BIM技术在复杂码头结构施工中的应用分析
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作者:赵伟 程基伟
摘 要：BIM技术是近年来逐渐开始取代CAD绘图设计的新型工程结构设计手段，通过对工程信息进行数据模型集成，在工程建设中可以有效地节约成本，缩短工期。本文就复杂码头结构施工的具体方案作为BIM技术应用的实例来系统分析BIM技术在现代建设领域的特点。
关键词：BIM技术;复杂码头;结构施工;建筑;应用分析
中图分类号：U655 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2019）04-0076-02
BIM作为新兴技术，可以从码头结构设计阶段到施工阶段再到运营阶段持续运用，贯穿在结构施工的整个过程中。在码头结构施工的各个运行阶段，通过对不同的施工要求进行切实把握，码头工程施工人员可以对BIM系统进行相应的解决处理，能够尽力做到多角度、多方面的应用。
BIM技术利用三维协同，将整个施工过程以数字化、信息化、可视化的形式呈现出来，有效地实现了信息的交互传递。在提升施工质量与工程设计技术水平上，BIM技术相较于传统工程设计与施工手段都要更加实用，并且在复杂码头施工过程中，BIM技术的应用主要体现在将三维设计模型具体应用于实际的码头設计与组织之中，完成资源利用的方案设计与费用的预估等相关施工策划任务，在资料整理等方面也起着十分重要的作用。
最近几十年，BIM技术在许多设计单位得到了相当广泛的应用，欧美发达国家十分重视对该技术的研发与应用，我国的工程建筑行业也逐步在应用与发展BIM技术，尤其是在港口工程等复杂度较高的工程设计中进行研究与创新，BIM技术与码头建设结构的紧密结合是当前建筑行业的发展趋势。
1复杂码头结构施工的总体施工安排
针对不同的码头结构类型应采取不同的设计方案，这里主要介绍沉箱码头的设计施工方案。
先按照布置原则具体考虑场地的施工条件，遵循施工布置的简化、便捷的原则。通常港区码头多采用重力式沉箱结构，从基槽挖至基岩，码头以抛石基床作为基础，墙身以不开孔沉箱为主，以现浇砼胸墙和现浇面层砼作为上部结构。工程地区所在位置基岩岩面标高差距明显，基床厚度不均且变化显著，则需要施工团队与设计团队相互协商，认真负责地进行合理预留墙身，保证上部结构胸墙沉降量达到实际应用的标准，以此来确保工程的高质量。
施工现场各项施工工序的复杂程度较大、彼此联系紧密，制订出合理有效的施工方案与解决突发问题应急措施策略，加强对施工进度计划的严谨、科学性的评估，才能够有效地保证码头工程高品质、高效率、高效益完成。同时，沉箱数量较多，预制砼量也偏大，对工程进度的影响是非常大的，因此采用二条挖泥船分区进行挖泥作业，分为7个挖泥区，每一个挖泥区长度在100m左右，挖泥从6#泊位开始向两端，并从8#泊位由东北端逐区段的向西南端进行。采用抓斗式挖泥船（配有GPS）、拖轮或抓斗式挖泥船（配有GPS）、回声测深仪、全站仪、水砣等精密仪器。
2 码头施工的具体施工手段与方案
2.1高程控制测量
在工程开工前，通过对已知的高程控制点进行复核检测并向业主、监理工程师提交《复核检测报告》。然后，根据工程需要以及施工现场情况合理地增添高程控制点，在已知的高程水准点的基础上，增加施工水准点的密度，确保工程的顺利进行。施工水准点的引测精度不低于四等水准测量精度要求。测量成果上报监理工程师进行审核校验，审核通过后还会定期复测高程控制网，每三月复测一次。
2.2挖泥作业
采用抓斗式挖泥船进行挖泥施工，等挖泥船到达指定位置后，泥驳位于旁边，根据挖泥船上的显示区域进行排抓挖泥作业。实行分段分层挖泥施工方法，同时注意排抓的合理性，避免倒抓、漏抓的情况出现。待泥驳的数量达到额定数值之后，便开始进行抛泥作业。并且在施工过程中，加强船舶的检修以及泥驳航线的准确。施工人员根据挖泥位置，根据土质标高与地质勘察资料的内容判断挖泥土样与标高的合理性。若出现二者不一致的情况，则需要与相关设计师、业主、监理人员进行及时的商讨，共同寻找更加合理的解决方案。
2.3基槽验收
在每段每层挖泥完成之后应及时组织相关负责部门验收，以更进一步地跟进水深测量工作。验收采用断面测量。断面测量工具采用测深仪和测量船（上配备GPS）进行，每5m一个断面，2m一个点。在施工时设立多把施工水尺，注意潮汐水位变化，水位通过水尺观测，每变化10cm要通报一次，并作好记录。采用水准仪进行定期检查、确定现场水准点，对水深测量检查时再使用水准仪再次确定水深深度变化情况。
2.4基床抛石
