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【摘 要】依托金沙江上游拉哇水電站大壩工程，研究在混凝土面板堆石壩工程投標階段應用BIM技術，分階段實施3D、4D、5D應用，實現投標技術方案的仿真模擬與三維配圖、視頻演示，為工程量速算提供單元化BIM模型依據，為對接項目全生命周期智能化管理奠定基礎。

【關鍵詞】建筑信息模型  堆石壩  投標  實施路徑  智能化建設  仿真演示

1 BIM技術實施目標

拉哇水電站位于金沙江上游，為一等大(1)型工程，水庫總庫容為24.67億立方米，總裝機容量2000兆瓦。樞紐采用混凝土面板堆石壩，最大壩高239米 。工程施工在必英溝和曲引朗溝布置棄渣場及中轉料場。該工程于2021年4月招標，發包人擬引進數字化智能化建設管理系統，要求承建單位在工程建設期間采用該系統進行項目施工管理，配置相關數字化智能化配套設備設施，開展重點項目的施工BIM模型創建，實施項目數字化與智能化管控。2021年6月，我公司中標拉哇水電站大壩工程。

為在本工程投標階段響應發包人智能建造專項管理要求，并為我公司在本工程中組織應用BIM技術做好初步策劃，需通過系統的BIM建模與協同管理平臺應用，實現基于3D碰撞、4D仿真的投標技術方案檢查、優化與多媒體演示，為施工管理全面應用發包人引進開發的數字化智能化建設管理系統提供BIM基礎模型與深化應用功能對接。

在本項目應用BIM技術，旨在全面開展工程施工階段的信息模型創建、模型深化、成果輸出及現場應用，利用BIM技術輔助決策，增強施工管控，提升管理效能。在充分結合數字化智能化施工管理系統應用的同時，為建設項目對接“智慧運營”管理平臺奠定基礎。

2 BIM技術應用點分析

針對本工程工區多、線路長的特點，全面應用BIM技術，能夠模擬施工預演，輔助現場施工及管理，為工程施工的安全、質量和進度提供數字化保障。全生命周期的BIM技術應用，還將貫穿智慧工地、智慧運營等系統的運行，為建設項目提供全方位的三維模型支持。綜合考慮本項目的實施模式和項目施工的內容與特點，以及BIM軟件和相關應用平臺的結合程度，本工程BIM技術的主要應用點如下：

(1)三維建模與出圖。依據設計方案建立本項目壩區、料場、加工系統、營地和道路等BIM模型庫，利用無人機對重要的工程施工區域進行傾斜攝影后經軟件處理形成高精度地形模型，并通過工程三維設計模型與施工機械模型的配合實現三維出圖。傾斜攝影實景建模技術，可基于點云自動提取橫縱斷面，并可疊加多期數據進行計算、對比和分析。

(2)施工平面布置方案設計與優化。在水電站工程三維地形實景建模的基礎上，進行施工總平面布置和料場、營地、生產系統等各工區及其分期道路的精細化平面布置方案建模與仿真檢測，輔助優化工程施工平面布置方案。

(3)碰撞檢測與施工方案優化。通過碰撞檢測降低施工潛在風險，利用方案預演對施工方案前后工序施工中各部件空間位置進行檢測，及時發現施工存在的空間位置上的設計缺陷，在施工前及時進行施工組織設計方案和安全專項方案、施工技術方案的優化調整。

(4)進度計劃合理性分析。利用BIM技術進行施工模擬，驗證進度計劃的合理性，從而優化進度，節省工期。

(5)現場技術交底。應用BIM技術實現對重難點施工方案進行三維可視化交底，利用工程設計結構和施工機械設備的工序流程演示動畫，讓操作流程變得直觀。同時指導規范化施工流程操作，降低施工專業壁壘，提高溝通、交底效率。

(6)物料管控。通過項目信息共享平臺，實現各部門快速獲取相關數據，替代部分依靠手動獲取模型工程量的工作，尤其對本工程的壩料開采、摻配和上壩運輸全過程數字化管控，能夠顯著提高工作效率；且通過快速提量，及時對材料計劃進行校核，進行限額領料，從源頭對物料消耗進行把控。

(7)云端存儲與信息共享。實現項目資料云端存儲，便于資料的統一管理及便捷獲取，并基于資料對項目不同成員設置不同的權限等級。有效對接智慧運營等管理平臺，實現BIM模型的全生命周期應用。

3 BIM工作階段劃分與實施要點

在工程投標階段，BIM工作需根據投標技術文件及商務文件編制與評審的節點，科學劃分工作階段，明確責任人和節點目標，根據工作量、成果要求和個人特長，在每個階段重新編組BIM專業人員，實現任務之間有序的對接和搭接，以避免無確定依據的作業導致返工，提高工作效率，確保成果質量。

