基于BIM的数字化施工技术在航道工程中的研究与应用

基于BIM的数字化施工技术在航道工程
中的研究与应用
摘要：改革后，我国的科学技术水平随着社会发展不断进步。

近年来，数字化技术成为企业转型发展的重要技术力量，建筑信息模型（BIM）技术的应用在数字化管理过程中起到了数据连接与互通的作用，同时也给项目建造过程带来了技术实施管理模式变革。

关键词：BIM技术；信息模型；数字化施工技术；无人船测量；智慧管理
引言
建筑信息模型（BIM，BuildingInformationModeling）的概念是基于三维数字技术并集成建筑工程项目各类信息的工程基础模型，可从根本上解决工程建设生命周期各阶段，包括规划、设计、施工、运维等各阶段的信息“孤岛”问题。

1、BIM应用在航道整治工程中出现的问题
目前，BIM技术平台作为一种商品，在市场上有较高的热度。

但是这些BIM 平台在最初研发的过程中并非专门针对航道整治工程，因此，在航道整治工程中不能直接将市场上的BIM平台拿来使用，需要配备相应的工具，并且要遵循一定的使用方法，这就需要本地化的样本文件以及相应模型库，但是这两项工具都十分短缺。

同时，航道整治工程不同于一般的建筑工程，因此，直接将其他工程中对BIM技术应用的方法照搬过来必然会产生水土不服的现象，延误工程的进行。

2、BIM+数字化施工技术应用
2.1模型深化与工程量统计
2.1.1船闸结构模型深化
将BIM模型与施工图纸进行对比分析，对图纸抽象节点进行模拟深化，提出
包括船闸闸室钢护角与钢筋节点、上下闸首结构位置、钢板护面、闸室墙预埋件、船闸金属结构等位置深化及合理化建议26条，辅助现场技术人员提高图纸会审
效率，并利用BIM模型，分析施工实施要点，对现场工人进行三维技术交底。

2.1.2基于BIM的主体结构计算复核
基于Revit建立深化后的数字化算量模型，按照构件编码进行工程部位及材
质筛选，对上下闸首、闸室及导航靠船结构尺寸、体积、混凝土强度等进行分类
统计，辅助项目进行清单工程量复核，有利于项目决策及成本控制。

2.1.3基于模型的土方量计算
根据现场实际测量的地形数据，建立城市三维（civilthree-dimension,
Civil 3D）的地形曲面、道堤防道路模型，通过软件生成断面图，结合现场测量
数据，利用Civil 3D“点编组”功能建立地形曲面，在地形曲面上利用模型放坡
功能建立引航道基坑模型，然后用体积工具计算引航道基坑的填方及挖方量，与
传统断面法及网格法比较，极大的提高现场计算的效率及准确性。

此外，借用土
方平衡功能可计算填挖方平衡时的基坑开挖深度。

2.2整治建筑物模型构建
如前所述，包含筑坝、护岸、护滩与护底等在内的整治建筑物，其最主要的
特点在于和河道地形之间有密切关联，在不同的整治区域当中，或不同整治方案
对应的整治建筑物，其形状与高程均完全不同。

由于受到上游水流冲击等因素的
影响，河道地形始终处于动态，在不同时期实测得到的地形数据可能完全不同，
所以在工程设计中参考的地面模型必须及时更新，同时该模型还要与地面模型发
生的变化良好适应。

针对不同建筑物类型，需要用到不同的建模技术。

对于护
滩与护底，它主要包含以下两部分:其一，土工织物排体;其二，排边(上)抛石。

若按照压载形式可将软排体分成以下几种:散抛压载、系结压载与沙被软排体。

在进行软排体建模时，其表达方式以三维曲面为主，也可采用三维实体对象进行
表达。

其中，三维曲面对象可以反映出排体各项参数特征，使模型的创建具有更
高效率，同时也能为模型修改及维护提供更多便利;而三维实体对象具有更高的
真实度，能为之后三维可视化目标的实现创造良好条件。

