EPC模式下的公路工程BIM綜合應(yīng)用研究

歐佳佳， 戴 瑋

(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(engineering procurement construction)模式是指受業(yè)主委托，按照合同約定對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、試運(yùn)行等實(shí)行全過(guò)程或若干階段的承包[1]。BIM(building information modeling)技術(shù)是一種通過(guò)三維模型攜帶大量數(shù)據(jù)信息并傳遞運(yùn)用在工程建設(shè)全項(xiàng)目周期的新型信息化技術(shù)，是對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目各階段物理特征和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，具有以數(shù)據(jù)為中心的全生命周期理念特性[2]。BIM技術(shù)運(yùn)用體系在建筑等行業(yè)已經(jīng)十分完善，而在公路工程行業(yè)仍然處于初期發(fā)展階段。

1 研究背景

BIM 技術(shù)在公路行業(yè)已經(jīng)發(fā)展推廣數(shù)年，部分專業(yè)已逐步成熟，基本可以貫穿“建管養(yǎng)運(yùn)”一體化全生命周期過(guò)程[3]。而涉及公路工程的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化推廣仍然處于發(fā)展和實(shí)踐階段，因此BIM技術(shù)在公路工程上的標(biāo)準(zhǔn)化體系仍需實(shí)際項(xiàng)目的不斷研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[4]。

在《交通運(yùn)輸部辦公廳關(guān)于開展公路 BIM 技術(shù)應(yīng)用示范工程建設(shè)的通知》(交辦公路函〔2017〕1283 號(hào))[5]中要求到：在設(shè)計(jì)階段通過(guò)具體項(xiàng)目應(yīng)用和積極推動(dòng)，提升設(shè)計(jì)水平，鼓勵(lì)和促進(jìn)工程設(shè)計(jì)人員直接利用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成以三維形式表述的設(shè)計(jì)成果，根據(jù)需要提供平面圖紙或其他形式的設(shè)計(jì)文件。在建設(shè)階段，項(xiàng)目建設(shè)單位要建立基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)和全員參與的共享管理方式，改進(jìn)建設(shè)管理，壓縮管理層級(jí)，提高管理效率，降低管理成本。施工單位要利用BIM技術(shù)改進(jìn)施工組織，提高設(shè)備利用率，減少材料和備件庫(kù)存，充分利用BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)件加工，減少中間環(huán)節(jié)，提高加工效率和精度，提升施工組織水平。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用流程

在項(xiàng)目確定之后，通過(guò)組建BIM技術(shù)應(yīng)用中心，制定項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用的制度標(biāo)準(zhǔn)和總體方案，根據(jù)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)施工實(shí)施的不同階段采用不同的BIM技術(shù)手段和措施?？傮w思路(圖1)如下：

圖1 BIM技術(shù)應(yīng)用研究思路

在項(xiàng)目實(shí)施組建階段，以業(yè)主方和咨詢方為主，組建項(xiàng)目級(jí)BIM技術(shù)應(yīng)用中心。BIM技術(shù)中心根據(jù)對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際工程需求和BIM技術(shù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行分析，分別制定設(shè)計(jì)階段及施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋兩階段數(shù)字化信息模型數(shù)據(jù)的應(yīng)用和管理，并對(duì)項(xiàng)目BIM實(shí)施人員采用規(guī)范制度[6]。

在設(shè)計(jì)階段中運(yùn)用基于云服務(wù)器的協(xié)同化體系，并采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)和GIS平臺(tái)的開發(fā)，同時(shí)利用軟件平臺(tái)開發(fā)的二次工具，針對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)上橋梁涵洞等結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和三維出圖并進(jìn)行數(shù)字化脫平臺(tái)化設(shè)計(jì)交付。

