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水利工程建設(shè)與管理中的BIM技術(shù)應(yīng)用

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水利工程建設(shè)與管理中的BIM技術(shù)應(yīng)用

摘要:隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)已開始廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),利用其已成為一種發(fā)展趨勢和趨勢,水利工程也不例外。雖然現(xiàn)階段我國水利行業(yè)的發(fā)展與過去相比有了較大的進(jìn)步和提高,但仍存在一些問題需要去尋找解決的辦法。文章對BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行了細(xì)致的分析和思考,并提出了自己的看法,為水利工程的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞:BIM技術(shù);水利工程建設(shè)管理;應(yīng)用研究

1BIM技術(shù)特點(diǎn)

1.1可視化

在傳統(tǒng)的水利工程模型設(shè)計(jì)中,多采用二維平面方案。模型中水利工程的三維效應(yīng)相對較弱。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí),其設(shè)計(jì)圖紙可能不具有明顯特征,而BIM技術(shù)下的平面設(shè)計(jì)是三維圖形。BIM數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)快速收購基本項(xiàng)目信息,并比較項(xiàng)目的計(jì)劃消費(fèi)和資本成本與實(shí)際施工。

1.2協(xié)調(diào)

協(xié)調(diào)是BIM技術(shù)的一個(gè)重要特征,通過業(yè)主、施工方、設(shè)計(jì)方可以相互配合、協(xié)調(diào),在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的前期,由于各設(shè)計(jì)單元之間缺乏有效的溝通和交流,在后期施工和施工中可能會出現(xiàn)一些相互影響的問題。此時(shí),可以利用BIM技術(shù)的協(xié)同作用來有效應(yīng)對,軟件自動檢查并通過協(xié)調(diào)報(bào)告,所有專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以發(fā)現(xiàn)問題,確保問題得到提前控制。在后期施工中可以節(jié)省工期和工程成本,提高效率。BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)不同角色人員協(xié)同工作如圖1所示。

1.3仿真

BIM技術(shù)不僅可以設(shè)計(jì)建筑模型,還可以模擬水利建設(shè)項(xiàng)目的運(yùn)行過程,包括三維屏幕模擬、時(shí)間模擬、成本模擬等。施工管理人員在模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工,有效節(jié)約時(shí)間和成本。

2BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

水利工程bim技術(shù)應(yīng)用如圖2所示。

2.1施工現(xiàn)場申請規(guī)劃

基于水利工程的特點(diǎn),相關(guān)人員在施工過程中需要花費(fèi)較多的時(shí)間,可以通過在施工過程利用BIM技術(shù)建立三維模型,提高工作完成效率,為后續(xù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)必須能夠反映具體的構(gòu)建過程。在整個(gè)施工過程中,HIA結(jié)合模型對材料和設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的改進(jìn),利用這種方法使設(shè)計(jì)方案更具針對性和可操作性。另外,在規(guī)劃場地和控制施工時(shí),要結(jié)合施工的整體效果開展模型模擬工作,并以此作為后續(xù)工作的基礎(chǔ)開展相應(yīng)的材料、設(shè)備、人員配備工作。

2.2施工系統(tǒng)設(shè)計(jì)

施工前,相關(guān)人員必須對BIM模型進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在施工過程中,會有一些煩瑣的環(huán)節(jié)和步驟,因此,通過使用合適的軟件,可以最大限度地提高工作效率,保證水利工程的施工質(zhì)量,使各施工環(huán)節(jié)順利有序地進(jìn)行。此外,相關(guān)施工人員可以利用BIM技術(shù)中的建模功能,使項(xiàng)目的最終效果更加立體。結(jié)合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),初步開展模型試驗(yàn),提高水利工程最終質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3在動態(tài)充填和開挖方面

地形的動態(tài)充填和開挖過程涉及很多環(huán)節(jié)。首先,需要確定由填挖邊坡和壩基組成的設(shè)計(jì)面。其次,需要將設(shè)計(jì)曲面通過定級疊加在原始地形曲面上,得到設(shè)計(jì)曲面與原始曲面。最后,切斷設(shè)計(jì)表面的一部分沿交叉線的原始地形表面,并去除多余斜率的十字路口,表面達(dá)到完美的融合設(shè)計(jì)曲面。

2.4數(shù)字模型方面

數(shù)字地形模型(DTM)是水利水電工程的重要組成部分之一。在水利工程施工現(xiàn)場,在使用BIM技術(shù)時(shí),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體情況建立三維仿真模型,包括生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)和運(yùn)營前的準(zhǔn)備工作,可以為建筑物的布局和建造提供場所。地形表面通常用不規(guī)則三角形網(wǎng)格(TIN)表示,TIN是由分散的地形點(diǎn)按一定規(guī)律形成的不相交的三角形網(wǎng)絡(luò),通過平面接近地表可以充分顯示地形出現(xiàn)起伏。