在实际情况中要根据技术实际发展情况选择适宜的表达方法，必要时可以采用两种方法联合表达。

而排边抛石主要采用三维实体进行表达，能快速标示出包含体积、位置与高程等在内的各项特征。

不同于软排体模型，排边抛石建模可直接按照道路模型方式进行。

对于筑坝结构物，主要包含以下三部分:坝头、坝身与坝根。

其中，坝头平面一般采用圆滑曲线，坡度一般为1∶2．5～1∶5．0，以坝头受水流的作用影响为依据，在与坝头相距5～15m的区域内对坝体实施加宽;坝身采用梯形断面，而坝根主要为喇叭形接岸。

在建模过程中，需要针对不同的部分分别实施。

坝头模型与坝根模型都能通过曲面围成实体来构建。

曲面分上、下两部分，其中，上部曲面以放坡基准线为依据，按照放坡规则采用放坡的方法生成，而下部曲面一般采用地形曲面。

整个坝身模型可理解为横截面沿坝轴线通过扫掠而成，与之前提到的排边抛石模型相同，该模型也能直接按照道路模型方式构建。

对于护岸模型，其断面形式一般为斜坡式，由以下几部分组成:护底、护坡与护脚，其中，护坡包括水上、水下两部分，对于水上护坡，除护面、护肩外，还包括反滤层与枯水平台。

将护岸模型建成后，应能反映出不同部分的具体结构组成与构造特征，并能便于工程量计算统计、施工图设计和现场施工模拟。

护岸模型构建方法与坝身建模基本相同，但要尽量简化整个建模过程，并注意防止多次建模。

当需要对设计方案进行调整，或对设计参数进行修改，或多地形数据进行更新时，要重视并做好模型更新维护。

由于模型具有参数化特点，所以如果在模型创建时发生修改，则需要修改并更新具体的目标参数。

2.3以BIM+GIS为基础的航道整治物维护管理技术
在航道整治工程中，BIM技术得到越来与广泛的应用，尤其是当下的航道工程维修工作，已经与BIM技术密切联系在一起。

在航道整治工作中，目前集成应用了BIM技术以及GIS技术，这两项技术的应用可以大幅提升大型或者长期的区域项目的管理能力。

BIM技术主要应用在单一的建筑中，而借助GIS技术可以扩展BIM技术的应用范围，将其扩展到航道整治这种区域性的工程项目上。

在航道整治工程中，集成应用这两种技术，可以集成大型的模型与场景的数据，进而实现多管理，包括利用BIM技术的精细化管理，以及GIS技术的宏观层面的管理。

目前，大部分GIS系统都有相应的插件，用于支持BIM模型，同时，在现有的
BIM平台中，也有相应的插件，可以支持GIS平台，在两种技术的结合下，集成甚至可以达到数据级。

GIS平台可以支撑海量的数据，在航道整治工程中可以将BIM数据导入到GIS平台中，方便工程的进行。

结语
数字化施工技术对于工程项目生产和施工过程的组织能力提升起到至关重要的作用，在实现过程中需要采集或创建大量信息去集成管理，以BIM技术为基础的数字化应用，能够解决之前项目管理中的很多难题，推进企业转型升级。

但在数字模型建立过程中，需要多种软件交替工作，操作过程较为繁杂，数据标准体系仍不够完善，且信息采集与储存过程存在效率低下等问题，导致自动化应用程度仍有不足。

今后，国家应加大对于数字化技术的研发与支持，在航道枢纽工程的设计、生产、施工和交付过程中引入数字化技术，充分发挥BIM+数字化技术的优势，提升大型航道项目的智慧管控能力，同时能够为航道工程的低碳运维奠定坚实的基础。

参考文献
[1]刘莉,李国杰,乔伟刚.基于Civil3D的三维地质建模方法及应用[J].水运工程,2018(8):140-144.
[2]王伟,杨志.BIM技术在内河航道设计中的应用[J].水运工
程,2019(7):193-197,236.。