基于BIM技术的水利水电工程施工管理体系研究

摘要：水利水电工程具有规模庞大、环境复杂、多专业协同要求高等特点，传统施工管理模式面临信息孤岛、风险管控滞后等瓶颈。以BIM技术为核心构建覆盖设计、施工、运维全周期的数字化管理体系，通过信息集成、动态模拟与智能预警等技术手段，解决水利工程中的协同效率低、资源调度难、安全隐患多等痛点。研究提出标准化建模规则、云端协同平台、4D/5D模拟优化等实施路径，并配套组织流程重构与人才培养机制，推动施工管理向可视化、精细化、智能化转型，为提升水利水电工程全生命周期管理水平提供理论支撑与实践参考。基于此，本文章对基于BIM技术的水利水电工程施工管理体系进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：BIM技术；水利水电工程；施工管理体系

引言

随着我国水利水电工程向高坝大库、深埋长隧方向发展，施工管理面临地质条件复杂、安全风险动态演化、多参与方协同低效等挑战。BIM技术改变了建筑工程传统设计和管理模式，不仅能够全面了解并把控工程项目，而且还可以利用虚拟仿真技术进行动态演示，对提高工程项目建设质量和管理水平具有重要意义，已经被广泛应用于建筑工程领域。

一、水利水电工程施工管理的特点

水利水电工程规模庞大且结构类型多样，需统筹多专业交叉协作；施工环境受地形地质、水文气象等自然条件制约显著，面临滑坡、渗流等动态风险；施工周期长、资源调度强度高，涉及土石方开挖、混凝土浇筑等工序衔接；隐蔽工程占比大，质量追溯与过程控制难度突出；安全管控要求严苛，需应对高空作业、爆破施工等高危场景；同时需兼顾生态保护与移民安置等社会因素，管理维度涵盖技术、经济、环境等多重目标，具有典型的多维度动态管控特征。

二、水利水电工程施工管理的难点

（一）多专业协同与信息整合困难

水利水电工程涉及地质勘探、结构设计、机电安装、环境评估等多领域交叉协作，传统管理模式易导致专业间信息割裂。不同参与方使用独立的数据系统，图纸版本混乱、设计变更传递滞后，常引发施工冲突或返工。地下洞室开挖时，地质条件复杂多变，若地质数据未及时同步至结构设计和施工方，导致支护方案与岩体实际承载力不匹配，埋下质量隐患。施工过程中设备调度、材料供应与进度计划难以动态联动，资源浪费与工期延误风险显著增加。信息孤岛问题严重制约了工程整体效率，亟需系统性解决方案。

（二）环境复杂性与安全风险控制

水利水电工程多位于偏远山区或河流峡谷，地形陡峭、气候多变且地质灾害频发，施工环境不确定性极高。大坝浇筑需应对极端降雨引发的洪水威胁，导流洞施工遭遇突水突泥灾害，而高边坡开挖易诱发山体滑坡。传统安全管理依赖人工巡查和经验预判，难以实时监测隐蔽工程隐患，预警响应存在滞后性。施工现场机械密集、高空作业频繁，爆破、吊装等高风险工序交织，人员与设备动态管控难度大。复杂环境下安全风险的隐蔽性、突发性特征，对管理体系的动态适应能力提出严峻挑战。

三、基于BIM技术构建水利水电工程施工管理体系的措施

（一）建立基于BIM的全生命周期信息集成标准体系

构建水利水电工程BIM应用标准是实现施工管理数字化的基础。需制定涵盖建模规则、数据格式、交付标准的统一框架，明确不同阶段的模型精度要求，确保各参与方数据互通。针对水利工程特有的地形地质、大体积混凝土浇筑等需求，开发参数化族库与模板，定义岩体裂隙、导流洞结构等专业构件的属性编码规则。通过IFC标准实现多软件平台数据兼容，避免信息割裂。建立全生命周期信息传递机制，要求设计阶段模型嵌入施工可用的材料属性、施工工艺参数，施工阶段动态补充质量检测、进度节点等数据，为后期运维提供结构化数据库。通过标准化的数据架构，实现从设计意图到施工落地的无缝衔接，减少因模型信息断层导致的返工风险。

