對河道工程建設(shè)中應(yīng)用BIM的思考,職稱論文

對河道工程建設(shè)中應(yīng)用BIM的思考,職稱論文內(nèi)容摘要：應(yīng)用BIM技術(shù),可大幅度提高工程建設(shè)的集成化程度,促進工程建設(shè)行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,提高投資、設(shè)計、施工、運維乃至整個工程生命期的質(zhì)量和效率,幫助項目管理者優(yōu)化決策,提升管理水平,其在國外已成為施工行業(yè)工程管理的主要手段之一,在國內(nèi)的應(yīng)用還處于探尋求索階段,尤其在河道工程方面的應(yīng)用實例還相對較少。運用BIM技術(shù)對某河道延伸拓浚工程進行工程建模,在進場準備階段利用三維模型復核主體工程量,大大減輕了計算負擔;同時在建模經(jīng)過中,針對圖紙問題及時反應(yīng),減少了圖紙會審的紕漏與工作量;利用模型位置關(guān)系進行碰撞檢查,發(fā)現(xiàn)并解決了立模中鋼筋與止水帶的沖突問題,有效降低了項目部的溝通成本,減少信息錯誤。但BIM技術(shù)無法模擬施工區(qū)地質(zhì)與水文條件等,需在后續(xù)應(yīng)用經(jīng)過中繼續(xù)加以探尋求索。本文關(guān)鍵詞語：BIM建模;工程量比照;圖紙檢查;碰撞檢查;河道工程;BIM技術(shù)在國外已成為施工行業(yè)工程管理的主要手段之一,在房建、路橋、管道等諸多領(lǐng)域均已推廣應(yīng)用,在國內(nèi)的應(yīng)用還處于探尋求索階段,尤其在河道工程方面的應(yīng)用實例還相對較少。應(yīng)用BIM技術(shù),可大幅度提高工程建設(shè)的集成化程度,促進工程建設(shè)行業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,提高投資、設(shè)計、施工、運維乃至整個工程生命期的質(zhì)量和效率,幫助項目管理者優(yōu)化決策,提升管理水平。本文針對某河道延伸拓浚工程,探尋求索BIM技術(shù)的應(yīng)用點:利用BIM建模對圖紙進行深切進入精細的審查,在施工前檢查圖紙錯誤,避免因圖紙問題而出現(xiàn)工程返工;基于模型生成的工程量數(shù)據(jù)對工程量清單進行檢查,對誤差較大的部分進行分析,以便提早進行項目的成本控制;利用BIM的碰撞檢查功能,對擋墻鋼筋與止水帶的布置進行檢查,并根據(jù)檢查結(jié)果提出優(yōu)化設(shè)計建議。1基于河道工程的BIM技術(shù)應(yīng)用1.1模型與工程量清單比照1.1.1針對已有工程進行清單比照BIM的信息載體是三維模型,該工程采用的主要建模工具有civil3D[1](其可直接提取高程點并生成地形圖、提取地形實體)、C3D(其利用河道線性特點,對河道斷面進行編輯,生成構(gòu)筑物實體,如擋墻、格埂、回填土等)、revit(其負責橋涵、涵洞等相對復雜的工程部位的模型建立)三個軟件。建模思路是將河道類比于挖方公路,利用civli3D中的道路模塊進行建模。模型建立完成并生成實體后,其工程量可由計算機自動計算,項目部匯總建模工程量后與原設(shè)計工程量比照。工程量清單中土方開挖量為242.53萬m3,模型計算的土方開挖量為231.76萬m3,誤差為4.42%。模型計算的混凝土擋墻工程量為25244.46m3,工程量清單為25262m3,誤差僅為萬分之7;但部分細微構(gòu)件,如C25預(yù)制路緣石誤差達128.87%(見表1),通過對模型的校核,初步判定問題出在模型的命名上,不同的命名導致同一類模型被重復計算。因而,在利用C3D部件編輯器進行斷面編輯前,BIM小組應(yīng)制定具體、明確的命名規(guī)則,防止因命名問題而導致工程量復核不準確。表1實體建(構(gòu))筑物工程量比照根據(jù)工程量分析的結(jié)果不難看出,BIM軟件在工程量計算方面,混凝土工程量計算比擬精到準確,模型計算的土方開挖量也有一定的參考意義[2]。本工程構(gòu)造相對簡單,因而模型的優(yōu)勢沒有能完全具體表現(xiàn)出,在碰到較復雜構(gòu)件或變截面構(gòu)件時,利用模型計算工程量在人工成本和精到準確度上會有較大的提升。