0、引言

BIM是建筑信息模型的英文简称，是指全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达[1]。它不是简单地将数字信息进行集成，而是通过信息的集成，更深化的统筹应用数字信息，它支持规划、设计、建造和运营的全过程利用数字模型进行应用[2]。

在水利工程中引入BIM 技术，不仅仅是对原有施工管理方式的一种创新，还是提高水利工程施工质量和施工效率的有效手段，可更加有效的指导具体施工过程及提高施工管理水平，是当前水利工程领域研究的热点[3-4]。

1、传统水利工程施工存在的问题

传统的建设和运维管理方式具有信息流通滞后、查阅困难、二维图纸直观性差、工程量核算效率低、出错率高、工程款认定支付周期长、进度计划管理滞后、偏差大、质量、安全管理科学性低、运维管理效率低等问题，已经难以满足水利行业信息化飞快发展的要求。

2、BIM技术相关概述

2.1 BIM技术发展

在水利行业，中国水利水电勘测设计协会组织成立了水利水电BIM设计联盟，并已发布了水利水电工程信息模型设计应用标准、设计信息模型交付标准、信息模型分类和编码标准、信息模型存储标准等。在《中国水利水电勘测设计协会2019年工作要点》中，明确提出“以BIM为依托，提升行业信息化水平”，“持续推进水利水电BIM标准建设，加强勘测设计BIM标准的编制，研究施工和运行管理BIM标准，推动制定全生命周期BIM团体标准”，“推动BIM技术在水利水电行业信息化发展中的应用，加快BIM 技术的自主创新和工程实践”。

2018年9月，贵州省水利厅发布《关于印发<贵州省水利工程质量提升实施方案>的通知（黔水党[2018]94号）》文件，明确提出了BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用要加快推进，促成在全生命周期内数据信息的共享，提高数据信息化管理，以便对项目策划方案进行优化，为项目实施方案的科学决策提供依据，从而不断促进水利工程建设项目提质增效”。

2.2 BIM技术应用优势

BIM技术的出现为解决传统技术应用的不足和局限性提供了方案，同时可推动在水利水电工程领域施工环境多变、施工难度大、施工强度高的项目BIM技术应用提供一种解决方案。本项技术的核心是通过建立包含建筑物真实信息的三维建筑信息模型，以信息模型为基础，可对工程项目功能特性及三维实体进行数字化表达，使得建设项目不同阶段的不同参与方都可以在这个信息模型中获取所需的信息，实现建设项目全生命周期的信息高效共享，提高建设项目全生命周期内的管理效率，从而加快工程进度、提高工程质量、减少工程成本、降低工程风险。BIM技术基于三维可视化、参数化建模、组织协同、数据集成等功能，为水利水电工程的建设管理提供了全新的方式。

3、BIM技术在水利工程中的应用案例

3.1工程介绍

都匀市大河水库工程为贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司承接的项目管理总承包项目。水库总库容4376万m3，工程等别为Ⅲ等，规模为中型，工程总投资9亿多元。工程由大坝枢纽、供水工程两部分组成。大坝枢纽主要建设内容有碾压混凝土双曲拱坝、廊道，坝顶自由溢流表孔、冲砂底孔、护坦、取水口等。大坝最大坝高为105米。

本项目在前期设计阶段已成功应用BIM技术进行三维设计，基本实现了水工、机电、金结、施工等专业间的协同。施工阶段的深化应用，将在后面进行简要介绍。

图1 碾压混凝土大坝BIM设计图

图2 溢流表孔设计图

3.2施工布置三维系统及场地规划

（1）地形模型建立

采用Bentley GEOPAK Site生成地形模型，然后进行后期的工程设计，如土方开挖、道路设计以及场地平整等。同时，对工程的排水系统，道路系统进行提前策划布局。对其他临建设施如塔吊、起重机等施工元素的布置根据施工进度提前进行统筹策划。

