BIM技術在高樁碼頭樁基施工的應用

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摘要：隨著我國經濟與科技的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)得到了不斷發(fā)展與完善的機會，施工管理、建筑設計以及現場統(tǒng)籌等工作都融合了現代化信息技術，實現了對施工現場的有效管理，提高了施工效率，保障了施工安全性。bim技術就是當前工程建設中經常使用的一個現代化管理技術，其能夠利用計算機軟件與算法模擬項目設計以及現場施工的情況，為人們展示三維設計效果，協(xié)助管理人員實現有效施工管理。近年來，BIM技術應用范圍逐漸擴大，水利工程以及高樁碼頭建設等工程中也融合了BIM技術。文章將介紹BIM技術的概念與應用特征，分析BIM技術在高樁碼頭設計施工環(huán)節(jié)的應用難點，最后展示BIM技術在高樁碼頭樁基施工中的具體應用，以供參考。

關鍵詞：BIM技術；高樁碼頭；樁基施工；技術應用；技術難點

BIM技術以信息技術為核心實現了對施工現場的動態(tài)管理，能夠及時發(fā)現施工現場存在的安全隱患，同時還能夠對比施工計劃與實際施工進度之間的關系，提出施工調整的策略，有效保障了施工現場的安全，同時還能夠提升建筑工程的質量，值得施工單位廣泛應用。BIM技術在高樁碼頭工程中的應用能夠實現工程全生命期功能特性的數字化表達，真正落實設計施工一體化發(fā)展，保障項目進行過程中各方分工與合作的互動平衡關系，最終提高項目施工的效率。BIM技術在高樁碼頭工程中的應用是一次大膽的嘗試，也是水運工程使用BIM技術的重要實踐，人們應當總結其中的應用要點，明確技術應用規(guī)范與流程，發(fā)揮出BIM技術的應用優(yōu)勢，促進我國水運工程項目的現代化建設發(fā)展。

1BIM技術的概念與應用特征

1.1BIM技術的概念

BIM技術又被稱之為信息施工模型，在項目工程設計階段的應用能夠為其構建符合數據要求的建筑模型，而在施工管理階段則能夠通過協(xié)同管理平臺的構建實現對施工進度、施工質量以及施工安全等多方面的實時管理。BIM技術最早誕生于美國，技術內容不僅包括了項目工程的設計建設，還涵蓋了施工管理以及后期維護等。BIM技術在使用的過程中能夠將項目設計以3D的形式展現出來，同時還能夠實現設計紙質文檔的數字轉換。因此，BIM技術具有直觀性的特點，在項目工程設計階段以及施工管理階段的應用都能夠幫助設計人員解決一些平常難以解決的問題。就目前的情況來看，BIM技術在項目施工行業(yè)中的應用越來越廣泛，已經成為了一種關鍵技術，顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ軌虼龠M建筑行業(yè)、交通運輸行業(yè)等工程的現代化發(fā)展。BIM技術在工程項目管理的應用能夠實現動態(tài)信息的收集與管理，尤其是利用模擬化管理技術，還能夠實現工程項目協(xié)調管理，針對工程項目的施工進度、成本管理、安全監(jiān)管等工作發(fā)揮作用，實現動態(tài)化管理，提高項目管控的力度。另外，BIM技術的應用還能夠推進工程項目管理持續(xù)性發(fā)展。管理人員可以利用BIM技術獲取施工過程中產生的信息，并對實時信息進行分析，將其作為施工管理的依據。

1.2BIM技術的應用特征

首先是協(xié)同性應用優(yōu)勢，由于水運工程施工管理涉及多個部門的協(xié)調合作，其中包含的專業(yè)技術與學科內容也比較繁雜，屬于綜合性工程，這就需要技術人員能夠對水運工程施工設計、實施以及管理等工作的各項流程進行協(xié)調統(tǒng)一。BIM技術在施工管理中的應用能夠為各管理主體打造一個協(xié)調合作與交流溝通的平臺，設計人員與管理人員能夠通過該平臺收集開發(fā)商、水運施工等各個方面對于水運功能的要求，并根據實際建設需求開展管理工作。其次就是模擬性優(yōu)勢，傳統(tǒng)的工程設計以及施工設計一般通過繪制平面圖以及流程圖的形式開展，然而水運工程規(guī)模逐漸擴大，且在實際施工中還存在較多更改與優(yōu)化的地方，這就增加了施工設計的復雜性。BIM技術的有效應用能夠借助信息技術構建完整的碼頭港口模型，從各個細節(jié)中展示項目各流程的施工任務，同時還能夠實現細節(jié)部分的單獨修改與整體自動修正，提高施工設計的科學性與安全性。最后就是可視性特征，BIM技術的可視性優(yōu)勢主要體現在其3D建模技術上，管理人員可以將施工相關數據與參數輸入建模軟件中，這樣就能夠構建一個具有3D展示效果的工程模型，且該模型中能夠展示建筑具體的空間設計內容以及施工建設任務，促進施工管理人員與實際施工人員之間的溝通，實現信息共享，提高后期實際施工的效率。

