俞元洪 余朝伟 徐亚飞

(浙江省围海建设集团股份有限公司，浙江 宁波 315000)

引江济淮工程江淮沟通段施工J007-2标段地质条件较差，以膨胀土、崩解岩为主，遇水易软化，如何快速施工减少膨胀土和崩解岩遇水软化带来的滑坡风险是本工程施工成败的关键，为了确保项目按时、保质、安全完成，并达到高效、节约的目的，在江淮沟通段施工J007-2标段项目管理中应用了BIM技术。

1 项目概况

引江济淮工程是国务院确定的172项节水供水重大水利工程的标志性工程之一，是一项跨流域、跨省的重大战略性水资源配置和综合利用工程，以城乡供水和发展航运为主，结合灌溉补水，同时对巢湖及淮河的水生态环境起到改善作用。引江济淮工程作为一项大型调水工程，连通长江、淮河两大水系，从长江的下游上段引水，向淮河的中游地区补水，引水流量300m3/s，入淮流量280m3/s。

引江济淮工程输水干线长度为723km，自南向北划分为引江济巢、江淮沟通、江水北送三段。其中江淮沟通段施工J007-2标段总长2.40km，项目包含渠道土石方开挖及边坡防护、新建连通渠及控制闸、弃渣场水土保持等工作内容。渠道设计底宽60m，渠道坡口最宽处357m，渠道最大开挖深度46m，为引江济淮开挖深度之最，渠道土石方开挖总工程量为1800万m3；边坡共分8级，每6m高度设置一个平台，共设置7个平台；岩质边坡坡比1∶2，土质边坡坡比1∶3；项目总工期为四年。

2 BIM技术的特点

BIM(Building Information Modeling)技术，是一种利用数字信息进行工程设计、施工、运行管理的方法，根据数字地形、施工设计图纸，创建工程技术参数模型，集成工程项目的相关信息。该技术支持工程管理的各个环节，在工程建设过程中不断补充完善相关信息，为工程设计、施工、运行管理单位提供协同工作的基础，可以在工程建设整个过程中起到提高工作效率、缩短建设工期、节约工程成本的作用[1]。通过BIM技术，能直观展示施工中的难题并进行有效的分析，提高工程施工管理水平。BIM技术在施工应用方面，主要有以下特点。

2.1 可视性——施工技术交底可视化

BIM技术利用3D图像构建模型，基于BIM模型，可以将抽象的二维图纸以虚拟仿真漫游动画形式展现出来，例如施工图纸中，个别构配件的信息在图纸上只由线条表达，但其实体形状需要施工作业人员自行想象，对于简单的构配件没有什么困难，对复杂的造型难以思考全面，BIM通过可视化的三维形式使构筑物清晰展示出来，设计的建筑物具有“所见即所得”的效果，实现施工技术交底在可视化状态下进行，使施工作业人员能够充分理解设计意图，同时方便技术人员了解工程项目中存在的难点，为施工技术方案进行更好的沟通、讨论与决策创造条件，从而提高施工管理水平。

2.2 模拟性——施工方案模拟及优化

与传统二维设计不同的是，在BIM 技术的支撑下，可进行施工方案模拟。根据制定的工程施工组织设计方案，以及项目实施计划中的工序安排及时间安排，再根据项目的结构特征构建施工模型，从而实现建筑物的模拟施工，管理人员能够掌握施工过程中存在的问题及难点，并对施工方案进行优化，及时弥补方案中的不足，为施工方案决策提供有效参考。

2.3 协调性——信息的集成与共享

在工程管理中，建设单位、设计单位、施工单位都在做着相互协调和配合的工作。工程项目实施过程中遇到了问题，就要组织人员开协调会议商量问题的原因及解决方案，传统的现场协调会议是问题出现后再来解决，BIM技术的协调性服务能够帮助我们提前处理这种问题。例如引江济淮J007-2标河渠工程施工范围内存在两座桥梁，桥梁设计与河渠施工设计图纸各自绘制，存在河渠工程管护道路与桥梁衔接问题，这就是施工过程中常遇到的碰撞问题。BIM 技术的建筑模型可以在前期对各种碰撞问题进行协调，生成协调数据，反馈于实际施工管理工作中。

3 BIM技术在工程施工中的应用

本项目采用BIM技术,构建虚拟施工、施工过程控制以及成本控制的模型，实现5D模拟(三维+时间+费用)下的施工模型构建，保证了模型的可持续性与一致性，将虚拟施工的各方面与各阶段都集成于BIM模型中。

