BIM技术在水利工程设计施工运维中的应用 魏立

发表时间:2019/10/17   来源:《基层建设》2019年第18期   作者:魏立
[导读] 摘要:近年来,随着水利工程信息化进程的加快,BIM技术已经被应用到水利行业,受到了广泛的关注。
        葛洲坝集团试验检测有限公司  湖北宜昌  443000
        摘要:近年来,随着水利工程信息化进程的加快,BIM技术已经被应用到水利行业,受到了广泛的关注。BIM技术是一种应用于工程设计和施工管理的数据工具,通过参数化模型将各种项目的相关信息进行整合。在项目规划、运维的整个生命周期中进行共享和转移,使工程技术人员对各种工程信息做出正确的理解和高效的响应。自21世纪初BIM技术进入中国以来,国内对BIM技术的研究和应用取得了飞速的发展。BIM不仅在传统建筑工程领域得到了广泛的应用,在公路、桥梁、隧道、水利等大型基础工程中也得到了足够的重视。与发达国家相比,BIM技术在我国的应用尚处于初步探索阶段,尤其是在水利工程应用领域仍有很大的发展空间。本文从BIM技术在水利工程设计、施工、运维等方面的应用研究入手,探讨了BIM技术在水利工程中的应用现状,并提出了相应的建议。
        关键词:BIM技术;水利工程设计;施工运维;应用
        一、BIM技术在水利工程中的应用优势
        1、创新水利工程设计理念
        BIM技术旨在实现水利工程的可视化和信息化功能。它动态地显示水利工程的整体设计风格,通过现代信息技术模拟和模拟水利工程的建设模式在一个有效的、实时的方式,并可以修改实时水利工程设计图纸并获得图纸修改后的三维效果。使水利工程的设计从传统的二维图纸转变为三维模型,不仅可以直观、动态地显示水利工程设计的项目模型,在水利工程建设前就能获得准确的水利工程数据信息,消除水利工程技术人员与施工人员之间因理解能力不同而产生的沟通障碍。
        2、提高水利工程设计效率
        传统的水利工程设计流程一般是二维图纸绘制水利工程建筑模型的平立剖面图和水利工程施工流程图,二维图形再通过计算机软件处理后形成空间三维模型,其设计流程较为繁琐,容易导致由于设计人员对二维图纸理解不同或计算机软件处理口径不同而出现水利工程设计偏差。但是应用BIM技术却能够很好地解决这个问题,通过直接建立三维动态模型,减少二维图纸环节,则可以实时建立水利工程立体模型,并能够有效协助设计人员快速获取解读任意立体空间内的工程信息数据,有针对性地深化节点设计,从而实现在水利工程施工前期及时纠正设计图纸的错误,优化不合理的施工流程,大大提升工程设计效率。运用BIM技术对空间三维建筑模型进行预先施工,能够有效防范施工中可能发生的空间重叠,最大限度在施工前期消除日后施工环节可能出现的施工隐患,引导施工有序高效地开展。
        3、优化施工管理途径
        通过BIM技术实现水利工程设计成果的动态显示。在此基础上,对于施工过程进行仿真,形成一套实用的工程施工方案设计。从而显示三维仿真动画的过程动态的水利工程建设,使工程施工人员可以更直观的理解水利工程建设过程中,重要的建筑环境水利工程如现场节点,建设项目,提前预测的水利工程建设,并提出了相应的解决措施。
        4、提升材料核算与运维管理效率
        实际水利工程建设的过程中,使用BIM技术所使用的工程材料每个链接建设的水利工程数据管理的全方位的信息,有效地提高水利工程材料会计的效率和准确性,数字水利工程运行维护水利工程发挥着至关重要的作用。水利工程运营单位通过接收和整合水利工程的数字流和物质流,实现水利工程全生命周期的高质量管理。
        二、应用现状
        BIM技术在我国主要应用于水利工程的设计阶段。目前只有部分水利工程在施工阶段应用BIM技术,但在我国水利工程管理和运维阶段的应用率非常低。由于BIM技术在我国水利工程行业起步较晚,BIM技术在具体水利工程中的实际应用并不多。表1为近年来BIM技术在水利工程中的应用情况。从表中不难看出,BIM技术主要应用于规模大、地形复杂、施工技术难度大的水利工程。水利工程设计阶段已初见成效,并逐步探索将其应用于水利工程建设阶段。