2BIM技術在設計階段的應用難點

2.1地形地質數據收集難度較大

與普通建筑項目相比，水運工程項目的施工環(huán)境更加復雜，所需地質地形資料較多。技術人員在前期勘查工作中需要花費大量的功夫和精力才能夠獲取部分地質地形資料，這些資料是BIM技術應用開展設計工作的基礎數據，只有掌握完善的數據資料才能夠實現設計的三維化與參數化。三維地表模型數據的獲取需要專業(yè)技術人員在實地進行勘查工作，這樣才能夠保障數據源的通用性、普遍性與可拓性。準確數據支持下的三維地表模型將被使用于工程后期BIM技術的應用中，比如對填挖方的計算等，保障之后施工設計與管理工作的正常開展。

2.2參數化構建工作復雜

經過上文分析可知，BIM技術在高樁碼頭工程的應用將實現參數化的構件設計。但由于高樁碼頭工程量較多，工程規(guī)模較大，因此設計中將涉及到較多類型構件，其中部分構件還體現出復雜性的特征，還有的構件則是異形。這樣就增加了構件參數化的困難，在參數化過程中會產生大量幾何信息與非幾何信息，整個參數化過程將變得非常繁雜，一旦其中某構建參數化設置錯誤就會影響整個工程的設計施工。2.3建模后處理技術不成熟與建筑工程相比，水運行業(yè)中BIM技術的應用處于積極嘗試和起步發(fā)展的階段，因此很多施工單位在使用BIM技術的同時還會輔助利用二維圖紙與工程量清單開展設計施工，對此，技術人員應提升BIM技術應用水平，解決當前二維圖紙與工程量清單的使用問題。當前BIM技術在設計建模之后的處理技術不夠成熟，對于技術人員自身素養(yǎng)要求較高，而技術人員則應根據實際工程需求以及建設情況選擇相應的處理方式，制定出可靠的施工方案，不斷優(yōu)化BIM技術應用方案。

3BIM技術在高樁碼頭樁基施工中的應用

3.1工程概況與建設內容

3.1.1建設內容本工程位置在長江下游的某個港區(qū)，港區(qū)泊位設置如下：40000噸級通用泊位數量1個；50000噸級通用泊位數量2個；50000噸級通用散貨泊位數量1個；2000噸級通用散貨泊位數量1個；1000噸級通用散貨泊位數量1個。3.1.2結構方案碼頭的通用泊位的位置設計將靠近船卸平臺，以便為其提供貨物裝卸服務，每個泊位的設計規(guī)格為698.25m×35m。同樣依靠船裝卸平臺設計建設通用散貨泊位，每個泊位的設計規(guī)格為246.00m×30m。其中依靠船裝卸平臺的通用泊位利用3座引橋與岸邊連接，3座引橋從上游至下游的設計寬度分別為12m、15m、15m。裝卸平臺與引橋將使用高樁梁板結構，其中平臺排架之間的距離設計為8m，總數為91榀，排架的基礎施工則使用Φ1000mmPHC管樁，下游側端部和一期碼頭所相鄰的排架須使用叉樁和6根直樁，其余排架使用叉樁數量為2對，整體數量比為4∶1。本工程樁基工程量如表1所示。3.1.3沉樁方案根據PHC管樁的施工要求現將沉樁順序設計如下，技術人員需同時安排3條打樁床進行打樁，打樁方法采取階梯式方法，其中有兩條打樁船沉設1~3#泊位的碼頭樁，剩下的一條打樁船沉設6~8#泊位的碼頭樁。對于1#打樁船則先打橋樁，之后再開展碼頭平臺樁的施打，其中值得注意的是，沉樁的施工應按照從下游向上游的順序進行。對于2#打樁船則應以碼頭的中部排架為界線，按照從下游向上游的順序開展沉樁的施工。對于3#打樁船沉設6~8#的泊位碼頭樁，則應按照從上游往下游的順序開始打，最后沉設鋼管防護柱。本工程打樁船統(tǒng)計表如表2所示。3.1.4碰撞檢驗在常規(guī)碰撞檢驗工作中，技術人員將使用公式進行驗算，利用公式計算兩根樁正位之間的最小凈距離并與施工設計數據進行比對。但這樣的公式驗算方式的工作量較大，計算難度也比較大，且難以適應非理想化、非標準化情況下樁位置以及碰樁的情形。此時現代化信息技術的有效應用就能夠解決以上問題，最初技術人員可以通過CAD技術實現三維建模，并通過參數輸入的方式直接觀察碰撞現象的反應情況，但該技術在檢查和驗算相鄰兩根樁碰撞現象的時候需輸入多次命令，運行下來比較繁瑣，無法提高凈距離極端結果的效率和質量。BIM技術的融合則能夠解決以上問題，該技術軟件中的Revit軟件和Navisworks軟件能夠通過建模的方式在短時間內完成碰撞校驗，同時還能夠計算給出相鄰碰撞的最小凈距離，保障合理的間距，提高工程設計的合理性與施工的安全性。