2.5基于BIM技術(shù)的可視化模擬施工

基于二維模型本身的缺點(diǎn),在面對更復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí),由于技術(shù)的限制,無法很好地完成相應(yīng)的任務(wù)。然而,僅靠三維模型并不能獲得最準(zhǔn)確、最可靠的施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)。通過使用這種策略,可以最大限度地滿足實(shí)際需要,并根據(jù)具體情況做出改變。應(yīng)用AutoCAD和其他軟件,該項(xiàng)目將反映整體形式,可以極大地促進(jìn)員工控制建設(shè)從總體的角度來看效果。水利工程的可視化模擬施工需要依靠具體的施工模型來完成。該構(gòu)建模型主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一,數(shù)字地形模型的構(gòu)建基礎(chǔ)。在正式開始施工前,工作人員應(yīng)檢查施工現(xiàn)場的局部地形,并通過可視化模擬過程將其以3D模型的形式反映出來,以便為施工過程提供參考。第二,動態(tài)地貌的充填和開挖在工程建設(shè)中也更為重要。其主要功能是實(shí)現(xiàn)科學(xué)的地形填埋和開挖,為工程建設(shè)提供更方便的條件。第三,服務(wù)時(shí)間的延長將導(dǎo)致混凝土大壩固體形式的改變。為了解決這個(gè)問題,必須嚴(yán)格建立混凝土壩的動力模型。第四,土石方DAMS的構(gòu)建也是可視化模擬構(gòu)建的重要部分,因此必須使用BIM技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)建。

3BIM技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用研究

3.1在水利工程決策階段的應(yīng)用

初步的項(xiàng)目審批和可行性分析是水利工程決策階段的主要內(nèi)容。在水利工程初稿中,業(yè)主需要初步確定工程的功能定位和投資定位,并確保工程部、財(cái)務(wù)部、設(shè)計(jì)部和工程部充分及時(shí)的溝通。在此過程中,如果調(diào)整一個(gè)部門的數(shù)據(jù),其他部門的工作也會受到影響,項(xiàng)目決策的關(guān)鍵是一個(gè)順暢的溝通平臺。在現(xiàn)階段,BIM技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)工程信息的共享,確保部門之間信息的一致性,并使各部門能夠及時(shí)掌握項(xiàng)目的最新信息并盡快做出決策。在項(xiàng)目可行性分析中,應(yīng)明確水利工程建設(shè)的規(guī)模和規(guī)劃,并對水利工程取得的社會效益進(jìn)行分析。但是,由于缺乏準(zhǔn)確的參考圖紙,預(yù)算編制和會計(jì)工作存在較大困難,BIM技術(shù)可以更好地了解項(xiàng)目和工程材料的周圍環(huán)境,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的成本估算和利潤判斷。

3.2在水利工程設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

水利工程設(shè)計(jì)是水利工程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一,傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)主要基于CAD,而二維CAD工程圖紙是工程設(shè)計(jì)的主要形式。使用BIM技術(shù)在水利工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段可以快速構(gòu)建模型,真正了解水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的總體情況,有利于合理優(yōu)化和水利工程規(guī)劃和設(shè)計(jì)的精確定位。在水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段,容易出現(xiàn)錯誤、疏漏、碰撞等問題,原因是設(shè)計(jì)溝通平臺不統(tǒng)一,設(shè)計(jì)人員之間的溝通溝通不及時(shí)、不充分,給水利工程建設(shè)帶來安全隱患。但是在這個(gè)階段使用BIM,可以通過三維優(yōu)勢了解規(guī)劃結(jié)果,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正規(guī)劃設(shè)計(jì)中的問題,有助于消除規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的隱患。

3.3BIM技術(shù)的價(jià)值

在水利工程建設(shè)中,BIM技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的信息化。依靠二維模型來設(shè)計(jì)圖紙無法達(dá)到預(yù)期的效果,會導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)的頻繁變化,導(dǎo)致各種資源的投入和成本大幅度增加,使用三維模型可以解決上述問題。BIM技術(shù)可以在保留現(xiàn)有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用三維模型為水利工程下游地區(qū)提供真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù),可以有效地保證技術(shù)環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào),在為施工單位制定精細(xì)的施工方案和施工材料的同時(shí),減少了人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi),避免了資源的浪費(fèi)。此外,BIM數(shù)據(jù)庫的建設(shè)可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)快速收購基本項(xiàng)目信息,并比較項(xiàng)目的計(jì)劃消費(fèi)和資本成本與實(shí)際施工,準(zhǔn)確地了解水利工程的建設(shè)是否超過預(yù)算是否超過標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)的有效管理和控制。最后,三維可視化是BIM技術(shù)最直觀的特征。在整個(gè)水利工程的施工階段,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)在工程中使用的缺點(diǎn)和不足,減少水利工程施工階段出現(xiàn)誤差損失或返工的可能性,從而保證工程的優(yōu)化,促進(jìn)水利工程施工質(zhì)量的提高。

4結(jié)語

綜上所述,BIM技術(shù)作為新時(shí)代技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)有效地將三維模型應(yīng)用到水利工程的設(shè)計(jì)、施工和管理中,提高工程建設(shè)的質(zhì)量和效率。

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作者:穆君 單位:中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司