基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理研究

曾志强

广东南方建设集团有限公司广州分公司 广东 广州 510000

水利工程的施工管理是工程建设过程中至关重要的一环，施工管理的质量直接关系到工程的质量和进度。然而，在传统的施工管理模式下，存在着协同不足、信息孤岛等问题，这使得施工管理效率低下、成本高昂、质量难以保障。随着信息技术的快速发展和信息化水平的不断提升，基于BIM技术的施工全过程协同管理已经成为了一种有效的解决方案。因此，本文旨在研究基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方法，以提高施工管理效率、降低施工成本、提高工程质量，具有重要的理论与实践意义。通过案例分析法的验证，本文提出的管理方案具有较好的可行性和推广价值，可以为水利工程施工管理提供有益的参考和借鉴。

1 BIM技术在水利工程中的应用

1.1 BIM技术概述

BIM技术（Building Information Modeling）是一种以数字化建筑信息为基础的、综合运用建筑、结构、暖通、给排水等工程学科的技术，其核心是以三维模型为基础，整合建筑工程各专业领域的信息，实现对建筑工程全生命周期的可视化、数字化和协同化管理。BIM技术的应用可以有效提高建筑工程设计、施工和运营的效率，降低工程成本，减少工程设计和施工中的错误和冲突。BIM技术在建筑工程领域的应用已经非常广泛，而在水利工程领域的应用也越来越受到关注。BIM技术在水利工程中的应用包括但不限于水库、水闸、泵站、输水管道等工程领域[1]。在水利工程领域，BIM技术的应用可以提高设计、施工和运营的效率，降低水利工程建设成本，同时也能够帮助解决施工管理中存在的协同不足、信息孤岛等问题。

1.2 BIM技术在水利工程中的应用现状

当前，BIM技术在水利工程中的应用日益广泛，可以实现水利工程建设全生命周期的数字化管理，包括设计、施工、运维等各个环节。在设计阶段，BIM技术可以实现三维模型的建立，辅助设计人员进行碰撞检查和协同设计；在施工阶段，BIM技术可以辅助工人进行施工模拟、施工过程优化等工作；在运维阶段，BIM技术可以实现设施的数据化管理、维修保养等。此外，BIM技术还可以实现与其他工程软件的集成，以提高工程管理效率和数据的互通性。虽然在水利工程中应用BIM技术已经取得了一定的成果，但在实践中还需要进一步完善和推广。

1.3 BIM技术在水利工程中存在的问题

在水利工程中应用BIM技术的过程中，也存在一些问题。首先，BIM技术需要建立一个大量的、详细的三维模型，需要大量的人力、物力和财力投入。其次，由于水利工程项目的特殊性，BIM技术在处理一些复杂的水文、地质条件时仍然存在一定的困难，对数据精度和准确性的要求较高。此外，由于水利工程通常涉及到多个参与方，因此在BIM技术的应用过程中，不同参与方之间需要进行信息的共享和协同，但是信息共享机制和标准尚未得到完善，导致协同效果不佳。最后，由于BIM技术在水利工程中的应用还处于起步阶段，目前相关标准和规范不够成熟，需要进一步完善和发展。因此，在使用BIM技术进行水利工程施工全过程协同管理的过程中，需要认真分析和解决这些问题，确保技术的有效应用。

2 基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方案

2.1 协同管理的概念与原则

协同管理是指通过协同合作的方式，整合工程施工中各个环节的资源，充分发挥各个环节的优势，以达到施工全过程高效、协调、协同的目标。在水利工程施工过程中，协同管理是提高施工质量和效率的重要手段。基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方案，主要采用以下协同管理原则：

（1）整合资源，优化配合。协同管理需要整合各方资源，包括设计、施工、监理、供应商等，通过协作，充分利用各方的专业优势，优化配合，协调各方工作流程，提高施工效率。

（2）信息共享，实现协同。在协同管理中，BIM技术可以帮助各方实现信息共享，从而实现协同管理，各方通过共享信息，可以了解整个施工过程的情况，做出协调和调整。

（3）明确责任，分工协作。协同管理需要明确各方的责任和分工，通过分工协作，实现协同管理。各方需要明确自己的任务和职责，同时要密切协作，互相支持和帮助，达到协同管理的目的。

