石井河水闸施工中BIM技术的应用

张干

（中电建生态环境集团有限公司）

1 引言

水利工程是建设结构十分复杂的大型工程，存在较多干扰因素，因此具有施工难度较大、信息传递不及时而影响施工的特点。这会直接影响传统水利工程的工期及质量，造成工期拖延、施工质量不合格的问题，使得工程成本超出预算，影响工程建设单位和施工单位的发展。BIM技术作为一种新型技术，可以解决此类问题，通过建立信息共享平台，进一步提高多方合作效率，加强信息的交流和沟通。技术人员根据施工时参考的技术图纸提前建立相应技术模型，根据模型分析，进一步优化模型，得出最佳指导方案。

2 工程概述

广州市白云区石井河、新市涌拦河枢纽工程位于石井河口上游约500m处（见图1），新建水闸、排涝泵站及配套船闸，工程防洪（潮）标准为200年一遇，排涝设计标准为20年一遇24小时暴雨不成灾。水闸的设计流量为285m3/s，水闸设置三孔，每孔净宽为12m，总净宽为36m，闸门型式为上翻式弧形闸门，采用液压启闭机操作；泵站设计排涝流量为130m3/s，共布置6台潜水贯流泵机组，总装机容量为8400kW；船闸闸室长度为88m，有效宽度为8m。本工程的工程等级为Ⅱ等，泵站规模为大（2）型，水闸泵站的主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级；船闸级别为Ⅶ级，闸首、闸室级别为4级，导航、靠船建筑物级别为5级。

图1 工程位置图

3 石井河水闸施工中BIM技术的应用

在石井河水闸施工中为了充分的发挥BIM技术作用首先需要利用BIM建立虚拟模型建模步骤具体如图2所示。

图2 BIM建立虚拟模型建模步骤

3.1 地质勘查应用

在实际水闸项目建设时，由于项目内容不同，可根据工作需要分为不同的工作区块，不同的工作区块具有复杂的操作步骤，因此在规划工作时必须彻底调查和分析周边环境，保证设计方案最优化。在水利工程建设过程中涉及检测水下工程地理情况，但水下地理情况十分复杂，因此检测和勘察工作受条件制约严重，造成工作人员难以根据实际情况精准测绘。使用BIM技术可以根据周边地质情况构建相应地质模型，通过对地质模型进行数据分析和数据模拟，形成具有立体感的多感官互动模型。此模型能够分析水下地质环境，采集和测量数据，并将其同步传输到BIM信息处理系统中，通过系统内部的数据模拟和河道模型构建完整的立体模型，保证了测量数据的精确性。

在实际构建模型前应详细观察周围地质环境，若发现异常数据和异常情况，应及时调整模型数据、整体优化。设计人员根据优化后模型中的等高线和曲面变化来进一步了解河道内部的高低起伏状况，为后期设计工作打下基础[1]。

3.2 多专业协调应用

由于水闸工程在实际建设时具有特殊的建设性和复杂的多科学应用性，因此经常会牵涉不同的专业知识内容，涉及地质学和气象学、生态学、环境学以及管理、测绘学等学科知识。在运用相应学科技术时辅以BIM技术，可进一步提高工程技术知识的协调性，提高工程技术利用效率，提高相互间的协调性，避免后期出现问题时解决不恰当或不合理。

在实际工程设计中，根据不同专业所给出的不同设计建议和设计图纸进行数据模拟，并利用模拟后的数据建立协调模型，加之各个专业工程师的修改，可以防止建筑图纸前期出现问题，影响后期施工。应用BIM技术还能协调多个不同专业问题，将不同专业知识糅合利用，进一步提高设计师的技术利用能力，提高施工人员和投资者之间的沟通效率，解决投资者问题。BIM技术可以使用其特殊的电脑软件，提前、全方位模拟工程数据，包括工程施工进度的模拟、造价的模拟等。投资方可以依靠模拟数据和建立起来的综合模型综合分析其中的投资环境、各项工程造价成本，并对其了解和控制，出现问题时利用数据模型提前预判问题，并设置最优解决方案，保证工程施工顺利[2]。

3.3 模型构造应用

通过BIM技术构建水闸项目施工模型，可以充分展示水利工程建筑的实际应用功能，整合多种施工优点于一体，构建高效率施工体系。在实际施工中也能同步提高专业应用水平，使施工更具有客观性和可透视性。通过建立三维模型，将施工图纸从平面中抽离出来，进一步建立三维立体模型，有利于施工顺利进行，还能精确定位建筑物建设等级、位置等关键信息，提高建筑施工过程中不同建筑之间的信息互动比例，提高建筑信息反馈能力，进一步提高工程施工人员对水闸项目工程的可视性，使施工人员直接通过直观模型施工，避免后期操作失误，减少出现问题的概率。

BIM技术模型的精准运用需依靠电脑软件、高精度数据来支撑，因此在实际构建模型时，应通过模型构建的缩放比例调整实际构件大小，在实际模型比例调整和模型建立时，应注意模型建立数据的基础来源，并建立在实际测量数据的基础上，通过BIM软件技术的作用来提升模型建设的专业水平。在实际三维模型建立中，由于需要较多的实际数据参考，因此，设计师可以将提取出的数据进一步细化，并通过软件技术的优化设计和数据分析等功能实现可视化三维模型建立。工作人员还能将二维表述模型同三维立体模型相结合，进一步提高工程建筑图纸的可表达性[3]。

4 施工现场管理应用

结合工程实际施工现场状况构建BIM技术模型，可以知道在实际建设中，应将建筑内容同实际地质模型和水下模型相结合，进一步确定施工场地平面位置大小和定位、实际施工位置和施工参数，提高工程建设精度。在工程建设场地设计中，施工人员不仅可以利用BIM技术确定场地位置和大小，还可以利用BIM技术布置场地内部的角度和整体斜坡角度，并计算工程挖掘量和工程建设实际模型，保证施工精确度和精准性。在规划完工程大小和位置后，应当对内部道路建设情况和泄洪坡的细节结构进行规划，利用相应处理工具和内部处理软件测量和设计内部构建数据，并借助BIM软件建立整体模型，关联建设工程内部参数，如泄洪坡等数据，进一步提高设计方案的可行性的同时，结合地理信息位置计算结果，为实际施工提供参考。

施工场地是实际施工建设最主要的场所，也是水利工程建设中施工难度最大的地段。因此，如何有效利用BIM技术对现场施工进行实际管理是当下最重要的问题。通过BIM技术的运用，可以有效把控工程施工现场位置布置以及河流勘察数据，对周边环境和施工河道以及建筑材料放置位置综合规划，综合利用施工机械对周边环境加工，保证施工进度。建立模型，对可能出现的相应问题提前预测，并制定相应解决方法，协助工程队进行工程项目质量管理[4]。

5 结语

随着需求的不断增加，当今水利工程项目建设规模越来越大，工程结构也越发复杂，因此，把握工程项目进度也越来越困难。传统工程项目管理方式已难以满足项目需要，因此管理者和建设者必须改变思路，运用新的方式完成建造工作。BIM技术在水闸项目的应用，能够有效提高工程建造效率，因此，相关人员和企业应当给予BIM技术应用更大的关注，把握未来工程建设发展趋势，为未来企业发展打下基础。