在施工階段中運(yùn)用建設(shè)管理信息平臺(tái)，在建設(shè)過(guò)程中對(duì)立交工程的安全質(zhì)量、進(jìn)度情況、計(jì)量情況及檔案數(shù)據(jù)信息資料進(jìn)行科學(xué)合理的有效管控，智能統(tǒng)計(jì)分析建設(shè)造價(jià)數(shù)據(jù)信息，針對(duì)新型或復(fù)雜施工工藝流程采用三維模擬演示進(jìn)行指導(dǎo)施工[7]。在工程驗(yàn)收后，將施工階段所有數(shù)據(jù)信息記錄和BIM技術(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)及模型進(jìn)行施工交付，為后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理提供大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 BIM綜合應(yīng)用研究

3.1 BIM+GIS集成應(yīng)用

BIM與GIS集成應(yīng)用是通過(guò)數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)集成或應(yīng)用集成實(shí)現(xiàn)。通過(guò)集成應(yīng)用可提高長(zhǎng)線工程和大規(guī)模區(qū)域性工程的管理能力和增強(qiáng)大規(guī)模公共設(shè)施的管理能力。

利用傾斜攝影測(cè)量模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況收集以及地形地貌的分析，在外業(yè)勘察時(shí)可以進(jìn)行場(chǎng)地房屋實(shí)地拆遷綜合調(diào)查，還能為項(xiàng)目踏勘時(shí)提供勘察輔助。同時(shí)利用生成的高清地形地貌，進(jìn)行設(shè)計(jì)線位方案比選、凈空及空間設(shè)計(jì)校核、配合仿真模擬(圖2)及填挖平衡量設(shè)計(jì)估算等。在階段匯報(bào)時(shí)利用設(shè)計(jì)模型與傾斜攝影測(cè)量的結(jié)合，進(jìn)行景觀綠化等環(huán)境設(shè)計(jì)以及多樣化方案比選。

圖2 場(chǎng)地三維實(shí)景模型

在施工過(guò)程中，采用BIM+GIS技術(shù)進(jìn)行工地、料場(chǎng)場(chǎng)址的選擇和位置科學(xué)布設(shè)，以及施工臨時(shí)設(shè)施、運(yùn)輸取棄土場(chǎng)的布置選擇。同時(shí)對(duì)于施工便道的選線、施工地形和環(huán)境等影響因素進(jìn)行綜合評(píng)估。結(jié)合施工數(shù)據(jù)模型進(jìn)行特殊結(jié)構(gòu)、位置的施工工藝工法模擬，有效指導(dǎo)施工。采用周期性的無(wú)人機(jī)巡航監(jiān)測(cè)，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集。

3.2 數(shù)據(jù)兼容集成及數(shù)字化交付

在工程項(xiàng)目大數(shù)據(jù)運(yùn)用推廣的背景下，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用及信息平臺(tái)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目級(jí)多元數(shù)據(jù)兼容和集成應(yīng)用(圖3)，并在項(xiàng)目各階段完成后分別進(jìn)行數(shù)字化交付。

圖3 數(shù)字化兼容集成應(yīng)用

在設(shè)計(jì)階段，采用跨平臺(tái)軟件進(jìn)行多專業(yè)模型設(shè)計(jì)和加工，同時(shí)運(yùn)用自主研發(fā)的BIM+GIS平臺(tái)將傳統(tǒng)的勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理和通用格式轉(zhuǎn)出。最終達(dá)到工程三維信息模型、項(xiàng)目周邊環(huán)境的實(shí)景模型以及電子化設(shè)計(jì)圖紙的可視化、輕量化交付，形成項(xiàng)目的數(shù)字化檔案館，便于項(xiàng)目的各參建方對(duì)設(shè)計(jì)信息、設(shè)計(jì)圖紙、工程空間要素以及地理信息的快速、便捷查詢。

在施工階段，通過(guò)前期基于施工管理需求開發(fā)的建設(shè)管理信息平臺(tái)，在全設(shè)計(jì)過(guò)程模型數(shù)據(jù)和資料錄入存儲(chǔ)基礎(chǔ)下，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、質(zhì)量、安全及計(jì)量等管理的流程審批和數(shù)據(jù)記錄[8]，同時(shí)將施工過(guò)程中產(chǎn)生的維護(hù)變更模型數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)及相關(guān)的檔案資料日志數(shù)據(jù)也分別進(jìn)行留檔更新存貯。通過(guò)工程幾何信息與非幾何信息的數(shù)字化交付，可為后續(xù)的信息化維護(hù)管理打下牢基。

