基于 BIM 技术的深水港口码头三维协同设计与施工优化研究

1 引言

随着全球贸易的蓬勃发展，深水港口作为海上运输的关键枢纽，其建设规模与复杂度日益提升。深水港口码头工程涉及水工结构、机械装卸、电气通信等多个专业领域，传统二维设计与施工管理模式存在信息传递不畅、协同效率低、施工风险难以预判等弊端，已难以满足现代化港口建设需求。建筑信息模型（Building Information Modeling，简称 BIM）技术凭借其三维可视化、信息集成化、协同性强等优势，为深水港口码头工程带来了新的发展机遇。通过构建包含几何信息、材料属性、施工工艺等多维度数据的数字化模型，BIM 技术可实现设计协同、施工模拟与运维管理的一体化，有效提升工程建设效率与质量。研究 BIM 技术在深水港口码头三维协同设计与施工优化中的应用，对推动港口工程行业数字化转型、实现高质量发展具有重要的理论价值与现实意义。

2 BIM 技术在深水港口码头三维协同设计中的应用

2.1 三维可视化建模

BIM 技术打破传统二维图纸的抽象表达局限，能够基于水工结构、设备管线、地形地貌等数据，构建逼真的深水港口码头三维模型。在码头主体结构设计中，利用 Revit、Bentley 等 BIM 软件，可精确创建码头平台、桩基、挡浪墙等构件的三维模型，直观展示各构件的空间位置与尺寸关系。

2.2 多专业协同设计

深水港口码头工程涉及建筑、结构、给排水、电气等多个专业，传统设计模式下各专业间信息传递滞后，易出现设计冲突。BIM 技术构建的协同设计平台，允许不同专业设计人员在同一模型中协同工作，实现信息的实时共享与交互。例如，电气专业设计人员在布置电缆桥架时，可实时查看结构专业的梁、柱位置，避免桥架与结构构件发生碰撞；给排水专业设计人员在规划排水管道时，可参考建筑专业的空间布局，优化管道走向。通过 BIM 技术的多专业协同设计，某深水港口码头工程设计阶段的碰撞问题减少了 70% ，设计周期缩短了 20% ，显著提高了设计质量与效率。

2.3 碰撞检测与优化

在深水港口码头复杂的工程系统中，管线碰撞、结构构件冲突等问题频发，严重影响施工进度与工程质量。BIM 技术利用其强大的碰撞检测功能，可对三维模型中的各类构件进行全面检测，自动识别硬碰撞（如管道与结构构件直接接触）、软碰撞（如管道安装空间不足）等问题。设计人员根据检测结果及时调整设计方案，避免了施工阶段的拆改，节约了大量工期与成本。同时，BIM 技术还可对碰撞问题进行统计分析，为后续设计优化提供数据支持，提升设计的合理性与可靠性。

3 BIM 技术在深水港口码头施工优化中的应用

3.1 施工进度模拟与动态管理

BIM 技术结合施工进度计划，通过 Navisworks 等软件对深水港口码头施工过程进行 4D（三维模型 + 时间维度）模拟，直观展示施工进度安排与各工序间的逻辑关系。施工管理人员可根据模拟结果，提前预判施工过程中可能出现的工期延误风险，如大型构件吊装顺序不合理、施工场地空间冲突等问题，并及时调整施工计划。在某深水港防波堤施工项目中，利用 BIM 4D 模拟发现，原计划的石料运输路线与混凝土浇筑作业存在交叉干扰，可能导致工期延误。通过优化运输路线与施工时序，项目工期缩短了 15 天 。此外，施工过程中可将实际进度与 BIM 模拟进度进行实时对比，及时发现偏差并采取纠偏措施，实现施工进度的动态管理。

3.2 资源调配优化

BIM 模型包含了详细的构件信息与工程量数据，可辅助施工单位进行资源需求分析与调配优化。通过对 BIM 模型进行工程量统计，能够准确计算出各施工阶段所需的建筑材料（如混凝土、钢材）、机械设备（如起重机、挖掘机）及劳动力数量。以某深水码头桩基施工为例，利用 BIM 技术精确计算出各型号桩基的混凝土用量，避免了材料浪费，节约成本约12% 。同时，BIM 技术还可根据施工进度模拟结果，合理安排机械设备的进场时间与使用周期，提高设备利用率，降低租赁成本。

3.3 施工安全与质量管控

BIM 技术在深水港口码头施工安全与质量管控方面发挥着重要作用。在施工安全管理方面，通过 BIM 模型对施工现场进行三维布置，规划安全通道、防护设施位置，模拟施工过程中的安全隐患，如高空作业坠落风险、大型设备操作盲区等，并制定针对性的安全防护措施。在某深水码头预制构件安装施工中，利用 BIM 技术模拟吊装过程，提前发现起重机站位处地基承载力不足的安全隐患，通过加固地基避免了安全事故的发生 。在质量管控方面，BIM 模型可作为施工质量验收的依据，施工人员可对照模型检查构件安装位置、尺寸是否符合设计要求，监理人员也可通过 BIM模型快速定位质量问题，提高验收效率与准确性。

4 BIM 技术在深水港口码头应用中存在的问题及对策

4.1 存在的问题

尽管 BIM 技术在深水港口码头工程中展现出诸多优势，但在实际应用中仍面临一些问题。首先，BIM 软件种类繁多，不同软件间的数据兼容性差，导致信息传递不畅，影响协同效率。其次，港口工程各专业对 BIM技术的应用深度与水平参差不齐，专业间协同难度较大。

4.2 对策建议

针对上述问题，可采取以下对策：一是加强 BIM 软件的研发与整合，推动行业数据标准的统一，提高软件间的兼容性；二是建立完善的 BIM 协同管理机制，明确各专业职责，加强沟通与协作，提升专业协同效率；三是加强 BIM 技术人才培养，通过校企合作、专业培训等方式，培养既懂BIM 技术又熟悉港口工程的复合型人才；四是政府出台相关政策，对应用BIM 技术的企业给予资金补贴与政策支持，降低企业应用成本，提高企业积极性。

结束语

BIM 技术在深水港口码头三维协同设计与施工优化中的应用，为港口工程领域带来了革命性变革。从设计阶段的多专业协同与碰撞检测，到施工阶段的进度模拟与资源优化，BIM 技术通过数字化、可视化手段，有效解决了传统模式下信息孤岛、效率低下等问题，显著提升了工程质量与管理水平。实际案例表明，BIM 技术不仅能减少设计变更、缩短工期，还能实现可观的成本节约，为项目带来了显著的经济效益与社会效益，成为推动深水港口码头工程高质量发展的关键技术支撑。然而，当前 BIM 技术在应用过程中仍面临诸多挑战。软件兼容性差导致信息传递受阻，不同专业间的协同壁垒制约了技术效能的充分发挥，复合型人才短缺成为推广应用的瓶颈，而初期较高的投入成本也使得部分企业望而却步。这些问题的解决，需要政府、企业与科研机构的协同合作。通过制定统一的数据标准、完善协同管理机制、加强产学研联合培养人才，以及出台针对性的扶持政策，逐步构建起有利于 BIM 技术发展的生态环境。

参考文献

[1]徐伟，刘元东，金国辉.基于BIM协同设计的住宅方案节能优化研究[J].建筑技术， 2019（1）：4.DOI：CNKI：SUN：JZJI.0.2019-01-011.

[2]尹宝川.基于BIM技术的道路桥梁工程设计与施工管理[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2024（003）：000.