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大坝工程投标阶段BIM技术策划与实施要点研究
来源:技术部 作者:隗收 郭廷凯 李宗伟 摄影作者:刘文星 时间:2021年8月2日 文字大小:【      

【摘 要】依托金沙江上游拉哇水电站大坝工程,研究在混凝土面板堆石坝工程投标阶段应用BIM技术,分阶段实施3D、4D、5D应用,实现投标技术方案的仿真模拟与三维配图、视频演示,为工程量速算提供单元化BIM模型依据,为对接项目全生命周期智能化管理奠定基础。

【关键词】建筑信息模型  堆石坝  投标  实施路径  智能化建设  仿真演示

1 BIM技术实施目标

拉哇水电站位于金沙江上游,为一等大(1)型工程,水库总库容为24.67亿立方米,总装机容量2000兆瓦。枢纽采用混凝土面板堆石坝,最大坝高239米 。工程施工在必英沟和曲引朗沟布置弃渣场及中转料场。该工程于2021年4月招标,发包人拟引进数字化智能化建设管理系统,要求承建单位在工程建设期间采用该系统进行项目施工管理,配置相关数字化智能化配套设备设施,开展重点项目的施工BIM模型创建,实施项目数字化与智能化管控。2021年6月,我公司中标拉哇水电站大坝工程。

为在本工程投标阶段响应发包人智能建造专项管理要求,并为我公司在本工程中组织应用BIM技术做好初步策划,需通过系统的BIM建模与协同管理平台应用,实现基于3D碰撞、4D仿真的投标技术方案检查、优化与多媒体演示,为施工管理全面应用发包人引进开发的数字化智能化建设管理系统提供BIM基础模型与深化应用功能对接。

在本项目应用BIM技术,旨在全面开展工程施工阶段的信息模型创建、模型深化、成果输出及现场应用,利用BIM技术辅助决策,增强施工管控,提升管理效能。在充分结合数字化智能化施工管理系统应用的同时,为建设项目对接“智慧运营”管理平台奠定基础。

2 BIM技术应用点分析

针对本工程工区多、线路长的特点,全面应用BIM技术,能够模拟施工预演,辅助现场施工及管理,为工程施工的安全、质量和进度提供数字化保障。全生命周期的BIM技术应用,还将贯穿智慧工地、智慧运营等系统的运行,为建设项目提供全方位的三维模型支持。综合考虑本项目的实施模式和项目施工的内容与特点,以及BIM软件和相关应用平台的结合程度,本工程BIM技术的主要应用点如下:

(1)三维建模与出图。依据设计方案建立本项目坝区、料场、加工系统、营地和道路等BIM模型库,利用无人机对重要的工程施工区域进行倾斜摄影后经软件处理形成高精度地形模型,并通过工程三维设计模型与施工机械模型的配合实现三维出图。倾斜摄影实景建模技术,可基于点云自动提取横纵断面,并可叠加多期数据进行计算、对比和分析。

(2)施工平面布置方案设计与优化。在水电站工程三维地形实景建模的基础上,进行施工总平面布置和料场、营地、生产系统等各工区及其分期道路的精细化平面布置方案建模与仿真检测,辅助优化工程施工平面布置方案。

(3)碰撞检测与施工方案优化。通过碰撞检测降低施工潜在风险,利用方案预演对施工方案前后工序施工中各部件空间位置进行检测,及时发现施工存在的空间位置上的设计缺陷,在施工前及时进行施工组织设计方案和安全专项方案、施工技术方案的优化调整。

(4)进度计划合理性分析。利用BIM技术进行施工模拟,验证进度计划的合理性,从而优化进度,节省工期。

(5)现场技术交底。应用BIM技术实现对重难点施工方案进行三维可视化交底,利用工程设计结构和施工机械设备的工序流程演示动画,让操作流程变得直观。同时指导规范化施工流程操作,降低施工专业壁垒,提高沟通、交底效率。

(6)物料管控。通过项目信息共享平台,实现各部门快速获取相关数据,替代部分依靠手动获取模型工程量的工作,尤其对本工程的坝料开采、掺配和上坝运输全过程数字化管控,能够显著提高工作效率;且通过快速提量,及时对材料计划进行校核,进行限额领料,从源头对物料消耗进行把控。

(7)云端存储与信息共享。实现项目资料云端存储,便于资料的统一管理及便捷获取,并基于资料对项目不同成员设置不同的权限等级。有效对接智慧运营等管理平台,实现BIM模型的全生命周期应用。

