港口碼頭施工BIM技術(shù)探析

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在碼頭工程中，主要應(yīng)用承臺(tái)結(jié)構(gòu)來(lái)承載上部載荷，從而可以有效地降低板樁墻所存在的側(cè)向土壓力；樁體工程建設(shè)的過(guò)程對(duì)于整個(gè)工程的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，而板樁連接質(zhì)量對(duì)碼頭工程的耐久性存在直接的影響，卸荷平臺(tái)與樁墻的連接方式也會(huì)直接導(dǎo)致其出現(xiàn)變形的問(wèn)題。因此，在港口碼頭項(xiàng)目建設(shè)施工中，需要科學(xué)合理的規(guī)定施工流程、工藝方案，嚴(yán)格控制各個(gè)施工環(huán)節(jié)，從而提升工程的質(zhì)量，而bim技術(shù)是提升碼頭工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。下面將以某港口工程為案例進(jìn)行分析，總結(jié)出BIM技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況，以期促進(jìn)我國(guó)碼頭項(xiàng)目質(zhì)量的提升。

1BIM技術(shù)概況

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，在應(yīng)用的過(guò)程中主要利用三維建筑模型實(shí)現(xiàn)施工的設(shè)備管理、工程建立以及數(shù)字化管理等過(guò)程。BIM技術(shù)與當(dāng)前所大量使用的CAD技術(shù)相比來(lái)說(shuō)，其更加先進(jìn)，模擬化程度更高，且能保障數(shù)據(jù)精確度更強(qiáng)，可以滿足當(dāng)前建筑工程事業(yè)的需要。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑工程管理能夠更好地協(xié)調(diào)處理設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位之間的關(guān)系，建立更加完善的信息化模型，實(shí)現(xiàn)建筑工程的可視化，達(dá)到精細(xì)化管理的要求。因此，BIM技術(shù)是一種非常先進(jìn)的管理措施，最終目的是提升工程的質(zhì)量、降低返工率，實(shí)現(xiàn)有效的信息化管理，使得工程可以順利完成[1]。

2BIM技術(shù)發(fā)展

BIM概念最早出現(xiàn)在30年前，起先是國(guó)外開(kāi)始研發(fā)，在學(xué)術(shù)界公布之后，被很多學(xué)者所重視，并且在近年來(lái)得到持續(xù)的研發(fā)和應(yīng)用，給建筑領(lǐng)域帶來(lái)了非常大的變化。當(dāng)前使用最為廣泛的當(dāng)屬Bentley公司的TriForma、匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD軟件。我國(guó)2002年才逐漸引入BIM理念，隨后被很多建筑企業(yè)所關(guān)注。在相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域中，我國(guó)加大力度促進(jìn)該技術(shù)發(fā)展，舉辦了多項(xiàng)比賽與培訓(xùn)活動(dòng)。Autodesk等企業(yè)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研發(fā)，了一系列軟件，上海現(xiàn)代集團(tuán)也引入了BIM技術(shù)來(lái)進(jìn)行日常管理。從國(guó)家層面來(lái)講，很多國(guó)家在制定發(fā)展規(guī)劃中，都將BIM技術(shù)列為主要發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)也注重其對(duì)于各個(gè)領(lǐng)域所產(chǎn)生的積極的影響。很多高等學(xué)校也開(kāi)始涉足該領(lǐng)域，加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)，目前我國(guó)西北工業(yè)大學(xué)電子信息工程實(shí)驗(yàn)室中就有其他研發(fā)單位掛靠的研發(fā)機(jī)構(gòu)，主要從事虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真以及制造方面的技術(shù)[2]。BIM技術(shù)的逐步成熟，必然會(huì)成為未來(lái)建筑領(lǐng)域發(fā)展所必不可少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，改善行業(yè)現(xiàn)狀，時(shí)不我待。

