BIM技术在液化天然气码头工程中的应用

BIM技术在液化天然气码头工程中的应用邹艳春;王炜正;贺军昌BasedonBIMtechnologyofaliquefiednaturalgasterminalasanexample,thisarticleintroduces&summarizessomedesignexperienceincludingtheparametricmodeling,modularcollaborativedesign,fusionapplicationsofmodelandfiniteelementanalysis,constructionexperienceincludingvirtualconstruction,modularconstructionandvisualizationtechnicaldisclosure.Basedonthepreliminaryapplicationofconstructioncontrolplatform,theprospectofextendedapplicationfortheoperationalphaseisputforward,whichcanprovidethereferencefortherealizationoftheBIMtechnologyapplicationinthewholelifecycleofwharfengineering.BIMBIMBIM用提供参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】5页(P160-164)【关键词】码头工程;BIM;设计;施工;应用【作者】邹艳春;王炜正;贺军昌【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430071;中交第二航务工程勘察设计院有限公司,湖北武汉430071;中石化天津液化天然气有限责任公司,天津300457【正文语种】中文【中图分类】U652;U655BIM(buildinginformationmodeling)，即建筑信息模型，是指创建并利用数字化模型对建设工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术[1]。BIM出错率等[2-3]。BIM进行传递应用。在当今这个信息化与工业化深度交融的时代，要实现土木工程产业与互联网+的融合，加大BIM技术的应用是必然趋势。近年来，国内BIM技术在建筑行业已经有了初步应用，而在水运行业的应用尚属起步阶段，相应的规范等正在编制中，本文结合某液化天然气(LNG)项目码头及陆域形成工程，对BIM技术在码头工程中的设计和施工应用进行经验总结，并对该技术的运维延伸应用提出展望。某液化天然气(LNG)项目码头及陆域形成工程，主要包括1座靠泊3万～26.6万m3LNG船的LNG码头、工作船码头、取排水口、护岸及相应的配套设施。LNG码头采用高桩墩式结构，现浇工作量大、桩基布置复杂(共12座现浇墩台，272根钢管桩)，LNG码头三维模型见图1。工作船码头采用高桩梁板结构，共113根预应力混凝土空心方桩，上部结构为钢筋混凝土横梁、纵梁、迭合板、面层等，预18m，内部流道、设备布置及检修要求复杂，设计、施工风险性高。由于水工结构种类多、作业面窄、工期非常紧张(126BIMBIMBIM参数化设计是提高产品设计质量和效率的重要手段，可大大提升设计效率，而协同设计解决了专业间的实时沟通问题，直接降低了设计的错误返工率，真正实现精细化设计。本工程在高桩梁板结构的码头工程中采用参数化设计，通过公司自主研发的BIM建模软件，输入码头结构的典型参数(图2)，调入族库相关族，快速建立码头三维模型，同时给各构件赋予工程属性；模型生成后创建为码头单体中心文件(图3)，工艺、电气、通信、给排水等专业在此中心文件上进行多专业协同设计，有效降低了设计成果的错误率。本工程取水口采用钢筋混凝土地下连续墙、内支撑支护方案，内支撑支护结构采用逆作法施工，需根据水位信息、降水方案、开挖速度等对内支撑进行优化调整，其模型创建及工况模拟非常复杂。