經研究，本工程投標期BIM技術工作分為五個階段，即地形踏勘建模、2D圖紙翻模、3D模型細化、4D仿真演示與5D方案制定，主線任務總時長30天。階段劃分及各階段投入情況、工作依據和成果形式見表1。

表1 投標期BIM技術工作階段劃分情況

3.1地形踏勘建模

結合發包人組織的工程現場踏勘，采用無人機航拍完成傾斜攝影，據以進行三維地形建模，同時對比研究等高線翻模等方法建立三維地形模型的可行性。該工作環節由掌握BIM技術的測繪專業人員在工程現場落實，與2D圖紙翻模人員同步作業。拉哇電站地形實景建模工作界面見圖1。

圖1 基于傾斜攝影技術的水電站地形實景建模

3.2 2D圖紙翻模

對招標文件圖紙中的結構圖建模，為相關章節提供三維模型，部分模型做后續深化應用。針對本工程確定的翻模對象主要包括壩體、面板、趾板、上下游圍堰、止水系統、導流隧洞及閘門閘室等水工結構。壩址段水工建筑物BIM建模過程見圖2。

圖2 壩址段水工建筑物BIM建模

3.3 3D模型細化

本階段工作內容主要包括形體模型單元化、平面布置圖建模和工藝圖建模。對需做4D演示的工程實體，按投標技術方案相關章節的分區分塊分層分段方案做單元化；按投標技術文件相關章節的平面布置及施工組織設計方案，建立三維模型，用做標書插圖，部分用于4D演示；針對典型施工工藝，建模并進行場景渲染，根據工藝主要環節截圖展示。

針對本工程的施工重點與難點，3D模型細化的重點詮釋施工技術方案的合理性，包括基坑湖相沉積層開挖運輸、圍堰填筑及防滲體系施工、料場開采及道路規劃、大壩填筑土石方調配等方案的具體內容。在本階段，BIM工作成果還能為投標商務文件的編制快捷提取精準的工程量數據。壩體的單元化BIM模型見圖3。

圖3 大壩BIM模型單元化及工程量速算

3.4 4D仿真演示

經整合模型、編輯工期，生成4D仿真演示視頻，綜合驗證施工方案合理性，為方案優化提供依據；并對工藝圖、結構圖、平面布置圖進行分段渲染制作，組織確定總方案演示視頻的腳本。壩區施工進度模擬工況見圖4。

圖4 大壩工程施工進度4D模擬

3.5 5D方案制定

對本次建模的工藝圖、結構圖、平面布置圖等成果進行視效編輯，作為智能建造方案插圖，寫入智能建造技術章節。同時編輯形成本工程投標技術方案演示視頻。經BIM技術優化的必英溝料場道路規劃方案見圖5。

對接發包人指定的拉哇水電站數字化智能化建設管理系統，BIM技術在本項目中的實施受本項目部智能建造領導小組的領導和數字智能化辦公室的管理，成立BIM實施小組，按標準項目BIM實施流程落實具體工作。BI技術項目實施過程管理要點包括：

(1)項目BIM應用計劃以項目現場實際進度計劃為依據，以確保BIM應用的落地及價值發揮。

(2)按照發包人的統一要求，執行BIM成果技術要求和BIM數據對象編碼要求，確保標準化建模，便于建設期模型信息交流及竣工驗收資料移交的后續應用。

(3)合理安排建模計劃，并進行任務分配；建模過程中嚴格按照建模計劃執行并對計劃落實情況進行跟蹤，過程中加強模型質量校核，建模后按照統一要求進行分類并進行交付。

(4)模型交付后進行BIM數據集成的準備工作，包括權限分配和賬號申請、收集商務數據、進度計劃、分區圖等。

(5)數據集成過程制定計劃，并將成本數據、進度信息、流水段切分等任務落實到具體責任人。

圖5 基于BIM的必英溝料場道路規劃

4 結束語

BIM技術能夠將工程項目在全生命周期中各個不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中，便于工程各參與方使用。通過三維數字技術模擬建筑物所具有的真實信息，以協調施工中的人力物力投入，從而降低工程成本，保障質量與工期。

在混凝土面板堆石壩工程的投標階段，BIM技術應用的目標任務及應用點解析、工作階段劃分與人員分組分工、成果驗收及輔助優化投標技術方案等工作內容的科學規劃與有效實施，能夠為對接項目全生命周期智能化管理奠定扎實的基礎，為中標后的項目管理數字化智能化工作發揮示范作用。