3.3 數(shù)字管理平臺(tái)

根據(jù)項(xiàng)目信息化建設(shè)和管理要求，搭建以采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)為主、客戶/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)為輔的方式并基于BIM技術(shù)的數(shù)字管理平臺(tái)(圖4)。

圖4 建設(shè)管理要素

項(xiàng)目各參與方基于同一套信息模型和一個(gè)信息化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的交流和共享。公路、市政工程項(xiàng)目中的科學(xué)施工管理是公路建設(shè)中現(xiàn)代化的重要手段，對(duì)于控制工程建設(shè)的投資、進(jìn)度和質(zhì)量具有重要的作用[9]。通過(guò)重構(gòu)貫核心業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)的管理流程，使各部分的信息有機(jī)融合，打通各業(yè)務(wù)模塊的數(shù)據(jù)傳遞鏈條，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過(guò)程中的數(shù)字信息化管理。

建設(shè)管理信息平臺(tái)確保了項(xiàng)目信息在各方之間傳遞的準(zhǔn)確性和實(shí)效性，極大地提升了信息的獲取、分發(fā)、溝通效率，避免傳統(tǒng)線下處理模式時(shí)間長(zhǎng)、滯后等問(wèn)題，并通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，為項(xiàng)目提供更可靠的決策，提升項(xiàng)目協(xié)同管理的價(jià)值。

3.4 EPC模式下的BIM綜合應(yīng)用體系

根據(jù)EPC模式下的BIM技術(shù)應(yīng)用特性，項(xiàng)目研究制定了一套基于設(shè)計(jì)施工一體化BIM技術(shù)應(yīng)用體系(圖5)，標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)階段和施工階段。

圖5 EPC模式下的一體化應(yīng)用體系

體系核心為BIM技術(shù)應(yīng)用中心，主要負(fù)責(zé)制定項(xiàng)目級(jí)各階段BIM技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)，對(duì)各參與方的BIM配套人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，協(xié)調(diào)各參與方的BIM技術(shù)應(yīng)用和信息化平臺(tái)使用，研發(fā)基于項(xiàng)目級(jí)的二次建模工具和建設(shè)管理平臺(tái)。并配合業(yè)主方針對(duì)階段性的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)度和成果進(jìn)行監(jiān)督考核，并在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中接受反饋不斷完善實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和管理方案[10]。

各參與方按照BIM技術(shù)應(yīng)用中心下發(fā)的管理體系及制度手冊(cè)，通過(guò)相關(guān)BIM平臺(tái)建模、應(yīng)用軟件及建設(shè)管理平臺(tái)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，充分做到數(shù)字化設(shè)計(jì)和施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

本案例項(xiàng)目采用的設(shè)計(jì)施工一體化BIM技術(shù)應(yīng)用在規(guī)劃階段擬定實(shí)施方案時(shí)就立足總包管理的需求，設(shè)計(jì)階段充分考慮施工期應(yīng)用點(diǎn)，注重設(shè)計(jì)階段與施工階段模型與數(shù)據(jù)的傳遞與協(xié)作機(jī)制的建立，整體應(yīng)用方案與架構(gòu)可以為今后同等規(guī)模市政工程項(xiàng)目提供實(shí)施范例。

隨著我國(guó)交通基建行業(yè)的數(shù)字化應(yīng)用不斷研究和實(shí)踐，EPC模式下的工程數(shù)字化應(yīng)用體系也在不斷完善。本文通過(guò)對(duì)公路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)施工一體化綜合應(yīng)用研究和總結(jié)，旨在推廣復(fù)雜模式下的BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為后期行業(yè)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用提供實(shí)例參考。