（4）风险管理，实现安全施工。协同管理需要重视风险管理，通过风险评估和管理，实现安全施工。各方需要了解风险的来源和可能造成的影响，采取相应的措施进行风险管理，确保施工的安全和顺利进行。

2.2 基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理流程

为了实现基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理，本文提出了一套流程，包括以下步骤：

第一步，项目准备阶段，项目团队需要确定项目管理目标和要求，建立BIM模型和管理平台。同时，项目团队需要收集项目信息，包括设计文件、施工文件、供应商信息等。

第二步，设计阶段，BIM模型用于协调设计方案和优化方案。施工管理团队需利用BIM模型对设计文件进行模拟和分析，发现设计中的问题，提出优化建议，以便后续的施工。

第三步，采购阶段，BIM模型用于优化物料采购和供应链管理。项目团队需要与供应商进行沟通，确认材料的供应周期、数量和质量，并将这些信息添加到BIM模型中。

第四步，施工阶段，BIM模型用于指导和监督施工过程。施工管理团队可以根据BIM模型中的信息和数据，指导施工现场的人员，保证施工按照设计方案进行，并及时调整施工计划。

第五步，验收阶段，BIM模型用于管理和记录施工过程中的问题和缺陷。项目团队需要利用BIM模型进行问题跟踪和整改，并将验收结果反馈到BIM模型中。

第六步，竣工阶段，BIM模型用于记录整个项目的历史数据和经验教训。项目团队需要对BIM模型进行归档和存档，以便后续的项目管理和维护。

以上流程的实施需要具备完善的技术支持和管理制度，同时也需要项目管理团队的积极参与和沟通配合。通过实现基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理流程，可以提高工程施工的效率和质量，减少项目管理的成本和风险。

2.3 基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理技术手段

首先，在信息管理方面，BIM技术可以实现施工现场各种信息的整合、更新和共享，包括施工图纸、质量检查记录、物资清单、施工进度等[2]。通过BIM技术，可以将这些信息整合在一个平台上，方便相关人员查看和更新，避免了信息孤岛和重复录入的情况，提高了信息的精准度和实时性。其次，在协同设计方面，BIM技术可以实现建模、模拟、优化和评估，从而保证设计的合理性和优化性。不仅可以解决传统设计方式下设计方案难以理解和沟通的问题，同时可以将设计方案与实际施工情况进行协调和优化，减少设计与施工之间的矛盾和纠纷。再次，在协同施工方面，BIM技术可以实现三维可视化施工计划的制定、施工进度的监控和调整、质量和安全管理等方面。通过BIM技术的施工模拟，可以预测施工过程中的冲突和协调问题，提前发现问题并进行调整，避免了施工风险和误差，提高了施工效率和质量。最后，在协同验收方面，BIM技术可以实现施工验收数据的管理、共享和更新，包括施工图纸、验收记录、安全检查等方面。同时，可以通过BIM技术的数据可视化和分析，对施工质量和安全情况进行监控和评估，提高了验收的准确性和全面性。

3 基于案例分析的验证与实现

3.1 工程概述

广州市白云区江高镇岗东排涝站改建工程，范围地处南亚热带，属典型的季风海洋气候。由于背山面海，海洋性气候特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。属亚热带季风区，气候温和，雨量充沛，日照充足，多年平均降雨量1650mm，变化范围在1620-1680mm之间，变差系数为0.21，多年平均河川径流量为30.49亿m3。年内降雨分配不均，雨量集中在4-9月，约占全年雨量的80.3%，降雨强度大，易发生洪涝灾害；10月至次年3月雨量稀少，常出现春旱。项目主要任务是对原有的排涝站进行升级改造，提高排涝站的排水能力和安全性，项目总投资为3000万元，建设周期为18个月。在该项目中，采用了基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方案，包括设计方案的BIM模型构建、施工计划的制定与优化、施工现场的协同管理等环节。其中，BIM技术在施工计划制定和施工现场管理环节的应用较为突出，为工程的快速推进和高效管理提供了有力保障。

