液化烃码头工程设计+施工管理BIM技术应用

2022-09-20刘爽

中国港湾建设 2022年8期

关键词：水工施工图桩基

刘爽

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

0 引言

得益于BIM技术在水运行业的不断推广，在设计阶段已有大量成功的应用案例[1-3]，内容主要围绕于结构设计、碰撞检查等。随着BIM技术在水运行业的应用水平提升，项目建设方希望运用BIM技术开展施工管理方面的应用，打造数字化施工管理模式。

工程全生命周期BIM技术应用水平层级划分如下：

一层：设计BIM

二层：设计BIM模型+深化→施工BIM模型

三层：设计BIM模型+深化→施工BIM模型+施工管理平台→施工管理BIM

四层：设计BIM模型+深化→施工BIM模型+构件信息→运维BIM模型

五层：设计BIM模型+深化→施工BIM模型+构件信息→运维BIM模型+运维平台→运维BIM

基于BIM技术的工程设计+施工管理应用成功的条件为：工程+计算机+施工管理。作为工程全生命周期中的重要环节，设计+施工管理BIM技术应用涵盖其中的第一层到第三层，并为第四层到第五层应用提供基础。

1 工程概况

连云港港赣榆港区6号液体散货泊位工程位于港区一突堤南端，建设1个5万吨级液体散货泊位，码头总长300 m，年吞吐量240万t，码头平面布置采用“T”字形，上部布置相关工艺设备及管线，中部为装卸平台和靠船平台，长224 m，两侧各布置1座系缆墩，引桥长124 m，宽13 m，在距离码头前沿线70 m处布置2处辅建平台，平台尺度分别为28 m×22 m和49 m×21 m，辅建平台一上部为码头前方控制室，辅建平台二上部为码头设备用房。

为满足建设方通过运用BIM技术提升设计质量，提高施工管理水平的诉求，本文开展相关工作，旨在探索出适用于本工程的设计+施工管理BIM技术应用方案。主要研究内容包括设计模型交付、施工模型处理及施工管理应用。

2 设计模型交付

作为设计所需要的基础性资料，勘察模型是通过某三维地质软件建立的，由勘察建立与Revit数据共享，将地形、地质信息完备的模型提交给设计[3]，按照正常的流程，设计可以在该模型上完成港池疏浚及岸坡挖泥设计，但该模型在Revit里虽具有完备的土层地质信息，却无法进行编辑，故设计将部分设计内容进行前置处理，即将港池疏浚及岸坡挖泥设计放到该三维地质软件中完成，再将此部分数据模型进行导出，在此模型的基础上开展结构设计、港池疏浚及岸坡挖泥等设计工作。

基于前期编制的相关建模以及交付标准等，协同设计遵循着“选取协同方式、制作项目样板、模型拆分、模型组织、设计优化”的工作顺序来进行。

1）选取协同方式

利用局域网在中心服务器上采用统一标准创建中心文件，各专业设计分别在个人终端进行设计建模的协同设计方式。

2）制作项目样板

在正式开展设计任务时，由项目经理分发项目样板，本项目制作了2套项目样板：一种是建筑样板（适用于水工结构、建筑、土建结构、总体专业），另一种是机电样板（适用于给排水、暖通、供电、通信、油工艺专业），这2套项目样板含有总体专业添加的项目定位信息。

3）模型拆分

综合考虑并提前预判后期进行的单位、分部、分项工程划分，在保证协同设计效率及质量的同时尽可能减少施工图模型深化阶段需要进行的拆分工作，将本项目拆分为场地、桩基、水工结构（上部）、管线、码头现场控制用房、码头前方综合用房6个部分。

4）模型组织

本工程包含有总体、水工结构、油工艺、暖通、给排水、供电、控制、建筑和土建结构9个专业。通过“中心文件——工作集”进行设计。按照主体结构上的构件划分工作集，分为管架基础、堤头灯基础、桩基及桩帽、面板、横纵梁、靠船设施、现浇部分、附属设施及人行钢桥9部分。各部分设计完成后通过链接的方式整合成整体模型。

图1中粗框代表“中心文件——工作集”协同，其余为链接，即通过链接的方式形成一个更大级别的模型。如前面所述，本项目所使用的勘察三维地质软件建立的勘察地质模型不可在Revit里编辑，故不可进行协同设计，故总图、水工结构专业需要一起运用该勘察三维地质软件编辑地形模型，其中总体专业设计内容为场地平整及港池挖泥，水工结构专业设计内容为岸坡挖泥。

