水利工程BIM施工管理模式流程探究

丁进

天津市金帆工程建设监理有限公司 天津 300074

引言

BIM又被称为是建筑信息模型，其主要是按照实体工程利用数字化技术构建起关于工程的虚拟三维模型，并建立起涉及建筑构件信息、专属信息及中台信息的信息库[1]。利用三维模型对工程信息实现高度集成，以此来作为工程信息的交换和共享平台。该技术在工程施工领域中的应用可以充分发挥BIM技术优势，构建体系中基于BIM技术的施工管理模式和实施流程，从而实现对整个工程施工信息的综合化管理。

1 BIM辅助施工特征

1.1 可视化

与传统工程施工领域中的二维设计图纸和三维模型相比较，BIM技术可以提供基于4D的施工信息模型，在此基础上可以更加精准、更加直观地实现工程施工全过程的展示[2]。通过构建关于工程实体的仿真数据模型，将工程施工过程中的各类信息都融合到模型中，所有工程相关人员均可通过模型来直观地了解工程整体结构，通过可视化模型的提供可以为会议决策、方案对比提供有效依靠，从而极大提升施工管理和信息交流效率[3]。随着可视化技术的不断完善，BIM在工程领域中的应用不仅可以实时生成效果图和报表，还可以以此为基础针对设计、施工和运营过程进行沟通交流，为工程管理提供更多便利。如图1所示是基于Autodesk平台的水利工程综合应用模型。

图1 基于Autodesk平台的水利工程综合应用模型

1.2 协调性

工程建设的各个参与主体在施工过程中需要实现相互配合、沟通和协调，这样才能充分保障各项工程的有序开展。但由于工程建设通常属于一个相对复杂的整体，在各施工环节会涉及比较复杂的施工流程和人员结构，要想真正实现人员的协调难度极大，而且在各项工作协调过程中一旦出现责任和利益划分的相关问题必然会导致工程质量和施工周期受到极大影响[4]。在工程建设开工之前通过BIM模型可以实现各个专业之间互相碰撞问题的模拟，并在数据库中实现各类协调信息存储，这样就可以使工程施工前期的碰撞问题得以有效解决，将工程施工过程中的协调工作量控制在最低程度。

2 基于BIM的水利工程施工管理平台

图2为基于BIM的水利工程施工管理平台。

图2 基于BIM的水利工程施工管理平台

2.1 模拟BIM系统

2.1.1 数据层。对于工程建设领域来说模拟BIM系统主要包括施工进度计划、工程交付模型、工程成本信息、施工平面图等，在上述工程不同施工阶段形成的模型文件可以通过数据层将其转化为标准化IFC格式，并在系统中录入项目管理软件产生的各类工程进度信息。

2.1.2 处理层。利用WBS编码可以让模型构建与进度信息综合后最终生成4D施工模型，同时以模型场地布置和平面布局图为基础将施工机械和各类临时设施信息输入系统中，综合企业定额信息和工程量清单即可最终生成5D施工模型，针对整个施工过程通过模拟技术实施模拟，从而实现施工工序、资源和空间冲突等相关问题的深入分析，并最终得到模拟BIM的施工模型[5]。

2.1.3 应用层。BIM模型最终目的是要为工程施工管理提供帮助，同时有效协调工程施工过程中涉及的资源、进度、安全、成本等各方面内容，实现工程效率的最大化（如图2所示）。

2.2 实时BIM系统

2.2.1 数据层。实时BIM系统的数据来源主要是通过激光扫描及照相测量获取。激光扫描可获取工程的三维数据信息，照相测量可通过现场拍照方式来获取建筑构件形状、位置、材料等几何及非几何信息。

2.2.2 处理层。通过系统对照测量数据及激光扫描数据进行处理后与4D BIM模型模拟结构进行对比，通过模型数据与实测数据的识别匹配，就可以通过模型的构件来最终生成BIM施工模型。

2.2.3 应用层。模拟模型与实时模型信息进行详细对比后可对整个施工过程中的进度、成本和资源等各个方面内容进行监控及安全管理。通过构建实时BIM模型可以将使用过程中各个维度的信息全面覆盖，在此基础上可以为工程建设的各参与方级管理人员进行信息调度和协调沟通提供便利，工程竣工后还可以通过实时模型来最终生成工程竣工模型。

3 水利工程施工管理中BIM模型应用流程

3.1 模拟BIM系统实时流程

3.1.1 创建4D BIM模型。利用WBS针对土石坝 BIM模型中的各类建筑构件进行分解和编码，同时可以将施工经济信息和各类技术信息添加到设计模型中来保障模型完整性。针对施工进度进行全面梳理提取出其中的起止信息和施工顺序等即可最终构建4D BIM模型。

3.1.2 模拟施工过程。通过模型模拟施工过程即可及时发现工程设计存在的问题，这样即可在工程交付设计单位前进行及时调整；如果经模拟发现工程施工中存在设备及空间冲突、工序不合理支出等相关问题，由技术部门修改后才可交付业主和监理单位进行模型和设计方案审批，再次进行过程模拟检测指导符合施工要求。

3.1.3 施工安全管理。针对水利工程施工中的各个难点环节可通过模拟BIM模型进行可视化演示，通过动画方式来展示施工技术难度大、操作复杂的关键流程，及时挖掘出其中存在的安全隐患，并以此为基础加强安全培训，以提升施工作业人员对施工技术的理解深度。与此同时，也可在模型上自动识别和标记临边、洞口等，同时还可标记出工程施工中可能存在的安全隐患，依据上述信息即可详细编制出安全管理计划，从而全面提升工程施工的安全管理水平。

3.2 实时BIM系统实施流程

3.2.1 构建实时BIM模型。利用系统对通过激光扫描机测量获取的施工现场构件信息进行处理，然后提取其中的建筑构件参数和材料信息，将上述实时信息与模拟BIM施工模型信息进行详细对比，识别出相对应构件，同时参照实时采集信息就可以最终得到实时模型构件，进而完成实时BIM模型构建。

3.2.2 辅助进度管理。三维模型可以将项目的实际进展情况直观展示出来，在实时模型中将工程量进行统计后与模拟模型进行对比，即可对工程进度状况进行实时掌握，从而为工程管理的后期施工进度调整和预测提供充足依据。

3.2.3 生成竣工模型。工程竣工后可结合具体状况对模型进行及时修改，这样不仅可以保障模型信息正确，也可以及时提出一些无价值信息，从而为后期运维管理提供数据支撑，在此基础上也可以生成竣工模型，并通过竣工模型直接产生竣工决算报告和竣工图纸等相关信息。

4 结束语

在针对水利工程应用领域中模拟BIM系统和实时BIM系统两个子系统平台进行详细分析后，以土石坝工程为例对两个子系统的具体实施流程进行剖解和全面梳理，为后续水利工程施工过程中BIM技术的应用奠定了坚实基础。