1.1.2利用模型對變更或新增工程進行工程量核算工程中常因現(xiàn)場條件等原因變更其原有設(shè)計(圖紙)工作內(nèi)容或工程量,變更后工作量難以及時更新,因而傳統(tǒng)的計量辦法多采用化簡計算及現(xiàn)場簽證的方式方法進行變更工程量確實定。而BIM建模后,可利用計算機自動計算工程量,計算結(jié)果愈加精到準確,有助于施工經(jīng)過中對材料的控制與管理。1.2利用模型查找圖紙問題在圖紙會審經(jīng)過中,主要是針對圖紙牽涉的強迫性條文進行確認,確保構(gòu)造的安全性與可靠性。但圖紙作為平面信息載體表示出空間信息時難免會有所遺漏、沖突,好像一建筑在不同視圖中高程有偏差或長度不對應(yīng)等,在圖紙會審中,部分細微的問題難以全部發(fā)現(xiàn),直到施工階段才暴露,輕則為施工管理與溝通制造障礙,嚴重時直接導致工程工期因圖紙變更而延誤。BIM的建模經(jīng)過其實就是利用計算機將工程構(gòu)造的空間關(guān)系表示出出來,固然仍未考慮施工環(huán)境、施工難易程度等外界因素,但構(gòu)造與地坪、構(gòu)造與相鄰建筑物、構(gòu)造與構(gòu)造之間的關(guān)系在建模經(jīng)過中已經(jīng)充分具體表現(xiàn)出,相當于在軟件中將工程彩排一遍。因而建模經(jīng)過中,圖紙問題直接反映在模型上,此時BIM小組可及時將問題反應(yīng)給項目部,提早與設(shè)計人員溝通確認,避免不必要的停工、返工。以該河道延伸拓浚工程為例,道路起坡線處的排水溝長度(600mm)與排水溝詳圖長度(645mm)不一致,導致起坡點難以確定。由于有設(shè)計詳圖,因而一般圖紙會審時僅會關(guān)注詳圖尺寸,而建模經(jīng)過中,在確定相對位置關(guān)系時,便發(fā)現(xiàn)了此類問題。除相對位置外,設(shè)計經(jīng)過中也會因設(shè)計人員的表述有誤,導致平面圖展示內(nèi)容與實際情況不符。此類問題大都牽涉投影線、投影關(guān)系等,需要抽象的空間想象能力,因而在施工前很少有人對細部構(gòu)造進行比照篩查。而BIM模型中,三視圖的對應(yīng)是建模的基礎(chǔ),建模階段就是對圖紙進行全面體檢,基本能夠做到全部圖紙無遺漏問題。生成模型后,做到建模、計算工程量、檢查圖紙三者齊頭并進。該工程在支河橋涵建模經(jīng)過中,就發(fā)現(xiàn)了齒墻設(shè)置不明確的問題,按圖紙尾部無齒墻,但按實際受力分析其尾部應(yīng)有齒墻來加強抗滑穩(wěn)定性,項目部及時與設(shè)計單位溝通,確定了齒墻的詳細位置,為橋涵施工掃清了障礙。1.3用模型對工程實體進行優(yōu)化優(yōu)化性是BIM的一大特性,在建模階段主要是模型間互相位置的優(yōu)化性(碰撞檢查)。該工程碰撞檢查就是利用revit模塊進行鋼筋與止水帶的建模,建模完成后利用Navisworks模塊進行碰撞檢查。鋼筋與止水帶的檢查應(yīng)充分考慮檢查精度,碰撞精度設(shè)置不宜過高,以免系統(tǒng)將鋼筋誤判為碰撞點,增加不必要的工作量。工作人員根據(jù)碰撞檢查的結(jié)果,可提出改良意見,經(jīng)監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主同意后按改良方案施工。提早進行建模,解決了施工中難以施行的事前檢查問題,有利于施工單位節(jié)省工期,對于建設(shè)單位與設(shè)計單位可減少圖紙變更量、提早優(yōu)化圖紙。2對河道工程建設(shè)中應(yīng)用BIM的考慮2.1BIM帶來的收益BIM作為一項信息應(yīng)用技術(shù),其收益很難量化成詳細資金價值,但應(yīng)用BIM技術(shù)在模型建立經(jīng)過中,工程師需核對圖紙各項信息,能夠幫助其發(fā)現(xiàn)圖紙中不同視圖的對應(yīng)尺寸及建筑物相對關(guān)系的錯誤,并提早向業(yè)主或設(shè)計單位反應(yīng),減少雙方在后期施工中的損失。