BIM技術(shù)是當(dāng)下信息科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要成果,它可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù),將三維模型高效地運(yùn)用到各種工程項(xiàng)目尤其是水利事業(yè)相關(guān)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工以及管理工作之中,可以有效地提升工程施工建設(shè)的質(zhì)量和效率,因此,相關(guān)企業(yè)要積極地應(yīng)用BIM技術(shù),推動(dòng)我國水利事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。