1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410014;2. 长沙市工务局 湖南长沙 410013
摘要:在工程建设过程中采用BIM技术手段，可以提高工程可视化程度、提升工程建设质量。本文中依托具体堤防改造工程，深度挖掘BIM技术在勘察阶段、设计阶段和施工阶段的应用价值。从而达到优化方案，深化设计和指导施工的作用，保证整个工程建设进度和质量。
关键词：BIM；堤防改造；深化设计；指导施工
1.引言
建筑信息模型（Building Information Model，BIM）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[1]。BIM技术具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点[2]。
湘江东岸防洪堤改造项目是省重点水利工程改造项目。该项目设计周期短，施工工期紧，为缩短工程建设周期、提升工程建设质量，在勘察、设计阶段引入BIM技术，保证设计质量；在施工阶段应用BIM技术配合指导施工，保证工程建设质量和进度，最终打造优质工程。同时，依据本课题研究建立湘江东岸防洪堤工程数字档案。
2.BIM技术在勘察阶段的应用
在勘察阶段采用传统手段取得的成果主要表现为二维图纸、数据表格等，表现形式比较单一，信息传递不够简便，对专业要求相对较高，在不同专业之间配合时容易产生理解上的偏差，影响工作效率。在勘察阶段引入BIM技术，可以将数据进行统一存储管理，并进行处理分析，利用BIM的特点将成果可视化，便于不同专业之间的沟通理解，提高了工作效率[3]。
本项目通过BIM软件将传统的二维地形图，生成三维地形面，利用勘探数据建立三维钻孔模型，并创建工程区内的各种地质界面，最终形成三维地质模型。地质模型不但可以直观形象的展示出工程区范围内的地质条件，以及建筑物与地层构造的相互空间关系，利于设计方案的比选优化，还可以通过地质模型为下一步的勘察工作提供参照指导，制定更为合理的勘察方案；同时对于一线的地质专业人员，最直接的优势在于可以利用完成的三维地质模型进行任意剖切，生成地质剖面图，大大提高了工作效率。
本项目通过原有勘查数据，通过自主开发的数据转化工具，并基于Excel自带功能，形成符合数据格式的地下管线以及检查井表格。然后通过基于Bentley平台自主开发的管线生成工具，通过导入表格的形式快速的生成地下管线及检查井BIM模型。同时在导入时对各类管线及检查井进行颜色与图层的区分，可在BIM模型中快捷的分别出各类管线及管井。通过三维可视化的BIM地下管线模型，设计人员可以更加便捷的找到工程区域内可能产生影响的管线，大大提升了设计效率。
3.BIM技术在设计阶段的应用
本项目土建结构部分BIM设计均采用Bentley系列软件进行建模，包括湘江东岸防洪堤岸以及各处穿堤管涵以及战备码头的设计内容。
通过BIM模型可视化的优势，建立水工BIM模型，设计人员对部分设计不合理的地方，进行一定量的优化工作，如图1，达到减少工程量并优化设计的目的。
图1 通过BIM建模后优化模型对比
通过BIM软件导入原地形面数据，建立真三维地形场景。同时通过导入施工图中的开挖边界，通过Bentley GEOPAK Site软件生产地形开挖面[4]。如图2，使用GEOPAK软件内自带的功能对开挖工程量进行统计，可以准确的统计出挖填方量。基于三维空间点位形成的网格体进行运算所得到得挖填方量，相比二维设计方法更加准确。
图3 复杂单体建筑三维模型
4.2 施工工艺模拟
基于BIM技术对整个施工过程进行三维动画模拟，首先对BIM模型进行重组与拆分，使模型的每个部分都能和施工工艺一一对应，然后导入施工单位提供的施工工序，形成可视化的施工动画。基于BIM技术，整个施工过程能够以动画的形式被呈现出来，施工工序、过程的可视化能更有效地指导施工人员，不仅使其提高了施工管理效率，同时也让施工过程变得更透明化，让工程各参与方随时了解工程信息。如图4所示为 施工工艺模拟视频截图。
图5 管线模型与工程BIM模型拼装
4.4 周边建筑与工程关系分析
本工程位于长沙市湘江沿线的繁华区域，工程下部有地铁、城铁隧道及过江通道。为避免本工程建设过程中对其它已运营工程的影响，由长沙市工务局牵头对本工程可能会影响到的隧道以及过江通道进行图纸资料收集，并根据图纸建立相关模型。如图6所示，在完成建模后与本工程项目基于同一大地坐标进行拼装，在BIM模型中对本工程及周边建筑关系进行重点标注，并形成文档发予施工单位，施工单位可以清楚的看到本工程与周边建筑的关系，适时调整优化施工方案，避免在施工中对周边建筑产生影响。
图6 过江隧道模型与工程BIM模型拼装
5.结论
湘江东岸防洪堤项目将BIM技术应用到工程勘察、设计、施工中，使用Bentley系列软件对堤岸、管涵、战备码头、地下管线以及周边建筑进行BIM模型建立。在勘测阶段实现了勘查数据三维可视化；在设计阶段进行施工图设计优化及开挖方案模拟；在施工过程中利用可视化BIM模型指导施工，通过动画进行施工工艺模拟；对基于勘查数据生成的地下管线模型、周边建筑模型与工程BIM模型进行拼装，实现施工分析。基于BIM模型对可能影响工程的设施进行了分析，减少了施工过程中可能造成的返工现象，起到了缩短工期的作用。使用BIM技术优化了工程设计方案，减少了设计施工对接时间，节省了工程建设周期。
参考文献：
[1]孙贤斌,刘 倍. BIM 技术在地铁施工管理中的应用研究[J].湖北工业大学学报，2018（02）：87-90.
[2]何 强.基于GEOPAK Site的三维开挖辅助设计[J].湖南水利水电,2017(6)：30-32.
[3]李文芳，刘莎莎.BIM技术在施工模拟中的应用研究[J].教育教学论坛,2018(30).57-58.
[4]都智刚. BIM技术在土钉墙支护工程中的应用[J].山西建筑,2018(11)：76-78.
作者简介：龚屹峰（1991-），男，湖南长沙人，大学学历，助理工程师，从事工程BIM技术研究与推广工作。
论文作者:龚屹峰1,梁均2,赵意1,王晶泽1
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
标签：模型论文; 工程论文; 管线论文; 技术论文; 湘江论文; 工程建设论文; 阶段论文; 《防护工程》2019年8期论文;