建模完成后,對模型進行碰撞檢查,能夠幫助施工單位提早發(fā)現(xiàn)構(gòu)造沖突部位,及時躲避構(gòu)造物沖突,減少施工中工作面協(xié)調(diào)問題或返工現(xiàn)象;模型工程量也隨之生成,節(jié)省了技術(shù)人員大量的工程量核對時間,且對復雜構(gòu)件(如橋涵,漸變段墻身等部位)的計算精度大大提升。在上述操作經(jīng)過能夠發(fā)現(xiàn),只要命名正確,其實體工程量誤差可控制在1%以內(nèi)。土方開挖固然受限于測點數(shù)量,精到準確度有所下降,但也能為工程建設(shè)提供一定的參考價值。2.2BIM技術(shù)應(yīng)用在河道工程方面的局限性固然BIM技術(shù)解決了該工程中的構(gòu)件碰撞、流程規(guī)劃、進度模擬等問題,但此類問題當前屬于BIM技術(shù)成熟的應(yīng)用點,對河道不具有針對性,而該工程施工階段工作面的提供與施工經(jīng)過中的降排水措施,很難通過BIM進行模擬,其原因分析如下。(1)施工區(qū)域地質(zhì)狀況的不穩(wěn)定性。該工程地勘點為每50m一處,受條件限制僅能勘測河道兩岸的地質(zhì)條件,其不確定性較大,因而根據(jù)地勘資料規(guī)劃的施工作業(yè)面在破土動工后時常出現(xiàn)承載力缺乏、邊坡垮塌等現(xiàn)象。一旦承載力與預(yù)期值不符,其前期規(guī)劃的工作流程將全部因而變動,指導工作也就失去了意義。(2)水的難模擬性。當前,采用BIM技術(shù)難以對水流進行定義,無法模擬流動物體的軌跡、方向,以及施行截、排水措施后的浸潤線的調(diào)整改變。據(jù)了解,此類流體的計算牽涉相當復雜的專業(yè)計算邏輯,當下BIM對力學計算仍處于空白,其解決還需通過理正工具箱等。(3)周邊環(huán)境難以具體表現(xiàn)出。市政工程建設(shè)的一大難點是工程與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào),BIM技術(shù)對于周邊環(huán)境的建模主要依靠無人機測繪,但該工程處于限飛區(qū),無人機技術(shù)一直無法利用,而通過傳統(tǒng)的測量工作描繪地形其精細度無法到達要求,導致周邊環(huán)境與工程相對位置無法在模型中展現(xiàn)。(4)土方開挖還是難點。BIM建模的強項是具體表現(xiàn)出實體模型,但對于河道工程中大量的開挖、疏浚工作,難以具體表現(xiàn)出其在項目中的施工情況。該工程考慮的是利用開挖構(gòu)成的工作面具體表現(xiàn)出開挖工作,但實際開挖經(jīng)過中,其開挖難以精到準確至詳細方量,僅能利用運輸車次進行開挖量估算,渣場收方時,前期記錄的開挖量與收方工作量往往有出入,無法追溯至哪倉或哪個工作節(jié)點產(chǎn)生的問題,嚴重影響模型數(shù)據(jù)的準確性。開挖面也會因進度時常調(diào)整,因而開挖工作的數(shù)據(jù)收集很難與模型銜接,造成河道BIM模型中開挖工作的缺失。2.3BIM在工程管理階段應(yīng)用價值的考慮建模完成后,怎樣利用BIM模型進行項目管理,幫助項目實現(xiàn)信息化,以擴大其價值,可考慮從下面幾個方面入手。(1)模型建成后的三維可視化,能夠降低項目部的溝通成本,減少信息錯誤;建模后施工動畫的制作,可對施工中重難點進行生動、形象的技術(shù)交底,減少施工風險。(2)將進度與模型銜接后進行沙盤預(yù)演,對進度布置不合理或遺漏的部分及時更改、調(diào)整,使進度計劃合理有序,便于落實。(3)施工經(jīng)過中,利用手機APP基于模型部位發(fā)布整改任務(wù),追蹤整改落實情況,簡化整改工作的流程,使整改工作全程可追溯。(4)BIM應(yīng)用平臺搭建完成后將模型作為載體,錄入模型全生命周期的相關(guān)信息與資料(材料來源、測量信息、質(zhì)檢資料等),為公司搭建起完備的工程資料庫。這些收益固然無法量化表示,但對工程臨建準備期、施工生產(chǎn)期、結(jié)算評估期都可起到明顯的幫助作用[3]。(5)在BIM運用經(jīng)過中,生成的動畫、構(gòu)件的二維碼對工程具有較好的宣傳作用。同時,BIM技術(shù)作為一項開源技術(shù),應(yīng)用內(nèi)容可根據(jù)管理者的實際需