3.1 BIM三维动画在工程施工中的应用

3.1.1 工程展示中的应用

可视化的BIM三维动画不仅可以用来汇报和展示，更重要的是，项目建设过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行，本项目对实体建立BIM三维动画(见图1)，主河渠建模形成可视化漫游，视觉影像非常直观，得到各界主管部门一致认可。

图1 BIM用于引江济淮工程展示

3.1.2 临时设施方案评审中的应用

项目驻地临时设施建设按照标化要求，生活办公用房采用徽派结构，并进行景观园林设计；由于建设方案需要通过评审认可，而且时间紧，项目驻地临时设施设计通过BIM建模实施，各种平立面图都以3D立体模型、BIM三维动画的形式产出，BIM建立的 3D立体模型即为设计结果，根据模型形成的漫游动画，直观地体现项目驻地各部分(见图2)，项目驻地方案一次性通过评审；而且建设工程中根据模型指导施工，避免了不良地质的影响，项目驻地在规定的时间内顺利完成。

图2 BIM用于临时设施方案评审

3.1.3 技术交底中的应用

BIM技术可以将复杂的施工工艺通过三维动画演示出来，可直观地反映各工序之间的顺序及空间碰撞关系，在编制施工方案时起到辅助作用，并且在施工管理及技术交底中采用BIM三维动画形式(见图3)，使管理人员及工人更直观地认识施工工艺及施工要点。在本项目中形成BIM三维动画的施工方法有“崩解岩渠道开挖六位一体施工工法”“复杂地基引水箱涵混凝土行走式内模施工工法”“格构梁式混凝土面板成套机械施工工法”“崩解岩渠道边坡锚杆施工工法”，这些施工方法均已被评为部级施工工法。

图3 BIM用于箱涵钢筋施工技术交底

3.1.4 工程验收中的应用

每个单位工程完工时，将工程施工情况形成BIM三维动画，首先通过BIM三维动画模拟进行工程介绍，再结合施工过程的施工顺序将整体工程在模型中拆分，附加各个工序施工时间、施工工艺、施工要点、质量验收等情况，并添加施工过程中的影像资料，通过BIM三维动画展示一个详细的施工过程。在小蜀山分干渠连通渠工程验收过程中，通过BIM动画展示，直观形象清晰地展示了整个单位工程的施工过程，得到验收单位的一致肯定，单位工程顺利通过验收。

3.2 BIM模型在工程施工中的应用

3.2.1 BIM模型在造价管理中的应用

BIM建模可以清晰、直观地展示工程结构，技术人员通过BIM模型可以充分理解设计意图，同时可以将项目的各个工作内容、工艺流程等进行可视化展示、协调、模拟，并以CAD图纸导出。在本项目施工过程中，由于下渠道路与坡面、坡顶管护道路(根据地形高程修建)与坡面属于三维交叉，二维平面CAD无法准确反映交叉部位的细部结构，无法准确计算工程量，通过BIM三维建模直观反映出交叉部位结构形态，并准确地计算出工程量，为严格控制工程造价提供可靠依据。另外，将BIM技术应用于造价中，各阶段、各分项内容的组成及工艺流程一目了然，可准确计算不同阶段所需的材料量、劳动力和机械，提高工程造价及内部成本测算的准确性。

3.2.2 BIM模型在工程施工进度管理中的应用

工程项目施工进度管理最终目标是确保工程按期完成，这就要求在工程建设过程中进行动态控制和纠正偏差，以保证实际施工进度符合计划进度管理的目标。将BIM技术应用于工程项目进度管理中，项目工程实际进度和各阶段形象面貌可以清晰、直观地展示在BIM三维动画模型中，将计划进度与实际施工情况进行可视化对比，项目进度对比一目了然，当实际施工情况与计划进度不同时，及时调整存在差异的地方，从而提高工程项目施工进度控制的能力[2]。

本项目的主河渠土石方开挖施工前，先搭建土石方工程BIM模型，辅助计算各阶段开挖工程量，然后通过土石方开挖工序建模，结合排水、场内道路等各种工况条件，综合考虑各种施工影响因素，模拟施工顺序、土石方开挖设备数量及产量，为施工组织安排提供辅助。施工工程中，技术人员在BIM软件平台上，进行进度计划与实际进度的可视化动态模拟对比，供项目进度管理时参考。

