潘 鑫
(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710043)
美國(guó)國(guó)家BIM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM 的定義:BIM 是關(guān)于設(shè)施共享的知識(shí)資源,為設(shè)施全生命周期的決策制定提供可靠的信息支持,從最早期的概念階段到最終的拆除階段[1]。自BIM 概念誕生以來(lái),歐美及日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家將其應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域,形成了各自的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使得在建筑業(yè)有了快速的發(fā)展。
相比于建筑業(yè),隧道工程的信息化水平很低。盡管近年來(lái)手工繪圖已被CAD 輔助設(shè)計(jì)替代,其工作效率得到了顯著提升。但其本質(zhì)上仍是一種離散的資源管理模式,與BIM 集中資源管理模式相差甚遠(yuǎn)[2]。
不同于建筑工程位于某一集中區(qū)域,隧道工程一般呈帶線性或帶狀分布,長(zhǎng)度由幾百米至幾十千米不等。同時(shí),隧道位于地下,受地質(zhì)條件影響較大,外業(yè)勘測(cè)的精準(zhǔn)度會(huì)影響其設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此不能直接照搬建筑工程的BIM 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)路線。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)BIM 技術(shù)應(yīng)用于隧道工程進(jìn)行了一些研究。文獻(xiàn)[3-4]運(yùn)用Revit 對(duì)西成客專清涼山隧道和黔張常鐵路桑植隧道進(jìn)行詳細(xì)的BIM 建模及應(yīng)用研究,文獻(xiàn)[5]運(yùn)用Civil 3D+Dynamo+Revit 對(duì)廣富公路隧道實(shí)現(xiàn)了建模精細(xì)控制及施工全過程信息化管理??偟膩?lái)說,BIM 技術(shù)運(yùn)用于公路隧道的研究較少。
目前市面上常用的BIM 軟件有三家:Autodesk、Bentley 和Dassault System。其中,Autodesk 是最早應(yīng)用于建筑業(yè),旗下的Revit 操作簡(jiǎn)便,通過建立不同族形成所需要的項(xiàng)目,是入門及應(yīng)用頻率很高的軟件。Bentley 的通用性強(qiáng),操作簡(jiǎn)單易上手,但后續(xù)需在MicroStation 進(jìn)行大量開發(fā)工作。Dassault 適用于機(jī)械、航空等更為精細(xì)的行業(yè),操作難度較前兩款軟件較難,不易掌握。
綜合上述考慮,本文選用Autodesk 旗下的Revit 進(jìn)行分析研究。
依托珠海某公路隧道,其為兩單線隧道,線路左線3645m,右線3735m,共7 組人行、車行橫洞交錯(cuò)分布,進(jìn)口洞門采用削竹式洞門,出口采用端墻式洞門,設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h。
采用“基本模型+參考模型”的方式進(jìn)行BIM 設(shè)計(jì),基本模型主要包括初支、二襯、仰拱填充、水溝電纜槽、蓋板等沿線路分布和洞內(nèi)可見的構(gòu)筑物,主要用于場(chǎng)景展示。參考模型以一段為例,將鋼筋、鋼架、錨桿等隱蔽部件添加,進(jìn)行精細(xì)化建模及設(shè)計(jì)參數(shù)和工程數(shù)量的詳細(xì)表達(dá)?;贏utodesk 平臺(tái)的隧道BIM 實(shí)施流程如圖1 所示。
圖1 基于Autodesk 平臺(tái)的隧道BIM 實(shí)施流程[5]
Autodesk Revit 中族作為組成項(xiàng)目的構(gòu)件,可以通俗地把族比作是一個(gè)個(gè)零件,它同時(shí)也是參數(shù)信息的載體,通過組裝和拼接從而形成我們需要的物品(項(xiàng)目)。因此,對(duì)于鐵路各設(shè)計(jì)專業(yè)來(lái)說,創(chuàng)建族和不斷完善族庫(kù)是創(chuàng)建BIM 項(xiàng)目的前提[5]。族構(gòu)件和洞門、聯(lián)絡(luò)通道等模型如圖2、3 所示。
圖2 族構(gòu)件
圖3 BIM 模型
BIM 中的“I”代表Information(信息),是模型的靈魂。Revit 里提供了豐富的參數(shù)分組,可通過不同族進(jìn)行其屬性的手動(dòng)添加,也可通過開發(fā)一些小的插件,對(duì)其進(jìn)行批量添加,以此達(dá)到提高效率的目的。
模型建立后,我們就可以進(jìn)行一些初步應(yīng)用。通過Autodesk Naviswork 中TimeLiner 導(dǎo)入事先編輯好的CSV 文件,附著上通過Revit 模型導(dǎo)出為NWC 格式文件,就可以全方位、多角度地展示施工工藝的全過程,對(duì)施工方案研究有一定的指導(dǎo)意義。本方案采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法模擬洞口大跨Ⅴ級(jí)圍巖施工方案,如圖4 所示。
圖4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法4D 模擬
Revit 里提供了統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中模型相關(guān)工程數(shù)量的功能。但其數(shù)量表的格式不能完全按照鐵路工程習(xí)慣,還需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整才能使用[5]。
BIM 建??梢孕蜗?、直觀的展示施工過程的細(xì)節(jié)和整體把控,但二維圖紙?jiān)谑┕ぶ械牡匚蝗圆豢商娲?。因此,輔助出圖成為了現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)。目前,在Revit 中通過對(duì)三維BIM 模型進(jìn)行投影和剖切,可以得到一些簡(jiǎn)單的二維圖紙,主要以橫剖面圖為主,沿線路的縱剖面圖很難獲得。但是,與AutoCAD 中直接設(shè)計(jì)圖相比,無(wú)論在完整性還是在深度上都還存在一定的差距,這些有待于進(jìn)一步開發(fā)研究,從而更好地為設(shè)計(jì)服務(wù)。
通過定義Revit 模型在現(xiàn)實(shí)世界中的位置,利用Autodesk Infraworks 中的模型生成器生成地形模型,然后,將所建好的Revit 模型作為文件數(shù)據(jù)源導(dǎo)入Infraworks 中,通過動(dòng)畫、渲染等手段,讓模型更加豐富,為業(yè)主和使用者提供一個(gè)良好溝通且無(wú)障礙平臺(tái)。
通過珠海某公路隧道BIM 模型建立,對(duì)BIM 技術(shù)在公路隧道進(jìn)行了初步探索,取得了一些經(jīng)驗(yàn)和成果。結(jié)果顯示:BIM 技術(shù)在一定程度上可以提高公路隧道的設(shè)計(jì)質(zhì)量和后續(xù)施工管理水平,值得作為一種新技術(shù)進(jìn)行推廣與應(yīng)用。但在軟件開發(fā)、規(guī)范統(tǒng)一、各專業(yè)配合銜接上仍有很大的優(yōu)化空間,需在后續(xù)的BIM 技術(shù)研發(fā)、難題攻克和統(tǒng)籌發(fā)展中進(jìn)一步研究。