3港口碼頭施工模擬BIM技術(shù)應(yīng)用分析

3.1案例簡(jiǎn)介

某港口工程項(xiàng)目地處我國(guó)的沿海地帶，是當(dāng)?shù)刂匾母劭谠O(shè)施。該項(xiàng)目主要包含了如下幾方面內(nèi)容：①預(yù)制構(gòu)件，臨時(shí)建設(shè)工程以及場(chǎng)地；②建立臨時(shí)裝卸碼頭以及臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆罚虎劢⑴R時(shí)出運(yùn)碼頭，確保各個(gè)碼頭功能能夠達(dá)到要求；④疏浚工作，將港航道、防波堤、調(diào)頭區(qū)以及各個(gè)護(hù)岸、地基等部分進(jìn)行疏浚處理；⑤碼頭基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，其中包含了碼頭后方70m范圍內(nèi)層面的鋪設(shè)以及各個(gè)部分管線的施工[3]。

3.2板樁施工

碼頭的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用板樁碼頭的形式來(lái)進(jìn)行。前墻主要應(yīng)用的是H+AZ型組合板樁，其中的H樁主樁設(shè)定的高度要超過(guò)-32.5m，在開(kāi)始前樁施工之前，應(yīng)該對(duì)于樁基部分來(lái)進(jìn)行動(dòng)力和靜力的測(cè)試，以確保結(jié)構(gòu)的深度與樁基承載性能達(dá)到規(guī)定的要求；采用AZ板樁為錨樁；碼頭上部結(jié)構(gòu)部分主要設(shè)計(jì)為軌道梁與胸墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用的是混凝土樁體形式。在灌注施工之前應(yīng)該先實(shí)施試樁，然后開(kāi)始靜載壓力試驗(yàn)，并組織技術(shù)人員對(duì)于試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，準(zhǔn)確測(cè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在保證其試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后才能開(kāi)始正常施工。

3.3構(gòu)件命名與模型劃分

根據(jù)背景港口碼頭的主要特性和工程需要，劃分為4個(gè)工作集，在工程開(kāi)始之前根據(jù)施工區(qū)域的不同來(lái)進(jìn)行命名，其主要分為正式碼頭、出運(yùn)碼頭、防波堤與輔助設(shè)施等。在具體操作的過(guò)程中，根據(jù)建筑模型的種類和等級(jí)來(lái)進(jìn)行命名，同時(shí)要結(jié)合主要的構(gòu)造與項(xiàng)目名稱的升序方式建立模型編碼集，以便在系統(tǒng)中進(jìn)行檢索和應(yīng)用，提高工作效率和準(zhǔn)確度。

3.4BIM模型應(yīng)用效果

根據(jù)BIM建模技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，應(yīng)該充分考慮到碼頭的具體情況。在使用BIM技術(shù)進(jìn)行施工以及板樁模型建立的過(guò)程中，主要分成如下幾個(gè)部分：

（1）地面模型。該模型的建立基礎(chǔ)就是碼頭的各個(gè)數(shù)據(jù)信息，將所有的數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)紸utodeskCivil3D內(nèi)就能夠在系統(tǒng)中建立全面的地形曲面，然后就是依據(jù)沉箱、港池與設(shè)計(jì)標(biāo)高的尺寸來(lái)進(jìn)行開(kāi)挖施工，從而達(dá)到工程設(shè)計(jì)方案所要求的曲面形式，同時(shí)還應(yīng)該準(zhǔn)確地確定工程的斷面圖與開(kāi)挖施工量數(shù)據(jù)。

（2）進(jìn)場(chǎng)道路、碼頭結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施模型。通過(guò)使用AutodeskInventor及AutodeskRrvit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)附件的構(gòu)件和使用，其中包含了沉箱、承臺(tái)以及其他關(guān)鍵部分。在進(jìn)行構(gòu)件部分建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)該將所有部件的非幾何信息全部都輸入到系統(tǒng)中，此時(shí)應(yīng)該保證數(shù)據(jù)的格式達(dá)到統(tǒng)一性，以便后續(xù)系統(tǒng)的應(yīng)用順利進(jìn)行。構(gòu)件名稱的確定要按照操作規(guī)范來(lái)進(jìn)行，這樣可以使得工程的各個(gè)關(guān)聯(lián)方能夠及時(shí)根據(jù)本次項(xiàng)目實(shí)施的進(jìn)度計(jì)劃來(lái)開(kāi)展各項(xiàng)工作。在構(gòu)件命名的過(guò)程中，應(yīng)該確保與PDF圖紙上的名稱是相同的，還需要根據(jù)圖紙參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)能夠使得該構(gòu)件的命名具備唯一性，方便后續(xù)隨時(shí)調(diào)用。在模型色彩搭配方面，應(yīng)該考慮到構(gòu)件自身的主要特性，同時(shí)還應(yīng)該從表現(xiàn)能力和展示效果的角度出發(fā)，防止出現(xiàn)配色信息缺失的現(xiàn)象，要能夠滿足各個(gè)環(huán)節(jié)的使用。