为了保证计算模型的准确性，减少模型创建及调整的时间，将BIM模型与有限元分析软件进行融合应用，是不错的解决方案。取水口施工包括支撑支护结构和主体结构两部分。支撑支护结构逆作法施工流程：PHC桩(钻孔灌注桩)施打→地下连续墙施工→基坑分层(分3层)开挖→冠梁及钢支撑施工(根据开挖顺序分3层支护)→取水口主体结构施工(根据主体结构混凝土浇筑顺序分3次拆除内支撑)。本工程设计时，将在Revit中建立的取水口三维模型导入到MidasGTS有限元分根据取水口施工流程，分别对分层开挖方式下取水口地连墙的位移、内力及支撑结4、5)，在计算结果满足规范要求前提下，对设计方案进行反复论证及优化，实现了BIM模型与有限元分析软件的融合应用。施工实测结果显示，地连墙整体变形与计算结果基本相符。模块化设计就是根据实施方案，将各模型按最小施工单元进行拆分，采用“搭积木”的方式进行拼装[5]，最后形成整体结构。通过模块化设计，识别关键节点，得到精确工程量，有利于对工程施工工期和造价进行控制。本工程工作船码头采用高桩梁板结构，预制构件种类及数量较多，预制率达到80%，为避免安装时出现错、漏、碰、缺等问题，设计过程中采用Revit软件将工作船码头预制构件进行模块化深化分解，对每个预制构件赋予一个唯一的数字化编码(图6)，实现码头构件的精细化算量，为工厂化预制安装奠定了基础。虚拟建造技术在复杂桩基布置中的应用，有效提升项目的可实施性。根据实际施工方案，对设计BIM模型进行深化，对码头结构复杂部位的建造过程进行精确模拟，通过该虚拟建造提前解决施工过程中可能出现的问题，有效提升项目的可实施性。本工程LNG为了提高桩基的可实施性，尽量减少打桩船移位频率以提高施工的便利性，设计通7)，优化缆绳布置及沉桩顺序，调整不合理桩位，最终形成桩基施工顺序图用于指导施工，实现了设计与施工方案的无缝结合。模块化建造、快速拼装施工，有效控制施工质量、缩短施工工期。工厂化预制可有效控制构件质量，大大减少现场工作量以加快施工速度，但码头常常因为异形构件多、安装节点复杂而难以实现大规模的应用。通过BIM技术的精确建模，可实现对构件按模数和安装顺序的合理划分，最大程度地减少预制构件的现场测绘工作量，同时大大提高了构件预制加工的准确性和速度，使原本粗放、分散的施工模式变为集成化、模块化的现场施工模式[6]；从采购、生产、运输到现场安装的整个过程中，使用移动终端、网络、身份识别等技术，把在工厂预制的构件与BIM模型集成，直观地进行管理，避免任何环节出现问题。BIM320复杂结构的仿真施工模拟，实现可视化施工技术交底，使设计意图得到深入贯彻。传统的施工交底模式主要采用文字、图纸的形式来体现，而在施工初期，施工技术也无法在施工和设计之间形成充分的沟通，从而使交底的结果流于形式。BIM术可以将设计意图进行动态展示，直观地反映施工过程的时间节点和工序，重点突出了施工难点、要点，便于设计意图的准确传递。BIM8奠定了扎实的基础。取水口结构复杂、施工要求严格，传统二维图纸对相关要求难以准确表达，本工程利用BIM模型，对取水口支撑结构的位置、开挖及安装顺序、施工可操作空间等进行仿真施工模拟，不仅优化了设计方案，同时直观展现了复杂结构的各项施工工序，并对施工监测及控制要点提出相关要求，取得了设计技术交底应有的效果，后期的顺利施工也再次证明了这种方式的突出优势。目前，虽然常规的施工管理软件已经实现了对施工资料的数字化管理，但由于资料与施工构件的关联度较低，各施工相关方(施工、监理及业主)之间的资料无法实现共享，使后期资料的可维护性及可追溯性大大降低；基于BIM模型的施工管控平台，可实现施工资料与模型的有机结合，实现各施工相关方对施工工序、进度计划、质量安全、变更问题等进行全面直观的查询、审核和管控。本工程初步应用了公司自主研发的BIM数据管理平台(图9)，为施工过程“全信息化”提供数据保障，实现了信息流在项目全过程的传递和增值。项目施工过程中，施工技术人员将每天的工程进度、成本、存在问题等信息与BIM模型进行关联，并上传到服务器，采用数字化监控跟踪施工进度，同时处理、反馈监理方提出的意见或建议，满足工程相关方的远程管理要求，这不仅提高了工作效率，减少了管理人员数量，还可以帮助各