        表1  我国部分水利工程BIM应用案例
 
        三、BIM技术在水利工程设计施工运维中的应用
        结合上述,笔者认为在水利工程行业BIM的应用应当贯穿于设计、施工和运维阶段的全过程。不同阶段的侧重点有所不同,具体如下所示。
        1、设计阶段的应用
        1.1可视化设计
        BIM技术具有可视化建模的思想,使传统的二维图纸以三维空间模型的方式呈现。在过去,水利工程的三维动画或工程效果图往往通过精美的图片起到宣传和展示的作用,但对工程的实际设计和施工没有影响。BIM软件所建立的三维模型,服务于项目从开始到结束、从项目规划到设计、从施工到运维的不同阶段所需要达到的目标。在设计阶段,视觉设计的重点是准确完成三维模型的建立,这是BIM技术的基础。只有准确的模型才能有效地支持后续的施工和管理。
        1.2图纸的输出与审查
        BIM空间模型建立后,可以在任意截面上输出二维图纸,省去了以往平面图纸的绘制步骤。在设计初期,建立模型直接对图纸进行改进和生成,特别是对关键阶段的图纸进行深度细化。此外,图纸的审核也是水利工程项目设计中的一个重要环节。
        2、施工阶段的应用
        2.1可视化施工
        BIM可视化不仅可以应用于设计领域,还可以应用于施工领域。通过可视化技术,施工人员可以及时了解水利工程的整体外观、结构形式和施工工艺,协调工程进度。例如,可视化技术可以提前处理施工中经常遇到的碰撞问题。BIM可以在项目建设初期协调各专业的施工冲突问题,从而分配资源,调整时间顺序,减少不必要的资源浪费和工期损失。
        2.2施工进度模拟
        BIM技术可以通过虚拟施工进度提前发现施工中存在的问题,大大减少返工与整改造成的损失。利用Navisworks软件关联由Revit建立的建筑、结构以及机电设备的BIM模型和施工进度计划Project文件,不仅可以动态地演示施工过程与进度,还可以展现施工场地布置情况,为项目管理人员合理规划物料进出场、工序的衔接提供重要参考。
        2.3施工安全管理
        水利工程的施工安全管理是最重要的。这是因为水利工程施工区域一般集中在水域或高危峡谷区域,施工人员所处的平台空间小,人员密集,施工过程中会面临很多安全风险。传统的安全管理模式主要以现场培训和监督为主,管理难度较大。在BIM技术的帮助下,施工人员可以通过BIM施工进度过程进行施工安全管理。同时,建立了识别风险因素、划分危险区、施工安全监测的三维安全监测管理体系。
        3、运维阶段的应用
        BIM模型不仅是一个空间三维模型,而且在每个模型图中都包含了尺寸、位置、安装过程、厂家、价格等信息。施工完成后,可以利用BIM技术及时了解构件和设备的运行情况,进行远程监控。当后期出现问题时,可以调用BIM模型来显示问题的数据和信息,便于维护和管理。
        结束语
        水利工程具有规模大、参与方多、专业协作多、施工技术难度大、生命周期长等特点。鉴于这些特点,BIM技术可以充分发挥三维建模、信息管理和统筹规划的强大优势来解决这一问题。基于BIM技术进行参数化建模,实现水利工程全生命周期内的进度管理、多参与方协调,从而有效促进水利工程设计施工的效率和水平,加强信息化交流与管控,降低施工前期设计错误,有效管控水利工程施工进度和质量安全。未来应加大BIM技术在水利工程领域的推广力度,为水利行业创造更大的经济价值。
        参考文献:
        [1]何清华,钱丽丽,段远峰,等.BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报,2012,26(1):12-16.
        [2]许炳,朱海龙.我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究[J].建筑经济,2015,36(3):10-14.
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