水利水电工程施工中 BIM 技术的应用与效益分析

一、引言

水利水电工程作为国家重要的基础设施，具有施工周期长、技术难度大、涉及范围广、环境影响复杂等特点。传统施工模式依赖二维图纸和经验决策，容易出现设计冲突、进度滞后、成本超支等问题。随着数字技术的发展，BIM 技术以其可视化、参数化、协同化的优势，逐渐成为解决水利水电工程施工难题的关键技术手段。本文基于 BIM 技术的核心特性，系统分析其在水利水电工程施工中的应用场景与实际效益，为推动行业数字化转型提供实践依据。

二、BIM 技术在水利水电工程施工中的应用场景

（一）三维可视化设计与碰撞检测

水利水电工程结构复杂，涉及挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物等多类构件的协同施工。传统二维设计中，各专业图纸的衔接易出现疏漏，导致施工阶段的设计冲突。BIM 技术通过构建三维模型，将建筑、结构、机电等专业信息整合到统一平台，实现设计成果的可视化呈现。设计人员可通过模型直观发现管线交叉、结构干涉等问题，提前进行优化调整。例如，在水电站厂房施工中，利用 BIM 模型对水轮发电机组、调速系统、励磁系统等设备的安装位置进行模拟，提前发现设备与土建结构的碰撞点，减少施工阶段的返工成本。

（二）施工进度模拟与动态管理

水利水电工程施工受自然环境、地质条件等因素影响较大，进度管理难度较高。BIM 技术结合进度计划软件，可将施工进度与三维模型关联，形成 4D 进度模拟模型。通过模型可视化展示工程各阶段的施工状态，帮助管理人员直观掌握进度偏差。在大坝浇筑施工中，利用 BIM 技术模拟不同浇筑方案的进度曲线，结合气象数据预测可能出现的工期延误风险，提前调整资源配置。同时，通过现场数据采集与模型实时对比，实现进度动态更新，确保施工按计划推进。

（三）成本精细化控制

成本控制是水利水电工程施工管理的核心目标之一。传统成本管理依赖事后核算，难以实现全过程动态管控。BIM 技术通过构建包含工程量、材料价格、施工工艺等信息的 5D 成本模型，实现成本与模型的联动管理。在投标阶段，利用 BIM 模型快速准确计算工程量，提高报价精度；施工阶段，通过模型实时统计已完成工程量，结合合同单价生成成本报表，及时发现成本偏差。例如，在隧洞施工中，利用 BIM 模型追踪锚杆、喷混凝土等材料的用量，对比设计用量与实际消耗，分析超耗原因并采取控制措施，有效降低工程成本。

（四）质量与安全监管优化

水利水电工程施工环境复杂，质量安全风险较高。BIM 技术通过可视化交底、虚拟仿真等手段，提升质量安全管理水平。在模板安装施工前，利用 BIM 模型对施工人员进行可视化技术交底，明确模板尺寸、支撑间距等关键参数；通过虚拟仿真模拟高边坡开挖、深基坑支护等高危作业过程，识别潜在安全隐患并制定预防措施。同时，将质量验收数据、安全检查记录与 BIM 模型关联，实现质量安全问题的追溯管理，提高监管效率。

三、BIM 技术应用的效益分析

（一）提升施工效率

BIM 技术通过减少设计冲突、优化施工方案，显著缩短施工周期。某水电站工程应用 BIM 技术

后，提前发现设计问题 38 处，避免返工工期 26 天；通过 4D 进度模拟优化资源配置，关键线路施工效率提升 15% ，整体工期提前 45 天完成。可视化技术交底使施工人员理解效率提高 30% ，减少因技术交底不清导致的窝工现象。

（二）降低工程成本

成本效益是 BIM 技术应用的核心价值体现。某水利枢纽工程通过 BIM 技术实现成本精细化控制，工程量计算误差率降低至 1.2% 以下，材料损耗率减少 8% ，直接节约成本 2300 万元；通过碰撞检测减少返工费用 560 万元，成本控制效果显著。5D 成本模型的应用使成本核算周期从传统的每月一次缩短至每周一次，为成本动态调整提供及时数据支持。

（三）提高工程质量

BIM 技术的全过程质量管控机制有效提升工程质量水平。某大坝工程应用 BIM 技术后，混凝土浇筑蜂窝麻面等质量缺陷减少 65% ，钢筋保护层厚度合格率从 82% 提升至 96% ；通过虚拟仿真优化施工工艺，结构尺寸偏差控制在规范允许范围内的比例提高 20‰ 质量问题追溯系统的建立，使质量整改效率提升 40% ，确保工程质量满足设计要求。

（四）强化安全管理

BIM 技术的安全风险预控能力显著降低安全事故发生率。某隧洞工程通过 BIM 虚拟仿真识别安全隐患 19 处，制定专项防控措施后，施工期间未发生重大安全事故；可视化安全交底使作业人员安全规范执行率提高 50% ，轻伤事故率下降 70‰ 。安全检查与模型关联管理，使隐患整改闭环率达到100% ，保障施工人员生命安全。

四、BIM 技术应用面临的挑战与对策

尽管 BIM 技术在水利水电工程施工中效益显著，但应用过程中仍面临一些挑战。一是 BIM 人才短缺，缺乏既懂水利专业又掌握 BIM 技术的复合型人才；二是各参与方协同机制不完善，模型信息共享存在壁垒；三是软硬件投入成本较高，中小企业应用动力不足。针对这些问题，应加强 BIM技术培训，建立校企合作培养模式；制定统一的数据标准，搭建协同管理平台；政府加大政策扶持，鼓励企业技术升级，推动 BIM 技术在水利水电行业的普及应用。

五、结论

BIM 技术作为工程建设领域的数字化核心技术，在水利水电工程施工中展现出巨大的应用价值。通过三维可视化设计、4D 进度管理、5D 成本控制等应用场景的实践，能够有效提升施工效率、降低工程成本、提高工程质量、强化安全管理。虽然目前 BIM 技术应用仍面临人才、协同、成本等方面的挑战，但随着技术的不断成熟和行业数字化转型的推进，其在水利水电工程施工中的应用将更加广泛深入。未来应进一步加强技术研发与人才培养，完善协同管理机制，充分发挥 BIM 技术的赋能作用，推动水利水电工程建设高质量发展。

参考文献：

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