水电项目施工期BIM执行计划及应用.pdf

水利水电工程设计2023年第42 卷第3期DWRHE19水电项目施工期BIM执行计划及应用刘文志张钦威摘要建筑信息模型（BIM)是指将实际建筑设施转化成物理和功能性的数字。为了能够成功实施BIM，项目团队必须制定一份详细的实施计划并且严格执行这份计划。通过跟踪这些计划可以很好地解决水电工程项目建设过程中存在的工程量大、工程信息结构复杂、工程建设人员间的信息沟通壁垒等诸多问题，从而达到减少不必要返工、获取最大的利益等目的。通过宁海抽蓄电站地下厂房机电安装项目，详细叙述BIM在水电项目中的应用以及对水电项目施工的意义，并提出水电项目BIM实施的组织架构与各方配合实施方式。关键词BIM应用施工指导设备安装中图分类号TV51文献标识码B文章编号1007-6980(2023)03-0019-031工程概况某抽水蓄能电站位于浙江省宁海县城东北面大佳何镇境内，上水库位于茶山林场穹隆的中心部位，下水库位于大佳何镇涨坑村。电站为I等大（1)型工程，其主要建筑物按1级建筑物设计。电站装机容量140 0 MW（4x 35 0 M W），多年平均发电量14亿kWh。首台机组计划于2 0 2 4年6 月底并网发电。2 0 2 5 年5 月底全部机组投产发电。该抽水蓄能电站在设计阶段采用三维设计，生成的专业模型可以与其他专业互相引用，协同配合，给各专业的错漏碰缺检查带来极大的便利。形成的三维模型也便于施工期间的沟通交流，起了一定的施工指导作用。为更有效地进行施工管理和指导，所以将BIM技术应用到施工阶段。在机电安装工程中融合BIM技术进行必要的指导，可以有效实现多者的协同合作、共同管理，最终实现建筑机电安装工程施工有序、有效地展开。结合宁海电站项目特点，在机电安装方面进行BIM应用项目包括4D应用（进度管控）、5 D应用（资源管控）、大型设备安装模拟、电缆敷设施工指导工具开发等内容。其中4D应用（进度管控）、5 D应用（资源管控)基于Synchro平台完成现场的进度和资源管控工作。BIM中4D、5 D 应用流程如图1所示。2BIM中的4D应用2.14D的概念BIM中的4D是指将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D(3D+Time)模型中，然后直观、精确地反映整个项目的施工过程。4D施工进度模拟可以在项目建造过程中合理制定施工计划，以动态的形建立工程BIM模型BIM模型构件属性信息导出编制施工计划，制4D编码根据工程预算清单,编制5 D编码根据施工计划进行模型切分，赋予模型赋予模型5 D属性4D属性利用施工仿真软件利用施工仿真软件进行施工计划进展进行施工预算成本4D模拟5D模拟根据材料实际采购根据实际施工情况，信息，编制工程结算完善施工计划清单利用施工仿真软件利用施工仿真软件进行施工计划与实进行施工预算与结际进度4D对比分析算成本5 D对比分析图1BIM中4D、5 D 应用流程图式精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制。2.24D应用的过程根据项目特点，将BIM的应用过程分为3个阶段：应用准备阶段、应用计划阶段、现场控制阶段。2.2.14D应用准备阶段应用准备阶段主要是模型与基准计划的准备，在这个阶段完成BIM模型的导人，并将模型与基准计划进行编码和关联，实现前期的准备工作。2.2.24D应用计划阶段在应用计划阶段，主要完成进度细化和优化，DWRHE2023年第42 卷第3期水利水电工程设计20.进行四维空间静态和动态分析及冲突解决。提前查找和报告在工程项目中不同专业结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等)空间上的冲突。通过BIM模型对施工阶段的构件和管线、建筑与结构、结构与管线等进行碰撞检查、施工模拟等优化设计，对施工中机械位置、物料摆放进行合理规划，在施工前尽早地发现未来将会面对的问题及矛盾，寻找出施工中不合理的地方及时进行调整，或者商讨出最佳施工方案与解决办法，降低传统的错、漏、碰、缺等现象的出现2.2.3现场控制阶段现场控制阶段作为4D应用核心，是对任务变更、模型变更、调度管理、进度控制等的管理。在此应用流程中，模型变更贯穿整个施工过程，进度贯穿计划阶段和现场控制阶段。通过这种送代式贯穿管理，最终实现质量、进度、成本的控制，以确保施工按照计划实施，进而达到应用目的。在应用过程中，机组安装通过Synchro4D施工模拟软件开展施工过程中的进度跟踪对比、进度调整，可定期（周期按需）导出成果。3BIM中的5 D应用BIM中的5 D应用是在资源与4D应用的任务挂接基础上，进行资源管控。通过拖拽，方便将模型对象（资源）分配到任务，根据模型和任务属性或用户定义字段匹配规则，自动匹配，使用3D路径来显示整个现场的设备和材料移动，实现跟踪资源状态和实际资源使用情况。根据进度模拟的结果，可以自动得出下一个施工周期内所需的材料设备（油、气、水等辅助系统设备及管路，电缆桥架，通风空调系统设备及管路等）。减少以往工程人因统计出现偏差影响工程进度等问题。该应用实现进度及资源使用预演，进行实时审核，支持与项目参与方在软件中进行查看，或者导出视频进行共享，在会议商讨中应用。