基于BIM 的水利工程施工管理模式研究*

韦武昌，蒋志鹏

(1.贺州学院，广西 贺州542899;2.广西壮族自治区通信产业服务有限公司桂林分公司，广西 桂林541004)

随着社会经济的可持续发展进程持续加快，水利工程在农业灌溉、生态保护、水资源高效利用和防洪蓄水等方面扮演着重要角色，其现场施工管理直接关乎水利工程的整体质量和安全可靠性，因此，构建科学的水利工程施工管理模式是当前研究重点。建筑信息模型(Building Infomnation Model，BIM)是新时期数字化技术的产物，主要原理在于利用数字化技术构建水利虚拟工程的三维模型，在此基础上，建立与现场情况相符或真实的数据信息库，比如施工管理信息、施工进度信息、施工材料信息及施工安全管理信息等诸多内容。具体而言，基于BIM技术所构建的水利工程信息库主要包括建筑物构件信息、几何模型(以三维模型为主)及状态信息，同时，还可以完成非构件建筑的状态信息，比如施工管理状态[1]。因此，基于BIM 技术视角下构建高效的水利工程施工管理模式迫在眉睫。

众所周知，水利工程现场施工环境、地质条件较差，设计图纸较为繁多，导致设计图纸和现场施工具有明显差异性。在此现状背景下，在水利工程领域BIM 技术作为其建筑信息的模型建构载体，可有效实现水利工程可视化设计和状态信息整合，具有独特优势。鉴于此，文章以水利工程施工管理模式研究为切入点，重点聚焦BIM 技术在施工管理全过程的突出优势，并以此为契机，提出适用于水利工程的施工管理模式。

1 BIM 在水利工程施工管理中应用的必要性

1.1 可视化需求

现阶段，相比于以往水利工程施工设计图纸，BIM 技术在水利工程施工管理中的应用，使得可视化施工信息模型更加直观、有效和系统，能够精确反映出水利工程施工管理全过程，同时，可动态地对工程项目进度信息、施工信息、安全信息进行查询及信息拓展。此外，借助BIM技术可将水利工程实际数据转化为仿真度极高的虚拟模型，施工前、中、后各阶段信息要素涵盖其中，技术人员可结合虚拟模型进行设计图纸优化、技术讨论等，极大程度上促进水利工程施工管理的信息交流效率和管理质量。鉴于此，BIM 技术可视化已然成为一种趋势，在兼具报表、效果图和模型构建基础上，项目在前期设计阶段、中期施工阶段、后期运营阶段的信息交流、决策也可依靠BIM 技术的可视化特征进行。

1.2 模拟性需求

BIM 模型的核心理念就是能够预测并模拟出水利项目所需的施工材料、机械设备、工序流程和生产成本以及不确定因素，从而对施工过程各环节进行优化完成，形成“模拟-优化-模拟”的闭环过程，最终目的在于确定最优的施工管理方案。在施工前期阶段，通过BIM 技术的热量模拟、节能模拟、紧急疏散模拟、场地布置模拟等功能为项目前期准备工作创造有利条件。在施工中期阶段，BIM 技术可在三维虚拟模型和发展时间的基础上进行4D 模拟，从施工管理模式和组织形式角度进行施工模拟，为指导具体的实际施工提供更加科学合理的措施。需说明，随着信息化技术不断更新迭代，可在BIM 技术基础上进行5D 模拟，主要目的在于施工成本的控制[2]。在投入生产实践阶段，可对一些突发性紧急情况进行模拟，做到提前预防紧急情况的出现。

1.3 协调性需求

在水利工程具体建设过程中，参与方主要有前期勘察设计单位、项目主管单位(业主方)、施工单位、监理单位、项目管理单位等参与主体，结合实际，需进行相互沟通、协调和配合，只有这样方可确保水利工程项目有序开展。但从目前发展现状来看，施工过程中由于环节诸多且繁琐，导致各参与主体的相互协调存在一定问题，尤其是在协调工作中责任和利益的划分对工程项目的工期和质量必定会产生不良影响。基于此，BIM 模型可在水利过程建设前积极协调各矛盾问题，并将协调信息及时储存在BIM 数据库，技术人员可利用这一显著优势尽可能避免以上问题，减少协调工作量。

1.4 集成化需求

BIM 模型最大的优势在于能够整合大量的建筑信息数据，同时，在水利项目施工过程中出现的新信息数据进行补充，使得BIM 数据库更加丰富。在此基础上，可实现水利工程项目施工的进度、成本、安全、质量等方面信息的集成化，采取此种创新模式，使得施工管理模式更加精细化和科学化。具体而言，可动态全程记录施工管理的详细数据，以便相关人员对水利项目施工工程进行针对性检查。

