BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用

陶 鵬， 王 旭

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

EPC項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，專業(yè)眾多，項(xiàng)目生命周期包括從勘察、設(shè)計(jì)、施工等階段，時(shí)間跨度長(zhǎng)。在項(xiàng)目不同階段建立和維護(hù)BIM模型，使用BIM平臺(tái)匯總各項(xiàng)目參與方的工程信息，消除項(xiàng)目中的信息孤島，并將得到的信息結(jié)合三維模型進(jìn)行整理和儲(chǔ)存，以備項(xiàng)目全過程中項(xiàng)目各參與方隨時(shí)共享，從根本上解決項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等階段應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息斷層[1]。

本文旨在通過研究BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)，重點(diǎn)闡述BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)與施工兩階段過程中的應(yīng)用，為BIM技術(shù)的應(yīng)用和推廣積累經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，為信息化建設(shè)工程的設(shè)計(jì)、施工與建設(shè)管理人員提供參考和借鑒。

1 總體技術(shù)路線

總體技術(shù)路線為：制定標(biāo)準(zhǔn)框架體系——開發(fā)配套實(shí)施工具——?jiǎng)?chuàng)建基礎(chǔ)信息模型——信息模型傳遞與利用。首先制定和優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)框架體系，作為理論基礎(chǔ)。 研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)框架配套的實(shí)施工具，制作幾何模型構(gòu)件庫與信息屬性模板庫?；跇?biāo)準(zhǔn)框架及配套的實(shí)用工具，創(chuàng)建工程信息模型，以多個(gè)專業(yè)的信息模型組成的互通立交數(shù)字化工程為數(shù)據(jù)層基礎(chǔ)，開展三維設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同與可視化校審、設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)字化交付、施工場(chǎng)地布置、可視化技術(shù)交底等多項(xiàng)BIM技術(shù)應(yīng)用。開發(fā)基于BIM的Web端建設(shè)管理平臺(tái)，利用工程信息模型及平臺(tái)內(nèi)嵌的業(yè)務(wù)流程與邏輯，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、中期計(jì)量、安全、工程檔案等的信息化管理(圖1)。

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用技術(shù)路線

2 BIM技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用主要包含的關(guān)鍵技術(shù)：信息模型創(chuàng)建基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)編制及配套實(shí)施工具的開發(fā)；信息模型文件向輕量化的web端格式轉(zhuǎn)換與Web端圖形引擎開發(fā)。

2.1 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)編制及配套工具的研發(fā)

結(jié)合EPC項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，依照ISO標(biāo)準(zhǔn)體系框架，參考國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)以及國內(nèi)鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目BIM標(biāo)準(zhǔn)[2,3](圖2)，進(jìn)行補(bǔ)充和優(yōu)化，編制適用于EPC項(xiàng)目的設(shè)計(jì)信息模型分類編碼標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)體分解標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)、信息模型創(chuàng)建手冊(cè)、出圖手冊(cè)等一系列BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和BIM應(yīng)用實(shí)施規(guī)則。

圖2 BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架體系

為了使標(biāo)準(zhǔn)能夠落地實(shí)施，開發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)體系配套的信息模型創(chuàng)建、編輯及轉(zhuǎn)換工具(圖3)，以提高工作效率。

圖3 研發(fā)配套落地實(shí)施工具

2.2 信息模型格式轉(zhuǎn)換與Web端圖形引擎開發(fā)

開發(fā)基于Cesium開源框架的Web端圖形平臺(tái)，支持設(shè)計(jì)產(chǎn)品的數(shù)字化、可視化、輕量化交付。開發(fā)配套工具，實(shí)現(xiàn)信息模型從PC端設(shè)計(jì)文件格式(dgn)到Web端gltf和3DTiles交付用開源格式的高效轉(zhuǎn)換[4]。

數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具主要用于將信息模型從設(shè)計(jì)階段的PC端向交付階段的Web端轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵技術(shù)包含：建立針對(duì)帶狀工程的規(guī)則格網(wǎng)+四叉樹的空間索引[5]，形成模型存儲(chǔ)調(diào)用的有效機(jī)制；針對(duì)復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行不同精度要求(LOD)的格式轉(zhuǎn)換，提升信息模型圖形顯示效率；轉(zhuǎn)化過程中圖形與屬性分別存儲(chǔ)，以減小圖形文件大小，提高Web端文件下載效率。

3 BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用

蘭州新區(qū)經(jīng)三十三路與G341線立交工程是一項(xiàng)市政與公路相結(jié)合的設(shè)計(jì)施工總承包項(xiàng)目，為了提升建設(shè)管理工作的信息化水平、打造BIM技術(shù)應(yīng)用示范工程，開展了設(shè)計(jì)與施工兩階段BIM技術(shù)應(yīng)用。應(yīng)用主要包含三個(gè)方面：三維輔助設(shè)計(jì)與可視化技術(shù)交底；全專業(yè)信息模型創(chuàng)建與數(shù)字化交付；信息化建設(shè)管理平臺(tái)搭建。