（二）搭建云端协同管理平台与轻量化应用场景

基于BIM的协同管理平台需整合模型数据、进度计划、资源调度等核心功能模块，支持多终端实时协作。平台架构需采用混合云部署，保障大规模模型渲染效率与数据安全性，通过权限分级实现业主、设计、施工、监理等角色的差异化数据访问。开发轻量化模型浏览工具，支持手机、平板等移动端查看施工进度标注、质量问题反馈，降低一线人员使用门槛。针对隐蔽工程管理难点，利用BIM+GIS技术实现地下洞室群三维地质模型与施工模型的叠加分析，实时预警开挖面与断层带的相对位置。结合物联网设备采集的混凝土温控、灌浆压力等数据，在平台中自动关联模型构件属性，生成可视化质量报告。通过平台的任务派发与流程跟踪功能，将设计变更、材料审批等业务线上化，压缩传统纸质流程的时间损耗。

（三）实施4D/5D动态施工模拟与资源优化

基于BIM的4D进度管理需将WBS分解结构与模型构件动态绑定，通过可视化模拟提前发现工序冲突。在导流洞施工中，模拟混凝土衬砌与灌浆作业的空间交叉，优化设备进场路线；在坝体浇筑阶段，通过时间轴模拟缆机运行轨迹与仓面划分的逻辑关系，规避机械碰撞风险。5D成本管控则需建立工程量清单与模型构件的自动关联规则，实时统计混凝土、钢筋等材料消耗量，对比预算与实际用量偏差。针对复杂资源调度问题，利用BIM模型提取施工强度数据，结合算法优化砂石骨料运输路径、模板周转方案，减少场内物流拥堵。通过历史工程模型数据库训练机器学习模型，可预测不同施工方案下的资源需求波动，为管理者提供动态决策支持。

（四）构建安全风险智能预警与应急响应机制

基于BIM的安全管理体系需融合物联网感知与模型分析能力。在边坡开挖区域部署倾角传感器与裂缝监测仪，数据实时反馈至BIM模型，通过有限元分析模块计算岩体稳定性系数，自动触发预警阈值。针对地下工程突水风险，将地质雷达探测数据与模型中的断层带、渗流路径叠加，模拟不同开挖进深下的水压变化趋势。利用VR技术对施工人员进行高空作业、爆破操作等沉浸式培训，在虚拟环境中模拟脚手架坍塌、触电等事故场景，强化风险认知。建立应急预案数字孪生库，当现场传感器监测到异常时，自动调取类似案例的处置方案，并在模型中三维标注逃生路线、应急物资位置。通过BIM与UWB定位技术集成，实现人员、设备的实时位置追踪，划定危险区域电子围栏，超限即刻推送警报。

结束语

总之，文章提出的基于BIM技术的水利水电工程施工管理体系，通过标准化数据架构、智能化协同平台与动态化管控工具，有效破解了多源信息割裂、风险响应滞后等传统管理顽疾。研究证实，BIM技术与施工管理的深度融合可显著提升资源调度精度、安全预警时效与跨专业协作效率，为复杂环境下的工程决策提供可视化支撑。未来研究应进一步探索BIM与物联网、数字孪生等技术的集成应用，构建感知-分析-决策闭环管理生态，推动水利水电工程管理向智慧化、自适应方向持续演进。

参考文献

[1]尹建部，李振卿，赵香玲，等.浅析BIM技术在水利水电工程施工安全管理中的实践应用[J].中国设备工程，2022，（05）：88-90.

[2]许哲峰.BIM技术在水利工程中的应用研究[J].黑龙江水利科技，2021，49（09）：189-191.

[3]韦武昌，蒋志鹏.基于BIM的水利工程施工管理模式研究[J].科技创新与应用，2021，11（23）：191-193.

[4]王省，黄维亮.浅谈BIM技术在水利水电工程的应用[J].人民黄河，2020，42（S2）：255-256+259.

[5]唐少东.BIM技术在水利水电工程施工中的应用[J].工程技术研究，2020，5（22）：91-92.