2 基于BIM 的水利工程施工管理模式构建

2.1 基于BIM 模型的水利工程施工管理模式的总体思路

现阶段，水利工程施工过程相比于其他类别建筑施工过程有所差异，其设计图纸较为独特且繁多，仅通过专业人员的详细剖析才能了解建筑物三维形态，同时，图纸修改过程周期较长，协同过程复杂，因此，部分建筑过程的施工管理模式并不适用于水利工程。针对水利工程施工周期长、工序复杂、协调难度大等问题，作者建议应积极引入专业化BIM 技术团队，且水利工程施工管理全过程均有BIM 技术团队和管理人员协调开展，并以此为契机，结合现场情况构建工程管理BIM 模型。具体而言，借助所构建的BIM 模型进行动态施工管理优化和辅助作业，对水利工程的施工前期准备阶段、施工中期阶段(施工、竣工)及运营维护阶段的工序流程进行科学布局、合理规划，确保BIM 模型更加有针对性地应用到施工管理全过程。与此同时，采取此种方式的实践，确保各施工管理环节的有效衔接，提高BIM 的应用水平，形成局部集成示范，对类似的水利工程的施工管理模式具有很好的引导作用。本研究所构建的基于BIM 模型的水利工程施工应用模式主要借鉴徐钰德等[3]学者的研究思路，具体应用模式见图1。核心目的在于在水利工程施工管理过程中要确保管理人员和BIM 团队的协调合作和无缝衔接，从项目前期管理计划到中期施工阶段，再到竣工结算明确分工职责，进一步优化完善施工管理的各环节，形成“模拟-反馈-实施”管理机制，实现成本、质量、安全、进度等诸多内容可视化管理。

图1 基于BIM 模型的水利工程施工应用模式

2.2 建立BIM 模型视角下水利工程施工信息化管理平台

基于BIM 模型视角下，水利工程施工信息化管理平台是完整、系统的数据库，因此，利用BIM 技术构建水利工程施工信息化管理平台，使得工程建筑构件参数化和规范化，从而实现水利工程施工管理信息化和技术信息化。

对于管理信息化而言，众所周知，水利工程施工管理过程是一项多方参与主体的协调工作。在实践过程中，需借助BIM 模型实现施工管理信息共享和数据交换。从某种意义上讲，水利工程施工管理过程中会产生大量的数据信息，若各参与主体各自为政，进而会出现“信息孤岛”和“信息断层”等弊端，一定程度上在施工管理全过程周期内信息数据流失严重，信息共享管理水平较低，因此，建立BIM 模型视角下水利工程施工信息化管理平台迫在眉睫。BIM 模型所包含的信息要素可实现水利工程资源可视化、集成化、虚拟化管理，为工程建设过程中的信息交换、集成化管理创造有利条件。

对于技术信息化而言，水利工程施工管理过程复杂、施工强度高、工程量大。现阶段，我国水利工程施工管理技术信息化程度普遍较低。而BIM 模型作为一种将建筑物物理和功能特性进行数据整合的信息库，其在水利工程前期工程设计、施工管理等过程中能够实现信息数据的收集、分析和整合，因此，若想实现基于BIM 模型的水利工程施工信息化管理平台的建立，一方面应重点聚焦虚拟的三维可视化模型，同时也应该包括可视化的施工任务和施工顺序。具体而言，这些信息要素的整合对于施工管理和工作任务安排以及施工进度计划的确定将起到至关重要的作用，与此同时，BIM 模型应包括水利工程建筑物自身定量信息以及关联的成本数据库，这无疑对水利工程前期成本控制和进度把控极其有利，因此，精细度级别越高的BIM 模型，水利工程项目的成本估算越精确。

3 结束语

综上所述，随着经济社会的高质量发展，水利工程建设逐渐成为经济增长点的内在驱动力，因此，如何进行构建高效的施工管理模式是当前研究的重点。目前，国内水利工程施工管理模式取得了阶段性成果，但也同时面临着严峻考验，比如施工信息化管理程度低、参与方不协同，同时，BIM 模型的研究与应用主要集中在水利工程项目前期设计阶段，并其施工管理较少且尚不成熟。鉴于此，应立足于现状，结合可视化、模拟性、协调性及集成化需求，坚持以优化完善水利工程施工管理模式为根本出发点，分析了BIM 技术在水利工程施工管理中应用的显著特点和明显优势，在传统水利工程管理模式基础上，引入BIM 技术团队，提出了适用于水利工程施工管理的应用模式，并以此为契机，建立基于BIM 模型视角下水利工程施工信息化管理平台，进而为区域经济可持续发展提供更为强劲驱动力。