BIM+智慧工地在钦州港自动化集装箱码头施工阶段的应用

邓秋楠

(广西钦州保税港区盛港码头有限公司，广西 钦州 535008)

随着我国城市数字化和信息化进程的推进，BIM技术的应用逐步涉及建筑工程建设以外的其他领域[1]。2018年3月颁布的《交通运输部办公厅关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》建立了BIM技术应用相关标准体系，为BIM技术在水运工程领域的应用指明了发展方向[2]，推动港口建设向智慧化转型升级[3]。

近年来，国内BIM技术在水运工程中的应用初见成效。在船闸工程施工管理方面，利用BIM技术的可视化、模拟性和优化性特征进行施工技术交底、碰撞检查、精细化质量管理、工程风险管理，提高船闸工程施工质量及安全管理水平[4]。在高桩码头桩基施工过程中，基于BIM模型进行桩基碰撞检验，优化桩基净间距，模拟沉桩过程，确定合理沉桩施工方案，确保高桩码头桩基顺利完成施工[5]。珠海液化石油气(LPG)高桩码头工程通过BIM技术软件及动态监控手段对工程的工程量、工期、材料及施工安全进行控制，从而实现施工成本有效控制[6]。

与传统集装箱码头不同，自动化集装箱码头工程体量大，管线布设复杂，施工交叉作业面多且干扰大，对工程的施工管理有着较高的要求，采用常规技术手段解决这些问题往往力不从心。本文以钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程为例，总结自动化集装箱码头施工阶段“BIM+智慧工地”的应用过程与方法，有效提升施工安全管理、进度及成本控制、质量控制等管理水平，为BIM技术在类似工程施工阶段的应用提供参考。

1 工程概况

钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程位于广西钦州保税港区内的南端，紧邻8#泊位南侧延长线。工程建设2个长度为783 m的自动化集装箱泊位，陆域面积约63.2万m2，码头设计年通过能力为160万TEU，工程总投资约40.5亿元，可靠泊20万吨级集装箱船。工程建设内容主要包括沉箱重力式码头、疏浚工程、水工建筑物、道路堆场工程、导助航工程等。

钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程是北部湾港智慧港口建设的标志性项目，创新性地采用U形装卸工艺布局方案，外集卡和智能导引运输车(intelligent guided vehicle，IGV)均可进堆场，增加集装箱装卸的交互点，显著提高堆场的装卸效率。

2 应用优势

钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程为20万吨级自动化集装箱泊位，工程体量大，管线布设复杂，交叉作业面多且干扰大；人、机、料等各种资源的投入强度高于常规项目，项目施工管理难度大。

利用BIM技术的可视化、协同性、优化性及参数化等优势，通过施工方案模拟、可视化技术交底、进度推演、智慧工地管理系统等应用，丰富施工管理手段，提升项目智慧化、信息化管理水平，有效解决了本工程建设难点。

3 BIM组织架构

BIM组织架构见图1，建设单位总体把控BIM技术应用方向及成果交付标准、统筹全局，设计和施工单位负责具体应用的实施，监理单位参与管理，分工明确、管理科学。

图1 BIM组织架构

4 BIM应用方案

策划准备阶段，项目建设单位明确了BIM成果交付具体要求，设定关键时间节点，施工单位根据成果交付标准组建BIM团队、制定BIM实施导则，包含BIM人才培养计划、BIM技术制度汇编、BIM技术保证措施、人员保证措施和资金保证措施等，确保BIM工作有序开展。

工程施工阶段，基于设计BIM模型开展深化应用，结合智慧工地管理系统，辅助指导施工、实现施工方案模拟，临建设施三维场布，动态管理进度、质量、安全、成本等，现场实时监控、无人值守地磅等。

工程建设完成后，创建BIM竣工模型，并将模型、平台及其他相关成果进行整体数字化交付。

5 BIM应用成果

5.1 施工方案模拟及技术交底应用

本项目沉箱预制采用了墙段钢筋分段预绑扎整体吊装工艺，利用BIM技术进行钢筋整体吊装施工过程可视化模拟(图2)，对施工方案的安全性、施工机械的运行方式、施工方法和工序等进行方案可行性论证。利用BIM技术可视化特点，对施工中的重点、难点和工艺复杂的施工区域进行4D可视化演示，明确施工工艺及标准，降低施工技术人员理解难度，避免因人为理解误差而导致的施工偏差，提前发现并解决复杂技术问题，管控风险，提升项目安全管理水平。