3.1 三維輔助設(shè)計(jì)與可視化技術(shù)交底

利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，建立實(shí)景三維模型，高度還原項(xiàng)目所處環(huán)境，為開展后續(xù)工作提供地理基礎(chǔ)。將實(shí)景模型與工程三維模型進(jìn)行疊加(圖4)，在工程方案優(yōu)化、改路改溝設(shè)計(jì)、橋涵位置選取等設(shè)計(jì)作業(yè)中，充分發(fā)揮GIS真實(shí)、豐富的空間信息優(yōu)勢(shì)，提高方案研究的全面性和針對(duì)性。

針對(duì)復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建精細(xì)化三維模型，利用三維設(shè)計(jì)手段，提升設(shè)計(jì)效率和精確度。利用精細(xì)化三維模型直接進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙輸出，豐富設(shè)計(jì)產(chǎn)品內(nèi)容，確保設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量(圖5)。

圖4 實(shí)景模型與工程模型的融合

圖5 預(yù)制蓋梁與現(xiàn)澆墩身連接部位

基于信息模型，采用多種可視化形式進(jìn)行設(shè)計(jì)方與施工方以及施工單位內(nèi)部的技術(shù)交底，提高溝通效率，暢通設(shè)計(jì)信息傳遞路徑(圖6)。

圖6 多種可視化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)交底

3.2 全專業(yè)信息模型創(chuàng)建與數(shù)字化交付

基于統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)和工具，將創(chuàng)建的各個(gè)專業(yè)信息模型進(jìn)行統(tǒng)一坐標(biāo)系下的組裝，形成本項(xiàng)目完整的數(shù)字化工程文件，作為數(shù)字化交付和信息化建設(shè)管理工作的基礎(chǔ)。

整個(gè)項(xiàng)目信息模型共涉及10個(gè)專業(yè)，3 000余構(gòu)件，3.6萬余條設(shè)計(jì)工程屬性信息，以及12萬余條關(guān)系型數(shù)據(jù)(圖7)。

圖7 全專業(yè)信息模型(PC端三維設(shè)計(jì)軟件)

開發(fā)Web端交付平臺(tái)，進(jìn)行設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)字化交付，形成工程項(xiàng)目的數(shù)字檔案館，方便各參與方對(duì)設(shè)計(jì)信息、圖紙的在線可視化查閱與瀏覽，提高設(shè)計(jì)信息傳遞效率，提供額外的設(shè)計(jì)服務(wù)，提升業(yè)主的用戶體驗(yàn)感受，為建設(shè)階段信息化管理工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)(圖8)。

圖8 設(shè)計(jì)產(chǎn)品數(shù)字化交付平臺(tái)(Web端)

3.3 信息化建設(shè)管理平臺(tái)搭建

基于最新的BIM+GIS技術(shù)框架，開發(fā)面向建設(shè)管理的應(yīng)用平臺(tái)，包含協(xié)同辦公、數(shù)字化交付、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、計(jì)量管理及檔案管理7大功能模塊。往前承接設(shè)計(jì)階段模型與數(shù)據(jù)，往后打通進(jìn)度、質(zhì)檢、計(jì)量作業(yè)的信息傳遞鏈條，解決傳統(tǒng)建設(shè)管理中的各項(xiàng)作業(yè)之間的信息孤島問題，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度可視、質(zhì)檢可控、計(jì)量準(zhǔn)確，全面提升建設(shè)管理的信息化程度，并為今后的養(yǎng)護(hù)與運(yùn)維提供準(zhǔn)確和可追溯的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[6-8](圖9～圖12)。

圖9 基礎(chǔ)功能：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上報(bào)、審批與存儲(chǔ)

圖12 基于構(gòu)件的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可視化查詢功能

4 結(jié) 論

以EPC項(xiàng)目的BIM實(shí)施為例，闡述了BIM技術(shù)在EPC項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用，通過三維輔助設(shè)計(jì)與可視化技術(shù)交底、全專業(yè)信息模型創(chuàng)建與數(shù)字化交付以及信息化建設(shè)管理平臺(tái)搭建等方式提高勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升建設(shè)管理工作的信息化水平。

對(duì)將BIM技術(shù)引入EPC項(xiàng)目建設(shè)給出參考與借鑒,對(duì)設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)管理人員如何利用BIM技術(shù)開展勘察設(shè)計(jì)與建設(shè)管理業(yè)務(wù)工作給予啟發(fā)。