3.2 基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理实现

在本项目中，首先利用BIM技术对原有排涝站进行建模，并对模型进行了优化和完善。在施工计划制定环节，根据模型构建的施工信息，运用3D可视化技术，结合相关施工管理软件，实现了施工计划的制定和优化。通过对施工计划的不断调整和优化，有效避免了施工过程中的冲突和误差，并确保了施工的顺利进行。具体如表1所示。

表1 BIM技术在施工计划制定和优化中的应用情况

表1展示了BIM技术在施工计划制定和优化中的应用情况，通过BIM模型构建和优化，施工信息得到了完整地整合和归纳，使得施工计划制定时，可以更准确地反映施工实际情况，减少了计划中的冲突和误差。而3D可视化技术则提供了直观的施工计划展示和交流方式，使得各参与方能够更加清晰地了解施工计划，进一步减少了计划调整和优化的时间和成本。施工管理软件则提供了灵活的计划优化方法，可以根据实际施工情况不断调整计划，提高施工效率。

在施工现场管理环节，将BIM模型与施工现场实际情况进行对比，及时发现和解决问题。利用BIM技术实现现场实时数据的采集和管理，将各个施工环节的数据进行整合和分析，以便及时调整施工计划，提高施工效率和质量。通过BIM技术实现现场各方的协同管理，实现了设计方、施工方、监理方之间的信息共享和交流，促进了工程的顺利推进。具体如表2所示。

表2 BIM技术在施工现场管理中的应用情况

表2展示了BIM技术在施工现场管理中的应用情况。通过BIM模型与施工现场实际情况进行对比，可以及时发现和解决问题，保证施工进度和质量。利用BIM技术实现现场实时数据的采集和管理，可以将各个施工环节的数据进行整合和分析，及时调整施工计划，提高施工效率和质量[3]。

3.3 实验结果与分析

通过对广州市白云区江高镇岗东排涝站改建工程的实际应用，基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方案在该项目中得到了有效验证。采用该方案，不仅加快了工程进度，提高了施工效率和质量，还避免了因施工过程中的冲突和误差造成的额外成本。尤其是在施工现场管理环节中，BIM技术发挥了重要作用，实现了现场各方的协同管理，促进了信息共享和交流，进一步提高了施工效率和质量。

在BIM模型构建阶段，需要在模型构建前对原有设计图纸进行详细的质量检查和精细化处理，以提高模型的精度和完整性。此外，需要专业的BIM技术人员负责模型构建和管理工作，以确保模型的准确性和时效性。在施工现场管理环节中，BIM技术的应用实现了现场实时数据的采集和管理，并将各个施工环节的数据进行整合和分析，以便及时调整施工计划，提高施工效率和质量。

然而，在实际应用中也存在一些问题和挑战。例如，在BIM模型构建阶段，由于原有设计图纸的质量和精细化程度不同，对于一些老旧工程，往往需要耗费大量的人力物力进行图纸的处理和转换，增加了建模成本和时间成本。此外，由于现场施工环境的复杂性和多变性，BIM模型需要及时更新和调整，以保证模型的准确性和时效性。因此，需要配备专业的BIM技术人员，并及时更新BIM模型，以适应施工实际情况的变化。

4 结语

BIM技术可以有效解决水利工程施工中存在的信息孤岛和协同不足等问题，提高施工效率和质量，降低施工成本。基于BIM技术的水利工程施工全过程协同管理方案的实施，可实现施工过程中各方的有效沟通和协同，从而有效减少误差和风险。在未来的研究中，可以进一步研究BIM技术在水利工程施工全过程中的应用，尤其是在施工监理和质量控制方面的应用，以提高水利工程的建设质量和效率。同时，也可以考虑将BIM技术应用于水利工程的运维管理中，以进一步提升水利工程的维护水平和可持续性。