3.2打樁過程模擬

3.2.1軟件工具Navisworks軟件是實現BIM技術的計算機軟件，其能夠有效模擬和仿真數據運行的效果，同時還能夠實現各項工程參數數據的整合與整體性校審，實現三維數據的協(xié)同。Navisworks軟件能夠實現整合模型、虛擬漫游、碰撞檢查、沖突檢測、4D/5D的施工模擬、渲染等功能，其中名為TimeLiner的功能模塊能夠實現施工進度計劃的外部導入，經過復雜的算法處理之后實現4D模擬，并將模擬結果以直觀圖像以及動畫視頻的形式輸出。3.2.2流程模擬進入流程模擬階段，技術人員首先應完成的工作是模型的處理與載入。技術人員需將與樁基模型相關的所有參數信息都輸入Revit軟件中，為了減少技術人員工作量，也可以利用二次開發(fā)的插件實現參數信息的自動化批量添加。參數添加成功之后就可以利用計算機導出“nwc”格式模型，之后再將其載入Navisworks軟件中。完成參數數據導入工作之后，技術人員需通過Project軟件錄入樁基的施打時間，之后再使用Navisworks軟件中的TimeLiner工具中的“數據源”選項卡導入Project文件，這樣軟件就能夠自動生成施工任務。緊接著技術人員再利用TimeLiner規(guī)則編輯器修改相關設置，使用“樁號”的相關屬性綁定每根樁基，落實進度安排與優(yōu)化管理。最后就是打樁模擬過程，技術人員通過“配置”選項卡調整模擬的配置信息，打樁過程則通過“模擬”選項卡完成，最終得到的模擬結果將呈現出合理的安排，同時還能夠優(yōu)化打樁的順序，之后可以根據需要實施再次模擬。

4BIM技術在高樁碼頭項目的應用成效

4.1提升設計準確性

經過以上施工模擬能夠看出，BIM技術在高樁碼頭項目施工中的應用能夠有效提高設計的準確性，當設計圖紙中某一項數據發(fā)生變化的時候其他相關數據也會自動發(fā)生調整和優(yōu)化，實現自動化同步修改，保障設計數據的合理性，減少了設計人員的工作量。另外，BIM技術的應用為設計人員提供了模型，在之后的工作中只需要輸入關鍵數據就能夠自動得到其他相關數據，整個過程的計算準確性較高，計算速度非?？欤軌驗轫椖渴┕ぬ峁┛煽康臄祿С?。

4.2實現施工動態(tài)模擬

正如前文提到的，高樁碼頭項目施工過程相對比較復雜，其涉及到各種施工構件，因此在實際施工中需要花費大量的時間和精力開展設計管理工作。BIM技術的應用則能夠實現施工過程的動態(tài)模擬，將各構件的連接施工過程以動態(tài)化的形式展示出來，讓整個施工過程變得直觀清晰，有效解決了施工尺寸不準確的問題。從這個角度來看，BIM技術的應用能夠解決當前項目管理與施工中難以避免和管理的瑕疵問題，提高高樁碼頭施工的效果，保障工程項目的安全性。

5結束語

綜上所述，BIM技術是基于信息技術的一種先進設計建模技術，技術人員將其應用于高樁碼頭樁基工程現場施工與設計工作中，發(fā)揮出BIM技術可視性、共享性的優(yōu)勢，提高工程規(guī)劃與設計的合理性，保障現場施工的安全性，實現動態(tài)化管理與實時監(jiān)控，提高工程項目的整體質量。

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作者：馬永宵 單位：南京港港務工程有限公司