BIM为航道整治装上“智慧大脑”

2021年09月29日 13时 中国水运报

水面,在草长莺飞、绿意盎然的生态画卷中,水鸟追逐、江豚戏水;水下,在整齐划一、守护安澜的透水框架间,水草丰美、鱼虾欢腾。

万里长江,碧波浩荡之间,这种自然与人工和谐统一的生态画卷不断铺陈大江两岸,而想要绘就这幅生态画卷,对广大航道工程人而言,离不开BIM技术在长江航道整治工程中的广泛应用。
 


让工程设计更高效
鸟瞰之下,大江蜿蜒流淌,江心生态护滩工程的效果图栩栩如生,各类航道整治建筑物纤毫毕现……

近日,记者走进长江航道整治中心,当高级工程师刘玉娟用BIM工程软件打开一份设计图纸,记者不仅能欣赏工程的整体效果图,还能通过随意放大和缩小的图纸,探寻航道整治建筑物内部的结构奥秘。

“从CAD软件到BIM软件,我们的设计工作实现了从二维向三维立体空间这一质的飞跃。”长江航道整治中心副主任刘旺喜介绍,从2016年BIM技术首次应用在黑沙洲二期、安庆二期整治工程,到2018年长江航道局全面推进BIM技术应用,再到武安段工程BIM技术应用率达到100%,BIM技术作为一种在工程设计、建造和管理中被广泛采用的数字化技术和工作方式,不断提高着长江航道整治工程的设计效率和质量。

“手动”变“自动”,BIM技术让设计自动化——“以前每次变更设计方案,设计人员都需要重新绘制大量图纸。”长江航道勘察设计院(武汉)有限公司航道工程设计部经理柴华峰介绍,导入BIM技术应用之后,设计人员利用BIM设计模型可批量出图及统计工程量,图纸和工程量还会随着三维模型的修改而自动更新。

“盲算”变“精算”,BIM技术让工程量计算更精确——“在BIM技术应用之前,我们依靠传统设计手段,根据地形图‘手打’断面,并根据断面估算工程量,设计准确度和效率都比较低,需要反复计算和实地验证。”中交第二航务工程勘察设计院有限公司(简称“中交二航院”)智慧工程事业部副总经理、总工邹艳春告诉记者,开展BIM设计后,设计人员借助专业化软件处理地形数据,能对工程量实现精准评估。

此外,柴华峰还介绍,一些反映工程空间复杂位置关系的设计模型,通过BIM技术均能实现三维精细建模,缩短了设计时间,节省工作量。

“离散”变“共享”,BIM技术让长江航道数据资产“活起来”——据了解,在近些年的长江航道整治工程中,“BIM+大数据”的应用探索如火如荼,航道整治建筑物的几何信息、专业属性及状态信息,以及包括河床地形演变数据在内的非构件对象(例如空间、运动行为)的状态信息不断累积,建筑工程信息集成化程度不断提高,为来自不同机构的设计人员提供了一个工程信息交换和共享的平台,也为他们挖掘数据背后的“宝藏”提供了极大的便利。

2019年,长江航道规划设计研究院(简称“研究院”)自主研发的“航道整治工程BIM设计工具箱”投入使用,为设计人员提供了包括地形数据处理、曲面创建分析、排水沟设计、模型拆分、工程量统计、辅助出图等功能,显著提升BIM设计的自动化水平,降低专业技术人员劳动强度。

据介绍,目前长江航道整治工程已建立了护滩、护岸、筑坝等整治建筑物参数化部件库,建立了材质库,制定了材质标准、文件命名标准、交付标准等,开发了航道整治工程BIM设计工具箱,形成了完整的航道整治工程BIM设计体系。

让项目管理更智慧
“以前对水下隐蔽工程的质量控制,更多依靠现场人员的责任心,现在通过BIM技术,实现了水下隐蔽工程的全过程追溯,每个施工环节清晰可见,质量可靠。”

“以前对现场施工船只的定线航行、定点停靠监管是个‘老大难’,现在通过车船定位及电子围栏等地理信息系统,施工管理人员可以轻松掌握。”

“以往不跑现场就难以发现工人不遵守安全作业规定的行为,现在通过远程视频监控系统,可以实现全方位、全天候、无死角管控。”