3.2.3 BIM模型在安全监测中的应用

在主河渠土石方开挖施工过程中，利用 BIM 技术的多维可视化、施工模拟的优势，通过在软件中建立安全监测模型，实现工程施工过程的边坡安全动态化监测。本项目河道开挖最深处达46m，为保障河渠边坡稳定，需要实时动态掌握其稳定性。为此共布置6个测管点位，每周进行观测并对数据进行分析，采用BIM安全监测模型将数据进行处理、绘制动态图表，实现数据的可视化及动态模拟边坡变形的走向。

利用BIM安全监测模型，将工程施工的实时监测数据传导给BIM 模型上的警示系统，当河渠周围地表沉降、地下水位、土体水平位移监测数值超过预警值时，BIM 模型上的警示系统判别边坡的危险等级，预测边坡下一步可能出现的变形，同时发出警示，项目部根据警示采取相应的措施，调整施工方案，避免不良地质带来的滑坡风险[3]，确保了土石方开挖施工时的边坡安全。

3.3 BIM信息集成在工程施工中的应用

BIM 工程管理的核心是将施工过程中的质量信息、安全信息录入BIM软件中，并将所有报表、图纸、材料使用情况、现场检测情况随时上传，使BIM模型的构件中具有质量、安全等信息，此外还附加了二维码识别图纸的功能，方便现场人员利用终端设备查找档案。信息有四部分，包括时间信息、坐标信息、记录信息和处理信息。

3.3.1 工程材料信息的集成与共享

在基于 BIM 的材料管理中，由材料员将材料管理的全过程信息进行记录，包括各项材料的合格证、质量保证书、出厂检测报告等信息，并与构件部位进行关联。质检人员可以通过BIM开展材料信息的审核工作，并将抽样送检的材料部位在模型中进行标注，使材料管理信息更准确、具有可追溯性。

3.3.2 工程质量信息的集成与共享

将BIM模型与现场实际施工情况相对比，将现场检查得到的相关信息关联到BIM模型，详细记录现场检查内容，便于统计与日后复查。通过BIM软件系统，报验申请方将相关数据输入系统后可自动生成报验申请表，BIM软件系统平台上可设置相应责任者审核、签认实时短信提醒，审核后及时签认。该模式下，可实现标准化、流程化信息的录入与流转，提高报验审核信息流转效率。BIM软件系统的质量管理流程见图4。

图4 质量管理流程

3.3.3 工程地质信息的集成与共享

本项目主河渠均为岩土混合边坡，其上部为膨胀土、下部为崩解岩，地质较差。河渠开挖深度较大，不良地质分布范围广。随着工程的不断推进，从现场开挖揭露的岩质边坡来看，左岸地质岩层产状多为顺坡向缓倾角，且岩层地质裂隙、层面及泥岩夹层较多，边坡渗水点较多，揭露后呈现的地质情况对边坡稳定极为不利。边坡施工完成后，边坡的地质情况及渗水都会被覆盖，为了建立长期的工程地质档案，施工开挖揭露以后，项目部对地质岩层产状及渗水情况全部记录并附加在BIM模型之中。在施工过程中，由于不良地质、不利的水文条件等共同作用，局部区域出现滑动倾向，设计单位对局部不良地质采取加固处理。通过施工期的BIM多维安全监测模型以及BIM不良地质信息的三维图形展示，需加固处理的部位清晰可见，从而将同一不良地质问题一次性得到解决。

3.3.4 工程成本相关信息的集成与共享

BIM技术有着强大的建模、三维动画、动态数据处理以及计算能力，借助BIM技术能够有效地控制工程项目成本。在施工前，通过BIM技术建立三维模型数据库，BIM模型中关联项目施工劳动力需求计划、机械设备的需求计划、主要材料的需求计划；在施工中，对使用的建筑材料、施工人员及施工设备的数据进行搜集，将搜集到的与成本相关的所有信息关联到BIM模型。BIM技术分析过程中经数字化模拟对施工过程中存在的材料、劳动力与设备的无效损耗和浪费等进行分析，提出相应的改进措施，通过BIM软件系统分析评估所提出的优化措施对项目施工作出合理化的调整，以降低工程项目的施工成本[4]。

4 结 语

BIM技术在项目的施工阶段有着非常重要的作用，使用BIM 技术指导施工，能够提前发现项目存在的问题及难点，对控制施工进度、确保施工质量及安全、优化人材机的无效损耗以及不良地质的安全监测等起到很好的指导作用；虽然目前我国BIM技术应用仍处于初级阶段，但未来BIM技术将成为工程施工中一个不可或缺的环节，随着BIM技术的不断进步以及推广使用，将为工程建设带来新的管理提升。