图1 模型组织关系图Fig.1 Model organization diagram

粗框中的内容是通过对本项目的分析，明确了“中心文件——工作集”的组成。工作集的划分需要结合工程特点来进行，以水工结构（上部）为例，此工作集并非严格按照专业进行的，因为对于主体结构来说，以水工结构专业的工作为主，与我院传统设计模式相同，设计过程中应有多人的参与，分别负责一部分构件的设计工作，所以在划分工作集中是按照主体结构上的构件来进行的。

5）设计优化

液化烃码头管线系统复杂，对全专业模型进行碰撞检查，依据相关规范要求考虑施工便利性和使用功能确定出管线综合原则，可以对管线排布、碰撞点进行调整优化，形成表达二维施工图的模型[5]。为提升设计效率和设计质量，项目组针对桩基建模生成及统计进行了API二次开发，该程序实现了桩基结构的参数化建模，输入参数后即可在Revit软件中快速生成桩基模型，此模型可快速进行碰撞检查及工程量统计。

3 施工模型处理

如图2所示，设计阶段交付的模型为施工图模型，该模型不能直接为施工所用，需要进行施工图模型深化[6]。

图2 施工图模型Fig.2 Construction drawing model

一般情况下，需要达到与单位、分部、分项工程划分相匹配的深度，根据现场施工进度安排，如表1所示，现阶段仅对本项目水工工程施工部分的单位、分部、分项工程进行了划分，根据JTS 257—2008《水运工程质量检测标准》第1篇的第1.4.0.2.2款规定，本工程划分为1个单位工程。根据《水运工程质量检测标准》第4篇的第4.1.0.1款规定，进行分部分项工程划分，共划分4个分部工程和33个分项。

表1 单位、分部、分项工程划分一览表Table 1 List of divisions of unit engineering,division engineering and sub-project

在进行协同设计时，本项目被拆分为6个部分，对应于其中的场地、桩基、水工结构（上部）这3部分，组成了连云港港赣榆港区6号液体散货泊位水工工程施工项目（GYGQ-YH6-SGSG标段）这一单项工程，分部工程共4个，分别为基槽与岸坡开挖、桩基、上部结构、停靠船与防护设施，其中基槽与岸坡开挖分部工程可直接由场地模型获取，桩基分部工程可直接由桩基模型获取，而上部结构和停靠船与防护设施需要将水工结构（上部）模型进行拆分获得。

如图3所示，对于基槽与岸坡开挖、桩基、上部结构、停靠船与防护设施这4个分部工程，其对应的分项工程数量分别为1项、3项、24项、5项，分项工程是划分的最下游，一般来说，施工图模型中与其对应的是构成整体项目的族文件，故应对应分项工程，对施工图模型中的族文件进行拆分或合并，使各分部工程构件族与分项工程匹配。在完成施工图模型的分部分项分解后，应结合施工需要，在族文件属性中对施工信息进行录入。

图3 分部工程、分项工程模型施工信息录入示意图Fig.3 Schematic diagram of inputting construction information of division engineering and sub-project models

4 施工管理应用

当施工图模型达到施工管理模型深度（完成分部分项分解及施工信息录入）后，可以导入施工管理平台开展施工管理应用[7-8]（开展施工管理应用的示意如图4所示）。本文尝试了2种平台，二者在施工管理方面的应用大致相同。

图4 依托项目在某平台中开展施工管理应用Fig.4 Relying on the project to carry out construction management applications in a certain platform

前者在算量方面具有较明显的优越性，但无水运模块，需进行定制开发。根据其提供的配库模板，整合水运专业涵盖分项及所需参量，结合依托工程具体情况，将配库信息按照“专业—分组—类型—属性匹配”进行划分，将港池、码头和栈桥进行了配库（考虑到码头上部建筑单体相对独立，可拆分出来按照已有建筑模块进行后期应用，故此部分没有进行配库）。后者适用于项目级施工管理应用。不同于大多数施工管理平台，设计模型以ifc格式导入此平台后常规模型属性丢失，模型以obj格式导入平台属性栏中信息完整。

基于导入的模型可以开展施工管理阶段的应用，图4为某平台“虚拟进度模拟”和“质量安全管理”应用。在平台中可完成构件属性查看，构件进度信息关联，形象进度模拟，WBS进度管理等虚拟进度模拟应用；创建质量安全问题，质量安全问题提醒，质量安全问题查看等质量安全管理应用。