太白县龙王河水库工程基于BIM的水库工程数字化施工实践

2021-11-22

中国施工企业管理协会主办的“第七届工程建设行业互联网大会”在长沙成功举办,由鲁班软件承办的“BIM技术助力数字化转型”专题会议中,陕西水利水电工程集团有限公司集团技术研发中心主任张向斌作了题为《基于BIM的水库工程数字化施工实践》的主题报告,张总以“太白县龙王河水库工程”为案例,分享了在该项目中通过鲁班BIM平台应用,实现三维可视化交底,有效缩短放水塔施工工期,保障施工质量和安全生产,实现数字化工程管理过程。


一、项目背景

太白县龙王河水库位于陕西省宝鸡市太白县,水库为Ⅳ等小(1)型工程,主要功能是供水、灌溉及防洪。水库设计总库容为128万m?,水库建成后,年供水量为159万m?,可解决5个行政村1万多人饮水问题,供应6个农业园区用水,灌溉4300余亩农田。


工程主要由黏土心墙砂卵石坝、溢洪洞、放水塔及放水洞、上坝道路组成。新建大坝断面形式为梯形,最大坝高67m,底板高程为1893m,坝顶高程1960m,坝轴线长210m,坝顶宽度为10m,坝底最大宽度为260m。溢洪洞布置在左坝肩上游处,由控制段、调整段、隧洞段、消力池和出水渠组成,总长度为397m。放水建筑物布置在左坝肩上游处,由进水渠道、放水塔、隧洞段、消能段及尾水渠组成。上坝道路沿左岸山体盘旋而上。


主要工程量为石方开挖28.6万m?,砂卵石料坝体填筑65.2万m?,心墙黏土填筑13.7万m?,心墙上下游反滤层及过渡带15.3万m?,钢筋制安606t,混凝土浇筑2.8万m?。


项目重难点分析 


  • 争创省级以上优质工程,项目质量、安全要求高;

  • 工程施工场地狭小,交叉作业多,规划布置难度大;

  • 放水塔钢筋结构复杂,预埋件多;

  • 环境保护要求高,建设用地严格限制;

  • 极端天气多,可利用施工期短。


采用BIM技术的原因 

一是通过BIM技术三维可视化交底提高工作效率;二是基于BIM的质量安全管理提高项目现场质量安全规范性和闭环率;三是通过BIM资源计划辅助项目成本控制;四是利用BIM可优化性特点,完善工程施组;五是通过项目数字化施工实践,为行业输出较为成熟的解决方案。


二、BIM策划


1//  数字化施工路径


(1)项目BIM应用核心路线

以指挥中心为主线,结合BIM+GIS+IoT数据,通过信息收集,对数据进行整合分析,将分析结果集成展示。


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指挥中心作为数字化施工融合端,对项目管理过程可以实时且有效掌控力。BIM应用模块,以BIM模型为基础,落实项目技术、质量、安全、进度、成本、资料、协同七大管理要素。GIS模块只要考虑水利工程现场特殊性,与BIM模型结合,辅助项目开展与周边环境地形相关的工作。BIM+IOT,更好的将BIM信息化建设与智慧工地结合,提高了BIM虚拟管理过程与项目实际的结合力度。


(2)人员组织架构及职责


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为了保证项目实施落地,项目精心组建了BIM团队,明确了每一个人的岗位职责。


2//  软硬件配置


项目BIM数字化施工软硬件环境以云计算云存储为主,指挥中心+BIM协同管理平台为主要应用模块,PC端与移动端同时使用,IoT物联网以API接口和SDK接口进行融合。


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3//  BIM实施方案


通过项目及集团调研,落实项目BIM数字化施工实施方案。本方案为项目BIM建设指导性文件,其中包含BIM实施路径、解决方案、人员职责、保障机制等。同时,在龙王河水库项目BIM策划过程中,选取了15项BIM应用点,并在实施前期制定了项目BIM应用的总体进度计划。


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三、BIM数字化施工实践


1//  阶段性应用成果

(1)图纸会审

利用BIM技术可视化特性进行了图纸会审,生成图纸问题报告20份。


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完成各专业BIM建模工作,总结出18项BIM实施成果文件,形成企业族库文件2G。


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项目族库

(2)场地布设

利用BIM场地模型分析功能,在狭小范围内对施工道路、加工厂、弃料场、办公区、生活区等进行了模拟分析,合理规划了施工场区。


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(3)深化设计

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溢洪洞、放水洞与放水塔模型优化效果图


(4)方案模拟及安全验算

通过BIM软件进行了模板设计,基于模型转换进行安全计算分析,让模板方案更加安全、便于交底、便于现场指导施工。

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(5)三维可视化交底

通过BIM可视化三维交底,准确传达钢筋制作和安装方式;现场人员可用手机查看BIM模型,直接获取混凝土、钢筋、预埋件等信息,实现精准化、可视化技术交底,提高了施工效率。