基床抛石前需要检查基槽尺寸的变化情况，对有回淤的港区进行防淤措施，对于较厚基床用定位船定位，同时基床抛填的石材，采取沉箱顶的挖机和180t 履带吊搭配抛石铁盒、网兜等工具，护面块石采用装配式抛石平台顶的180t履带吊和四瓣抓斗进行抛填工作，混凝土护面块采用沉箱顶的180t履带吊进行安放。采取橡胶轮胎对工具外侧进行防护修理，同时也可对已完成的钢管桩和夹桩结构进行防护。
3 BIM技术的模型建立与应用
模型建立的主要手段是采取Revit 2014，在建模过程中可能也会运用其他软件进行辅助建立模型，在整个编码的过程中首先需要遵循规范、完整的原则，协调各部分的一致性与系统性，确保建模的每一部分都是以统一标准设计的。一定要确保收集整理的信息的准确度，没有准确的信息做不出合理的优化结果，由于BIM模型能够提供建筑物的实际存在信息，包括物理、几何、规则信息等一系列信息，还能对建筑物变化后的信息进行模拟。
同时，利用BIM技术可以把工程设计与项目投资回报分析相互结合，通过对工程设计以及项目投资的影响进行实时计算，业主可针对工程设计方案的具体要求，从多个角度进行分析选择，可以根据不同的条件选择适合自身需求的工程项目设计方案。对于复杂的异性结构，虽然是局部的建筑结构，所占整体比例较小，但是在投资与实际施工方面耗费的资金数不在少数，甚至远远超出普通结构建筑。因此，BIM技术可以对特殊结构设计施工方案进行方案优化设计，能够显著地改进工程造价和缩短工期，促进建筑结构设计、施工的技术革新。 4 BIM技术在码头施工设计的应用分析
在码头施工设计中，BIM平台的自动分析系统可以帮助工程师和业主自动分析出设计的关键线路，并将相应的建筑构件通过高亮显示。
根据码头施工现场的工程进度，BIM技术通过进度模型直观展示出后期的工程施工形态，并且可以利用施工模拟进一步检查工程工作的分配情况，系统分析工程中可能出现的工程延误后滞因素。工程设计人员在施工进度的提速方面，进行施工进度模拟分析施工措施的关键性与可行性，以及对施工线路的影响，如施工线路变化对施工工序的实际关系及影响。同时，BIM技术在复杂码头结构施工中进行可视化进度管理，可以帮助进度施工對设计模型的展示与监督检查。BIM技术清晰明确地展示出工程工序安排，对实际越冬防护措施中的施工状态进行合理预估和测评。
BIM对施工现场的开展的有序性、协调性做出科学严谨的安排，该技术对复杂码头工序搭接的协调防护设计具有十分重大的作用。并且在码头复杂结构设计施工中，BIM技术可以协调并解决工程建筑的质量与安全问题，提前进行设计施工的预防与管理，进一步提升工程项目整体的整改能力与管理水平，并且也十分有助于项目施工管理和资源整合效率，在很大程度上改善码头建筑工程的整体品质。
5 BIM技术在复杂码头施工中的自身优势与劣势
BIM技术通过建立三维数字模型，集成了码头工程设计、施工、运营的全部工程信息，建立起完整的施工建筑模型，以此方法将码头工程项目各个关键性阶段与主要的工程参与人员所接手的工作有机结合在一起。
在码头工程建设的信息模型的建立过程中，BIM可以自动生成相关建设的图纸、文档、表格等，复杂码头的建设项目的各方面工作人员采取信息共享和同步监理。因此，BIM网络的优势还体现在协助码头施工工程建设单位对工程运营管理方案进行改进和对材料施工技术进行改良，进行限额领料施工，很大程度上帮助建设单位控制工程造价。
尽管在中国建筑行业中的推广与普及还有许多问题和困难需要解决，如今市场中的各类BIM软件及应用十分繁杂并且BIM工程师等专业性人才也比较缺乏，专业操作人员的培养难度也相对较大，因此BIM技术及应用的推广也变得困难重重。
6 结论
码头复杂结构设计与施工和BIM这种新型技术结合在一起，作为一种全新理念，BIM在码头施工的规划、设计、施工、运营以及后期维护等一系列技术领域进行的革新，对码头建筑施工的信息化与网络技术的发展具有重要的推动作用。码头施工的BIM技术利用对于码头建筑工程全周期监理运营的实现，有着十分显著的作用。BIM网络技术有利于提高码头建设的设计、施工、运营的信息化水平，促进码头建筑的施工技术水平发展，具有十分广阔的技术发展前景。
参考文献：
[1]石化码头结构加固改造设计的探讨[J]. 唐振华. 科技经济导刊. 2017（01）
[2]浅谈T型桩基地连墙组合式码头结构的受力特性[J]. 贺飞. 珠江水运. 2017（04）
[3]天津港码头结构加固改造综述[J]. 王轩，任伟. 港工技术. 2016（S1）
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