图3 大坝基础开挖三维设计图

（2）施工阶段场地动态管理。

根据施工各阶段特点，可对场内布置提前进行方案策划，并做方案推演，以便得到最优的场地布置实施方案，使得场地使用效率得到实质性地提高，二次布置导致的费用增加得到一定程度的减少。

图4 枢纽区场地布置

下图为大河水库工程∇830m～∇898m高程，斜层碾压施工场景布置。非溢流坝段采用仓外自卸汽车、负压溜管和仓内自卸汽车运输结合的方式施工。

图5 大坝混凝土自左岸交通洞经溜管运输至仓内

图6 大坝▽860高程斜层碾压施工场景模拟

3.3施工工艺流程模拟

大河水库工程碾压混凝土坝，浇筑上层混凝土前，先在下层铺筑一层砂浆，然后采取不同运输方案运输混凝土入仓。平仓机（推土机）将料进行均匀摊铺，振动压实机（压路机）对料按照设计要求进行压实。振动切缝机对位拟切缝位置，切缝至设计深度。切缝完成后，振动压实机再沿切缝部位无振碾压两遍。

图7 碾压混凝土仓面施工工艺流程图

图8 斜层摊铺、碾压工艺

3.4施工4D模拟仿真及进度优化等方面

在工程施工时，尤其对于水利工程，合理安排枯水期施工，丰水期排水，水利工程基本上都是在赶工期，与时间赛跑，在这有限的时间内，怎样合理安排进度，关系到整个工程的完工时间和成本。通过BIM，我们可以根据实际的工程模型来监督工程进度，对于安排不合理的部分，可以在不影响整个工程进度及自身安排的前提下，可以合理调整该部分的进度。同时，BIM也可以解决多个工作面交叉施工的问题。BIM模型经过施工过程精细化处理后与施工进度计划信息相关联，以此将三维空间信息与时间信息进行整合，以此可以更直观、精确的在一个可视的4D模型中得到整个工程工作面的施工全过程。

大河水库碾压混凝土大坝施工进度模拟，根据碾压混凝土大坝的施工特点进行模型的建立，进度模拟每仓浇筑时间为13天每仓。首先根据大坝高程对大坝进行分仓，大河水库碾压混凝土大坝坝高为103m，把大坝分为35仓，在施工进度模拟进行之前首先就要按照大坝分仓图进行模型的建立，然后进行大河水库碾压混凝土大坝的模拟。

图9 枢纽区施工4D模拟三维成果图

3.5 其它

本工程基于公司在项目管理总承包业务的工作范围、工作内容和深度，结合二维码管理系统、虚拟全景浏览技术、Web端和手机端的模型浏览器等技术，将BIM技术与采购管理、技术管理、质量管理、环境和职业健康安全管理、费用管理、档案管理、沟通管理、品牌建设等进行了深度融合。

4、结语

（1）BIM 技术在实施阶段中的应用目前已经是比较成熟和成功的，从推广应用层面，要能更加扎实推进BIM解决实际施工问题，提高施工管理水平，推进施工阶段的深化应用。

（2）在采购、施工等阶段运用BIM技术协调项目参建各方，提高工程建设整体管理水平，研发基于BIM+GIS的水利水电工程建设和运维管理平台，开展典型工程应用示范，与已有的BIM协同设计技术结合，实现BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用等方面是今后一段时间研究的重点[5]。

参考文献：

[1]住房城乡建设部．建筑信息模型应用统一标准（GB/T51212-2016）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]刘占省，赵雪峰．BIM技术与施工项目管理[M]．北京：中国电力出版社，2015.

[3]魏锐,张广辉. 浅析BIM技术在水利工程施工中的应用[J]. 人民黄河,2020,42(S2):173-174.

[4]王省,黄维亮. 浅谈BIM技术在水利水电工程的应用[J]. 人民黄河,2020,42(S2):255-256+259.

[5]苏本谦,于德湖,孙宝娣. 水利工程信息化与BIM+GIS融合应用的研究进展[J]. 青岛理工大学学报,2020,41(05):126-132.