4大型设备安装模拟设备安装过程中利用机电设备模型和实际施工三维场景结合进行施工过程模拟、设计和优化施工方案。实现对电站机组大件运输吊装方案的仿真模拟，提供基于BIM模型的危险点提醒及安全预案。如顶盖吊装方案模拟主要内容包括：顶盖吊装过程路径展示、顶盖重量展示、钢丝绳规格展示、吊装过程中危险区域的显示、关键控制点提醒、吊装过程中指挥人员及安全人员的站位及移动路径展示等 2 。如图2 所示，对定转子、分瓣顶盖、进水阀、GCB等关键大型设备的安装施工方案进行仿真和优化。图2设备吊装模拟效果示意图通过BIM技术的大型设备安装模拟，分析多种施工方案在资源配置、实施环境等条件影响下的模拟安装，科学合理的选择最优或适用的施工进度方案。在设备厂家三维模型资料的基础上，基于BIM虚拟建造，将安装施工人员从复杂抽象的图形、表格和文字中解放出来，以形象的三维模型、视频动画作为项目的信息载体，方便了工程项目建设各阶段、各专业中相关人员的沟通和交流，减少了建设项目因为信息过载或者信息流失而带来的损失，提高了从业者的工作效率以及现场施工效率和施工安全性35电缆敷设施工指导为明确设计意图，便于与建设单位协商设计方案，指导施工单位快速、准确、合理地实施具体的电缆敷设工作，现阶段电气专业正主导进行电缆敷设软件的开发应用 4。实现三维电缆敷设软件的路径虚拟功能，可以清晰看到电缆敷设的走向，自动敷设出最优的路径，设计人员不必到现场就可以看到电缆敷设是否满足设计要求。如图3所示。图3电缆桥架四通连接处电缆模型实现三维敷设软件的查询功能，可以方便地查找出电缆桥架上任意点的电缆界面，也可以反向查询电缆的经过点，使设计及相关人员详细地了解电缆的走向。利用电缆敷设截面的成果，开发电缆敷设施工指导工具，如图4所示。实现在现场桥架关键点两水优先系统治理空间均衡节2023-05-28（收稿日期21水电项目施工期BIM执计划及应用刘文志等设置二维码，现场通过手持终端扫描二维码可查询该点的电缆正确敷设及走向说明。该工具还具有电缆敷设校验功能，便于人工查验及时发现错误安装问题。-4/GroupedHoleLevel:10kV出线柜模型编码:No004设备名称：Equip004图4不同敷设方式的电缆模型建模（埋管与桥架的路径联通）电缆敷设软件还具有强大的修改功能，可根据现场的具体情况修改电缆走向，并将结果同步给电缆敷设施工指导工具，形成正向反馈。6BIM应用中的项目组织机构设置该电站机电安装BIM应用具有高度数据互用性的数字技术，推动施工建造从传统的二维规划、孤立的工作流演变为多参与方（包括业主、设计、监理、施工、设备材料供应商等)之间高度协作、高效可视化规划和虚拟设计和施工项目管理流程 5 。各方协作内容如下：（1）业主方进行BIM相关工作的协调管控、成果审查；（2）设计方提供三维设计成果并配合其相关工作；（3）监理方进行BIM相关工作的协调、成果审查；（4）设备厂商方提供设备三维模型、拆装仿真成果并配合其相关工作；（5）施工方提供施工进度计划、施工方案并配合其相关工作；（6）BI M 咨询方进行进度模拟、资源分析等BIM相关工作内容。岗位职责划分见表1。表中BIM的4D实施过程中需要将P6成果和BIM模型通过4D编码进行关联，使用Synchro平台做施工模拟，可直接通过软件导入P6计划。表1岗位职责划分岗位人员职责项目经理项目总负责人、统筹项目管理设总技术总负责，质量与进度把控计划工程师收集资料、编制P6计划收集资料、模型深化、4D编码、4D模BIM工程师拟、5 D编码、5 D模拟各专业设计人员提供专业支持、配合提供资料、深化设计7结语一般来说，水电项目工程量大、信息复杂、技术性强、人员构成复杂、施工周期长，从而导致项目在推进的过程中很难实现信息统一，设计人员间存在信息壁垒，设计内容经常出现碰撞且不容易察觉，导致返工延缓工期造成资源浪费。此外，传统的水电项目建设过程中，制定的施工计划往往是根据以往的施工经验进行制定，虽然在宏观上有一个较好的把握，但是在某项具体任务的把握存在不足，无法很好地预见存在的问题。相反，BIM技术的计划性与预知性可以很好地帮助水电项目在设计阶段就能发现很多问题，从而减少返工量、提高生产效率、缩短施工周期。因此，将BIM技术合理地运用在水电项目的施工周期中有较高意义。参考文献1郭顺祥.BIM技术在机电安装工程中的应用 J.施工技术,2 0 17,46(6):42-45.2孙正华,徐林,况渊,等.BIM技术在某大型国际水电项目中的运用.水利规划与设计,2 0 2 0(9):12 8-133.3郭红领,潘在怡.BIM辅助施工管理的模式及流程 J.清华大学学报（自然科学版),2 0 17,5 7(10)：10 7 6-10 8 2.4左传文.BIM技术在广州地铁六号线变配电所电缆敷设中的应用研究 J.土木建筑工程信息技术,2 0 18,10(1):5 5-5 9.5孙保磊,付海峰.建设方驱动模式的BIM实施全生命周期管理及目标评价方法研究 J.施工技术，2 0 14,433):6 7-7 1.作者简介刘文志男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222张钦崴男助理工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222