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(6)施工模拟

制作放水塔施工动画模拟演示,直观、生动地展示工艺及其施工要点。模拟的目的有两个,第一个是进行用法工艺的论证,确保施组中工法工艺在项目实际作业中可行;第二个是进行三维可视化交底,交底对象主要为领导及项目一线作业人员。


(7)成本管理

BIM平台中框选构件进行工程量统计,减少了施工人员图纸算量的繁琐工作,并与实际工程量进行多算对比,实现工程量和物资精细化管控,有效控制施工成本。


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在完成建模后统计了放水塔整体的混凝土、钢工程量信息;在模型上传平台后,在BIM管理平台上框选模型任意提取工程量信息,通过BIM管理平台对工程量信息进行两算对比分析。


(8)进度管理

采用PDCA管理模式,进度计划与BIM模型关联形成生长动画,有效提高进度计划检查工作效率。计划进度与实际进度对比,快速发现进度滞后及提前出入点,通过BIM管理平台实时调整计划进度,确保其合理性。通过基于BIM的PDCA管理模式,真正将项目进度管理线上工作流。


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进度对比


(9)质量管理

可在平台中生成构件二维码,便于随时查询,实现动态质量管理;后台对质量数据进行大数据分析,生成图表直观反映问题,为纠偏提供数据支撑。


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(10)安全管理

质量安全检查重点体现可自定义的质量安全法规库,整改流程,自定义表单模板。通过巡检拍照上传至手机APP协同平台,关联BIM模型,限时整改。对安全问题分类汇总,并可根据不同的人员、类型、时间形成巡检报告。


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将问题整改留痕,形成动态化追溯,并通过数据汇总分析得出阶段性安全质量报告。


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安全监测

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无人机巡检


(11)资料管理

平台资料管理模块,施工过程资料、图纸、方案等与BIM模型构件关联,实现无纸化办公。纸质资料转化为线上储存模式,可分类储存、快速查看。


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(12)移动端应用

项目管理平台移动端APP作为项目管理平台的移动端入口,可以实现模型浏览审查,现场数据采集,项目协同办公,文件分享协作以及监控查看等功能,实现动态消息随时掌握,项目信息随时更新,更加高效轻便的进行项目管理和BIM应用。


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(13)构件指挥中心

构件数据信息动态展示,将资料、协同、巡检、阶段状态等内容集中呈现


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(14)项目指挥中心

项目、进度、资料、协同、投资、环境、人员、视频、车辆量化展示


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(15)企业指挥中心

搭建企业级指挥中心,数据信息可视化,提高企业管理效率


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2

//  应用成果


项目效益

? 生成图纸问题报告20项,提前与设计单位沟通,减少协调时间;

?  总结18项BIM实施成果文件,形成企业族库文件2G,为项目实施提供指导;

?  通过BIM可视化三维交底,准确、快速、直观理解设计意图;

?  生成构件二维码92个,便于随时查询,提高施工效率;

?  通过BIM5D平台任意时间维度成本分析及多算对比,使放水塔节省成本21.7万元,实现工程项目精细化管理;

?  质量巡检117次,安全巡检87次,形成巡检记录204条;发起质量整改24条,安全整改47条,通过数据汇总分析生成阶段性质量安全报告,形成质量安全追溯机制。

企业效益

  • 建立企业水库工程族库(构件库)

  • 建立水库工程企业BIM建模标准

  • 培养BIM技术和管理人员

  • 建立企业BIM组织和管理体系

  • 为企业探索出水库工程BIM应用途径

社会效益

环境保护:利用BIM技术合理规划了加工厂、弃渣场、项目临设、场内道路,减少了施工对环境的破坏。

数字运维:施工阶段BIM数据交付,有利于管理单位对水库进行数字化运行维护。

BIM发展:为BIM技术在水利工程特别是水库工程中的应用做出了新的探索和尝试。

观摩亮点:项目BIM技术应用已成为周边高校、省内建筑和水利行业观摩亮点。      


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BIM应用体会

? 水利工程体型各异,建模工作量大,模型重复利用率低;

? BIM技术的落地生根需要全员参与;

? 水利工程BIM技术应用需要有比较完整的组织体系和管理制度作为保障;

? 适合水利工程的BIM软件和平台数量少且适配性差,二次开发工作量大;

? 水利工程BIM建模和应用标准较少且实用性较差,需要长期完善。


*以上内容整理自陕西水利水电工程集团有限公司集团技术研发中心主任张向斌在第七届工程建设行业互联网大会分会场鲁班软件承办的“BIM技术助力数字化转型”专题会议上的发言,转载请注明出处!



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