图2 钢筋整体吊装可视化模拟

5.2 智能沉箱生产管理系统应用

将BIM模型导入到Unity 3D中，利用Unity访问后台数据指令，完成场景搭建。施工现场设置RFID芯片采集前端数据，利用物联网技术开发专用生产管理系统(图3)，通过专用扫码仪器随时记录沉箱每道工序的名称、作业时间、当前状态等施工数据并保存到云端，数据驱动模型可视化模拟现场进度，实现沉箱预制数字孪生、项目施工信息化管理。

图3 智能沉箱生产管理系统

5.3 钢筋翻样插件应用

采用基于BIM自主研发的钢筋下料系统，实现钢筋模型的自动加工和精细化管理，使切割钢筋科学长短搭配，实现套料最优、废料最少。本项目钢筋利用率达到99.2%，真正发挥BIM技术在施工中的作用，有效节约成本。钢筋翻样插件应用见图4。

图4 钢筋翻样插件应用

5.4 智慧工地系统应用

1)Dynamo应用。本项目排水板数量多，且布局区域成矩形分布，施工阶段利用Dynamo可视化编程工具，处理模型批量放置、模型编码等重复性高的工作，实现批量导出设计坐标及工程量，方便了现场技术人员进行坐标定位，工程量统计等工作，提高施工效率。

2)进度推演。利用Fuzor软件将施工进度计划与BIM模型挂接，进行4D施工进度模拟，管理人员可通过进度推演分析进度编排是否合理，便于及时编排和调整进度计划。通过Revit和P6软件的二次开发，形成人、机、料等资源与进度的一体化管理平台，实现数据互通，具有辅助进度计划编制和辅助进度管理等直接功能，可作为中枢数据平台，为其他BIM应用点提供时间数据，驱动其他BIM应用点落地管理。

3)快速制作检验批。通过excel建立标准的检验批格式样板，将BIM模型与资料挂钩，利用BIM管理平台的信息存储与信息共享的功能，制定验收流程及验收内容，将验收的结果生成检验批资料，实现检验批资料自动批量制作、自动储存的功能，避免资料丢失、提升项目信息化管理水平。

4)BIM+GIS平台。基于“BIM+GIS”的方式，通过相关电子地图软件，下载高分辨率点云数据作为基础地形测量资料，准确反映地形的几何信息和纹理信息，创建基础地形模型，通过平台进行模型数据发布整合，形成项目“BIM+GIS”的可视化展示效果。项目管理人员可查询坐标、距离、面积等相关数据，对模型进行显隐、剖切、模型定位、分屏展示等操作，便于项目管理讨论及分析。

5)智慧工地管理平台。自主开发智慧工地管理平台(图5)采用BIM技术+智慧工地系统的先进管理理念，利用BIM技术结合图形轻量化引擎技术构建平台基础框架，对模型进行轻量化处理，实现在网页端和移动端BIM模型快速浏览，精细化、信息化、科学化管理施工过程，打通各阶段信息壁垒。

图5 智慧工地管理平台

5.5 智慧工地管理平台应用

安全管理方面。通过施工现场视频监控模块，管理人员可随时随地查看现场是否存在习惯性违章行为、反复性隐患等，遇突发情况或管理存在争议时，可追溯监控录像，提高项目施工安全管理能力。

质量控制方面。将施工原材料、质检人员、施工过程等信息关联至BIM模型，实现动态化质量追溯、现场流程化质量管理，丰富项目质量管理手段、提升项目质量管理水平。

进度管理方面。将施工进度计划与BIM模型进行整合，以4D的形式清晰展示工程进度安排，可根据现场施工实际进度合理调整施工计划及资源投入。

劳务及物资验收管理方面。在4D模型基础上添加人、机、料、费用等信息，实现项目整体的5D模拟，BIM模型关联资料作为验收的基本条件和构件是否完工的依据，方便项目管理人员直观了解项目建造过程的费用和投资情况。

6 结论

1)依托钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程实例，探索BIM技术在自动化集装箱码头项目施工中的应用，体现了BIM技术对于提升项目管理水平、实现信息化管理及积累数字化成果、提升工程质量等方面的重要价值。

2)钦州港大榄坪港区大榄坪南作业区9#、10#泊位工程BIM技术的成功应用，提高了项目建设的数字化、信息化管理水平，丰富了项目管理手段，充分展现了BIM技术在自动化集装箱码头项目施工阶段应用的优越性。后续将进一步探索BIM技术在自动化集装箱码头项目全生命期的应用价值。