BIM技术在沿海高桩码头监测中的应用

2020-12-01胡文高中设设计集团股份有限公司

珠江水运 2020年21期

◎ 胡文高中设设计集团股份有限公司

一些沿海位置的环境条件相对特殊，在码头工程中多采用的是高桩码头，为提升整个的施工建设水平，工程人员在实际的施工过程中需加强施工监测，利用BIM技术来实现模型建设、数据分析、安全预警等控制，达到对高桩码头施工的三维可视化监测，及时进行各类施工问题的处理。BIM技术在高桩码头监测中的应用实现了信息化管理，对于提升施工建设管理效率与质量有着重要的意义。

1.BIM技术的基本概述

BIM技术下，计算机三维数字技术是基础，为发挥此技术在工程建设领域的优势，相关人员需在实际的施工过程中，根据前期所掌握的各种工程信息与数据，进行建筑模型的构建，在此模型中，实现了各种信息、数据的集成与整合，为工程的设计、施工与运维管理提供了协同作业环境，再加上信息技术的应用，使得施工过程中，各个参与主体都能够在此模型中开展更为专业化的设计、施工交流。BIM技术作为一种新的建筑工程技术，其在很多工程领域都得到了广泛的应用，在沿海高桩码头工程中，BIM技术的应用可以实现施工全过程的监测，进一步保障工程建设施工作业的顺利进行。

2.沿海高桩码头的特征及BIM监测的建模优势

2.1 高桩码头的特征

与一般的工程项目相比，沿海高桩码头的施工难度更大，在实际的施工建设过程中，对于精确性、容错性的要求相对较高，这主要是由于码头的振动幅度与桥梁等普通的建筑物有着明显的区别，结构变形的概率相对较低，产生的震动表现出振幅小、频率快的特征，对于精度的要求非常高。在码头面板上的相应设施或者车辆出现明显的运动时，振幅会在其运动作用力下有所增强，由于部分传感器安装在水下，液体传播频率会对相应的数据采集与传输产生直接的影响，在一些特殊条件下甚至会造成非常规监测数据的出现，为保障码头施工作业的顺利进行，专业人员需及时剔除异常的监测数据，避免这些监测数据对工程施工所造成的不利影响。

2.2 BIM技术的建模优势

在沿海高桩码头施工作业开始之前，相关人员需结合前期所获得的各种信息与数据，利用BIM技术的参数化智能构建模型，通过三维模型的构建来实现各种工程信息的交互，将高桩码头的采集终端、线缆序号、安放位置等加以数字化、可视化呈现。

2.2.1 建模规则

在建模过程中，BIM模型的最终形成实现了单个模型构件单元从概念化到具体化的处理，由于不同的构件在高桩码头中具有不同的作用，在实际的模型建设过程中，需严格根据其精细度要求来进行相应的建模与设计。根据BIM模型对精细程度的定义标准，在高桩码头的施工建设过程中，将现场环境划分为两个等级，码头整体、设备终端、线缆等要素则要参照LOD300标准，现场周边环境需参照LOD200标准。

2.2.2 编码规则

沿海高桩码头的施工建设难度相对较大，在模型构建的过程中，需建立专门的BIM编码规则，对整体与设备设施进行编码，编码是后续管理的基础。通过对模型编码，能够进一步实现数据采集监测系统与BIM模型系统的有效结合，相关人员在后续的施工建设过程中，可以直接在模型中进行相应设备设施信息的查询，比如，位置信息的获取等。

高桩码头整体检测系统中，主要为码头整体结构与监测系统，前者主要包含了码头面板、横梁与纵梁、基桩与叉桩，而后者主要包含了各类传感器，比如，位移、振动、应变与加速度传感器。

图1 三维地质生成示意

3.BIM技术在沿海高桩码头监测中的应用

3.1 协同设计

沿海高桩码头的施工过程中，如果利用BIM技术，可以充分实现协同设计，在Revit中，协同设计主要是通过工作集、模型链接、Revit server跨区域协同来实现的。沿海高桩码头的施工作业极为复杂，如果针对的是其中相对小型、专业较少的项目，一般可以通过工作集协同设计来实现；对于大型、专业较多的项目，多采用的是双向链接与工作集相结合的方式。在实际的设计过程中，要保障协同模式的选择符合施工要求，相关人员必须要充分考虑不同施工专业之间所存在的关系，比如，在高桩码头施工过程中，电气、给排水等存在空间位置方面的交叉性与协调性，一般在协同时采用工作集方式。

3.2 地形

BIM技术在沿海高桩码头施工中的应用还可以充分发挥此技术在地形处理方面的优势。BIM技术下，三维地形包含了二维地形图像三维地形曲面的转换、无人机倾斜摄影技术的处理方式，这些技术在实际的应用过程中，存在着不同的优缺点，需结合工程现场的实际情况来加以选择。比如，三维地形曲面处理技术的应用过程中，生成的三维曲面中，数据处理工作量非常大；无人机倾斜摄影测量技术的应用可以清晰、准确地反映地物的外观、位置与高度等信息，测量精度相对较高。

虽然利用地形图所生成的三维地形曲面具有非常高的精度，但是，却难以进行现状建筑物的反馈。无人机倾斜摄影技术下，无人机点云可以生成相应的三维模型，不仅可以清晰地反映地物地貌，还能够将水平精度与垂直精度控制在合理的范围内，在实际的测绘工作中，测量精度的控制极为困难。随着BIM技术的出现，BIM技术可以与无人机倾斜摄影测量技术加以有效结合，为相关人员提供全面、可靠的测量数据，设计人员在设计方案确定时，可以以三维地形曲面与无人机点云作为设计依据，保障设计精度。

3.3 地质

当前的码头工程建设中，虽然市场上陆续出现了各种的三维地质建模软件，但是，这些软件在具体的应用过程中，却难以保持良好的互通性，而BIM技术的应用恰好可以有效避免这些问题。在沿海高桩码头监测过程中，BIM技术要发挥其作用，需通过钻孔族的构建来实现，通过Revit软件来生成实体，如图1所示。

3.4 参数化族构件

沿海高桩码头的施工建设过程中，涉及到的构件族相对较多，参数化的构件设计过程中，设计人员不仅仅需要满足模型创建的基本要求，还需要考虑到后续参数应用的便捷性、灵活性等因素。比如，以桩基工程为例，在参数化的构件设计过程中，桩径、桩长、斜度与转角等属性的应用较多，在相应构件的设计过程中，设计人员需通过诸多临时参数来实现常用属性的参数化，当后续进行桩基特征统计时，可以直接调用前期桩基的常用属性信息。因此，BIM技术的这种功能与特征使得在进行桩基族的设计时，考虑各个参数的具体类型，比如，包含了实例参数与共享参数。

3.5 模型后处理

模型后处理是沿海高桩码头监测中的关键环节，碰撞检查、工程量统计、二维图纸生成、三维模型展示等都是其中的处理工序，这些环节的存在使得整个的施工过程能够得到更为合理有效的管理与控制。工程量统计的过程中，BIM技术可以自动提取模型中各个构件的属性参数，最终以表格的形式显示图元信息，在设计的过程中，还需要进行明细表的设计，由此来实现对项目信息的自动提取与统计。

图纸生成的过程就是对模型加以二维剖切的过程，在Revit中，图纸功能与传统CAD的布局功能有着高度的相似性，在实际的应用中，可以依据图框与图纸比例，对视图比例加以适当的缩放。