伴随着这些智慧高效的管理举措在武安段工程中的逐一落地,全面实现“智慧工地”的武安段工程,也因此获得2020年长江航务管理局科技进步一等奖。

刘旺喜告诉记者,作为“智慧工地”体系中最重要的一环,长江航道整治中心联合中交二航院智慧工程事业部打造的基于“BIM+GIS”的项目管理平台,实现了航道整治工程沉排、预制构件等分部、分项工程每个组件的全过程信息化质量管控,实时查看原材料进场、材料检验、施工环境条件、作业人员、质量控制记录、隐蔽工程验收等全生命期可追溯性信息,确保水下隐蔽工程质量,有力推动了航道整治工程管理技术水平的提高。

“在这个管理平台上,建设、施工、设计和监理能够多方协同工作。”长江航道整治中心工程建设二处处长叶志伟介绍,在项目管理中,BIM技术为建设管理的各业务提供准确及时的基础数据与技术分析手段,同时与建设管理的流程、统计分析等管理手段配合,实现数据产生、数据使用、流程审批、动态统计、决策分析的完整闭环管理,提升了项目综合管理能力和管理效率。

新冠肺炎疫情肆虐期间,长江航道整治中心联合中交二航院智慧工程事业部开发了一套疫情防控管理平台。在中交二航院智慧工程事业部副总经理何洋的描述里,“整治中心疫情防控管理平台”涵盖了人员健康状况上报统计分析、整治工程在建项目复工复产情况上报及查询管理、防疫物资动态管理等多项功能,为保障疫情期间的项目管控提供了强力“武器”。

除了推动项目管理工作变得更智慧,BIM技术在项目施工管理环节,为确保武安段工程高质量完工立下汗马功劳。

“工程施工的关键部位,其施工过程相对复杂,过去想要验证工艺的正确性,只能边干边调整。”叶志伟介绍,施工前通过BIM技术施工模拟,能“一次性”得到正确的施工工艺,杜绝了二次返工带来的各种浪费。

中交二航院智慧工程事业部总体规划室主任史廉博介绍,现场作业工人普遍年龄较大,因受教育程度不同,每个人的理解能力也参差不齐,以BIM模型为基础制作动画,通过浅显易懂地讲解,不仅能让工人们较好地理解施工工艺,还能帮助他们熟悉安全施工流程。

值得一提的是,针对水下隐蔽工程质量管控这一难点,航道整治建设者们还首创了“光纤+渗压+BIM”的实时监测技术,对沉排施工进行动态监测,填补了国内空白。

让航道维护更科学
江面上,百舸争流,货运繁忙;芦苇荡中,野鸭扑棱,渔舟唱晚……

这是黑沙洲二期工程呈现出的盛景,在武安段工程之前,黑沙洲二期工程是BIM技术首次贯穿设计、施工管控等工程全寿命周期的一次生动实践。2020年12月,黑沙洲二期工程顺利通过交通运输部组织的竣工现场核查与验收。

在实现设计和施工全覆盖后,如何让BIM技术为航道维护疏浚提供更为科学的决策依据?

研究院BIM技术研发及应用团队负责人郭涛给出了自己的答案。目前,郭涛带领BIM技术研发及应用团队,开始尝试将BIM技术向工程建成以后的运营维护阶段延伸。

刘旺喜也肯定了郭涛他们的努力方向:“他们正在开展BIM技术在黑沙洲航道维护方面的应用,将竣工BIM模型与维护阶段的河段整治建筑物测图对比分析及河床地形变化,为整治建筑物的运行维护提供技术支持。”

为此,郭涛团队从2017年就开发了基于“BIM+GIS”的维护分析平台,同时团队还开发了基于“BIM+Unity 3D”的三维展示平台,研究院与中交二航院联合申报的课题“内河航道整治工程BIM关键技术研发及应用”也荣获中国航海学会科学技术奖二等奖。

与此同时,在郭涛的带领下,研究院BIM团队还搭建了数据库,相继完成了太平口、戴家洲等数个河段数据的入库。“未来几年内,我们将逐步实现长江干线400多处整治建筑物BIM数据的生产和入库。”郭涛透露。

“BIM技术在长江航道整治工程,将绘就更多充满美好的未来。”刘旺喜憧憬,“十四五”期间,长江航道整治中心将进一步推动BIM技术应用在运行维护与航道整治工程实施阶段的融合发展,实现设计、施工到运维的全过程覆盖,为服务交通强国的建设和长江经济带的发展、推动长江航道高质量发展提供源源不竭的动力。

来源:中国水运报