（3）總圖集成。將已經(jīng)制作完成的地面模型直接導(dǎo)入到AutodeskInfrastructureModeler中，然后再利用三維模型進(jìn)行全面化拼裝，并且需要準(zhǔn)確地繪制海面、山脈、建筑等關(guān)鍵組成內(nèi)容。利用三維集成的方式展現(xiàn)出更加清晰的效果，設(shè)計(jì)人員也可以更加清晰地掌握其包含的內(nèi)容，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，并且可以立即開(kāi)始整改，有效幫助技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，使得設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)與合理[4]。

（4）模型檢查。利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維模型的建設(shè)之后，此時(shí)應(yīng)該將其導(dǎo)入到AutodeskNavisworks中進(jìn)行性能檢測(cè)，要將其實(shí)際表現(xiàn)的效果能夠清晰地反映出來(lái)。利用碰撞檢查的方法來(lái)明確結(jié)構(gòu)部件的標(biāo)高以及位置，進(jìn)行必要的項(xiàng)目檢查，以確保構(gòu)件的各個(gè)部分的尺寸精度都達(dá)到了要求。對(duì)于模型實(shí)施必要的碰撞檢查，設(shè)計(jì)人員能夠更加清晰地了解設(shè)計(jì)整體內(nèi)容，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的缺陷和不足之處，使得各個(gè)技術(shù)參數(shù)更具完整性。

（5）可視化交底及管理。可視化就是更加清晰地展現(xiàn)在使用者面前，這方面對(duì)于工程領(lǐng)域來(lái)說(shuō)有著非常大的作用。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用的是施工圖紙，其無(wú)法從整體上了解工程的設(shè)計(jì)方案，各個(gè)構(gòu)件信息也只是通過(guò)圖紙上的線條來(lái)反映，最終的效果呈現(xiàn)只能是設(shè)計(jì)人員通過(guò)經(jīng)驗(yàn)在腦海中展現(xiàn)出來(lái)。這種方式僅僅可以使用在一些簡(jiǎn)單化的工程結(jié)構(gòu)方面，如果是構(gòu)件數(shù)量比較多、復(fù)雜性較高的建筑工程則并不適用，因?yàn)槿说慕?jīng)驗(yàn)受限、腦力也受限。為了能夠更好地提升工程的質(zhì)量，就應(yīng)該充分利用BIM技術(shù)這一可視化的優(yōu)勢(shì)，利用三維模型的方式來(lái)將真實(shí)物體的形式展現(xiàn)在人們面前，更加的直觀和形象[5]。模型建立完成之后，應(yīng)該組織工程相關(guān)人員進(jìn)行可視化交底，此時(shí)應(yīng)該將與工程所關(guān)聯(lián)的任何線條都要顯示出來(lái)，以幫助各個(gè)專業(yè)的施工人員更加清晰地了解設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，避免出現(xiàn)遺漏、錯(cuò)誤等情況，消除因?yàn)檎J(rèn)知錯(cuò)誤而導(dǎo)致的偏差問(wèn)題，促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的提升。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要從BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，深入探討了港口碼頭的工程建設(shè)當(dāng)中使用BIM技術(shù)所存在的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)實(shí)際案例的比對(duì)分析，利用該技術(shù)能夠更加清晰地反映出設(shè)計(jì)方案，以更加形象的方式展示出來(lái)，幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，采取必要的整改措施，從而可以在更大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，積極促進(jìn)我國(guó)建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

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[3]吳遵奇,段昶,黃睿奕等.BIM技術(shù)在復(fù)雜碼頭結(jié)構(gòu)施工可視化進(jìn)度管理中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè),2017,(7).267.

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作者:張峰 單位:中國(guó)鐵建港航局集團(tuán)有限公司