3 BIM工作阶段划分与实施要点

在工程投标阶段,BIM工作需根据投标技术文件及商务文件编制与评审的节点,科学划分工作阶段,明确责任人和节点目标,根据工作量、成果要求和个人特长,在每个阶段重新编组BIM专业人员,实现任务之间有序的对接和搭接,以避免无确定依据的作业导致返工,提高工作效率,确保成果质量。

经研究,本工程投标期BIM技术工作分为五个阶段,即地形踏勘建模、2D图纸翻模、3D模型细化、4D仿真演示与5D方案制定,主线任务总时长30天。阶段划分及各阶段投入情况、工作依据和成果形式见表1。

表1 投标期BIM技术工作阶段划分情况

3.1地形踏勘建模

结合发包人组织的工程现场踏勘,采用无人机航拍完成倾斜摄影,据以进行三维地形建模,同时对比研究等高线翻模等方法建立三维地形模型的可行性。该工作环节由掌握BIM技术的测绘专业人员在工程现场落实,与2D图纸翻模人员同步作业。拉哇电站地形实景建模工作界面见图1。

图1 基于倾斜摄影技术的水电站地形实景建模

3.2 2D图纸翻模

对招标文件图纸中的结构图建模,为相关章节提供三维模型,部分模型做后续深化应用。针对本工程确定的翻模对象主要包括坝体、面板、趾板、上下游围堰、止水系统、导流隧洞及闸门闸室等水工结构。坝址段水工建筑物BIM建模过程见图2。

图2 坝址段水工建筑物BIM建模

3.3 3D模型细化

本阶段工作内容主要包括形体模型单元化、平面布置图建模和工艺图建模。对需做4D演示的工程实体,按投标技术方案相关章节的分区分块分层分段方案做单元化;按投标技术文件相关章节的平面布置及施工组织设计方案,建立三维模型,用做标书插图,部分用于4D演示;针对典型施工工艺,建模并进行场景渲染,根据工艺主要环节截图展示。

针对本工程的施工重点与难点,3D模型细化的重点诠释施工技术方案的合理性,包括基坑湖相沉积层开挖运输、围堰填筑及防渗体系施工、料场开采及道路规划、大坝填筑土石方调配等方案的具体内容。在本阶段,BIM工作成果还能为投标商务文件的编制快捷提取精准的工程量数据。坝体的单元化BIM模型见图3。

图3 大坝BIM模型单元化及工程量速算

3.4 4D仿真演示

经整合模型、编辑工期,生成4D仿真演示视频,综合验证施工方案合理性,为方案优化提供依据;并对工艺图、结构图、平面布置图进行分段渲染制作,组织确定总方案演示视频的脚本。坝区施工进度模拟工况见图4。

图4 大坝工程施工进度4D模拟

3.5 5D方案制定

对本次建模的工艺图、结构图、平面布置图等成果进行视效编辑,作为智能建造方案插图,写入智能建造技术章节。同时编辑形成本工程投标技术方案演示视频。经BIM技术优化的必英沟料场道路规划方案见图5。

对接发包人指定的拉哇水电站数字化智能化建设管理系统,BIM技术在本项目中的实施受本项目部智能建造领导小组的领导和数字智能化办公室的管理,成立BIM实施小组,按标准项目BIM实施流程落实具体工作。BI技术项目实施过程管理要点包括:

(1)项目BIM应用计划以项目现场实际进度计划为依据,以确保BIM应用的落地及价值发挥。

(2)按照发包人的统一要求,执行BIM成果技术要求和BIM数据对象编码要求,确保标准化建模,便于建设期模型信息交流及竣工验收资料移交的后续应用。

(3)合理安排建模计划,并进行任务分配;建模过程中严格按照建模计划执行并对计划落实情况进行跟踪,过程中加强模型质量校核,建模后按照统一要求进行分类并进行交付。

(4)模型交付后进行BIM数据集成的准备工作,包括权限分配和账号申请、收集商务数据、进度计划、分区图等。

(5)数据集成过程制定计划,并将成本数据、进度信息、流水段切分等任务落实到具体责任人。

图5 基于BIM的必英沟料场道路规划

4 结束语

BIM技术能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中,便于工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息,以协调施工中的人力物力投入,从而降低工程成本,保障质量与工期。

在混凝土面板堆石坝工程的投标阶段,BIM技术应用的目标任务及应用点解析、工作阶段划分与人员分组分工、成果验收及辅助优化投标技术方案等工作内容的科学规划与有效实施,能够为对接项目全生命周期智能化管理奠定扎实的基础,为中标后的项目管理数字化智能化工作发挥示范作用。

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