公路工程施工中的BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究

姜榮斌，朱星，胡超

（1. 泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300；2. 齊魯交通發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

BIM 技術(shù)可充分運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)功能，構(gòu)建一個(gè)涵蓋幾何、材料及建造工藝過程的全息建筑物3D 模型，同時(shí)連接建筑全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)和資源，包括工程可行性研究、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營管理階段等[1]。 BIM 技術(shù)于2002 年引入我國，最近幾年，由于政府的大力推進(jìn)，在建筑領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。 但BIM 技術(shù)在公路交通設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用推廣相對滯后。 因此結(jié)合BIM技術(shù)的特點(diǎn)，從BIM 標(biāo)準(zhǔn)、建模及模型應(yīng)用、BIM協(xié)同管理平臺(tái)的應(yīng)用等方面入手，開展基于BIM 的高速公路工程建設(shè)應(yīng)用研究。

1 BIM 施工期應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

制定BIM 施工期應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的目的是解決建筑信息模型施工期統(tǒng)一性問題，保證BIM 模型數(shù)據(jù)高效化建立、傳遞和解讀，特別是加強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)同以及質(zhì)量管理體系中的管控等過程[2]。 BIM 在公路工程中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括實(shí)施機(jī)制、實(shí)施資源等內(nèi)容，見表1。

表1 BIM 施工期應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

2 跨平臺(tái)模型整合及應(yīng)用技術(shù)

高速公路工程路線長， 涉及的結(jié)構(gòu)類型多，BIM 建模工作量大，存在全線模型由不同單位分段建立再進(jìn)行組裝整合的情況。 但是，由于建模平臺(tái)的不統(tǒng)一、對圖紙理解程度的不同，很難形成統(tǒng)一完整的全線三維實(shí)體模型， 影響工程的整體展示效果。 因此，需要建立一套成熟的技術(shù)方案來解決高速公路工程全線模型的跨平臺(tái)整合問題。

2.1 模型坐標(biāo)系統(tǒng)研究

統(tǒng)一模型的定位基準(zhǔn)主要用于專業(yè)內(nèi)的定位配合以及與其他專業(yè)之間的定位配合， 確保最終模型分裝以及總裝的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。

高速公路工程BIM 模型的建模坐標(biāo)應(yīng)與真實(shí)工程坐標(biāo)一致， 或者經(jīng)統(tǒng)一加減xy 坐標(biāo)后與真實(shí)坐標(biāo)保持一致。 部分分區(qū)模型、構(gòu)件模型未采用真實(shí)工程坐標(biāo)時(shí)，宜采用原點(diǎn)（0, 0, 0）作為特征點(diǎn)，并在模型使用周期內(nèi)不得變動(dòng)。 模型交付時(shí)，BIM模型提供單位需準(zhǔn)確提供模型基于項(xiàng)目整體坐標(biāo)的偏移量。

2.2 模型構(gòu)件的層級(jí)劃分

為滿足工程施工管理及工程信息化數(shù)字化平臺(tái)的需求，BIM 模型構(gòu)件的層級(jí)劃分需與工程檢驗(yàn)批單元分部分項(xiàng)拆分結(jié)構(gòu)保持一致， 模型精度以滿足施工需求為準(zhǔn)， 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)模型深化精度還需滿足后續(xù)BIM 模型應(yīng)用的要求[3]。表2 及表3 分別給出了高速公路工程路基及路面檢驗(yàn)批單元分部分項(xiàng)結(jié)構(gòu)拆分主要組成。

表2 路基工程分部分項(xiàng)工程拆分

表3 路面工程分部分項(xiàng)工程拆分

2.3 模型層級(jí)劃分、命名及歸檔原則

（1）項(xiàng)目的文件組織級(jí)別劃分：①項(xiàng)目總體、②標(biāo)段組裝（各個(gè)標(biāo)段）、③專業(yè)組裝（路基、路面、橋梁、涵洞、隧道、交通工程）、④分項(xiàng)組裝（下部結(jié)構(gòu)、上部預(yù)制結(jié)構(gòu)、上部現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、附屬構(gòu)造、管道、預(yù)留預(yù)埋）、⑤分部組裝（每座橋、每個(gè)互通、每個(gè)隧道、每段道路等）、⑥元素模型文件（樁柱式下部、箱梁、單懸臂標(biāo)志等）。

（2）模型裝配原則：①項(xiàng)目總體模型（總裝，將標(biāo)段組裝模型文件參考至項(xiàng)目總裝）、 ②標(biāo)段組裝模型（將各專業(yè)分裝文件參考至標(biāo)段組裝）、③專業(yè)組裝模型（將各分項(xiàng)組裝文件參考至專業(yè)組裝）、④分項(xiàng)組裝模型（將分部模型文件參考至分項(xiàng)組裝）、⑤分部組裝（將元素模型文件組裝至分部組裝）、⑥元素模型文件。

（3）模型文件命名規(guī)則。 總體項(xiàng)目以“項(xiàng)目名稱”命名，如：京滬改擴(kuò)建工程。 標(biāo)段組裝以“項(xiàng)目名稱-標(biāo)段名稱”命名，如：京滬改擴(kuò)建工程-一標(biāo)。 專業(yè)組裝以“項(xiàng)目名稱-標(biāo)段名稱-專業(yè)名稱”命，如：京滬改擴(kuò)建工程-一標(biāo)-路線、 京滬改擴(kuò)建工程-一標(biāo)-橋梁。 分部分項(xiàng)文件以“項(xiàng)目名稱-標(biāo)段名稱-專業(yè)名稱-分部分項(xiàng)名稱”命名，如：京滬改擴(kuò)建工程-一標(biāo)-橋梁-新建- 祊河大橋-30 m 預(yù)制小箱梁。

（4）模型文件參考層級(jí)關(guān)系

第一級(jí)： 公路工程項(xiàng)目總裝為最高一級(jí)文件，直接參考第二級(jí)別的各標(biāo)段組裝文件，嵌套參考設(shè)置為4 級(jí)嵌套參考。

第二級(jí)：一標(biāo)組裝、二標(biāo)組裝等為第二級(jí)文件，直接參考第三級(jí)別的專業(yè)組裝文件，嵌套參考設(shè)置為3 級(jí)嵌套參考。

第三級(jí)：一標(biāo)-橋梁組裝、一標(biāo)-道路組裝、一標(biāo)-隧道組裝、一標(biāo)-交安組裝等為第三級(jí)文件，直接參考第四級(jí)的分項(xiàng)文件，嵌套參考設(shè)置為2 級(jí)嵌套參考。

第四級(jí)：一標(biāo)-橋梁組裝-上部結(jié)構(gòu)、一標(biāo)-橋梁組裝-下部結(jié)構(gòu)等為第四級(jí)文件，直接參考第五級(jí)的分部文件嵌套參考設(shè)置為1。

第五級(jí)： 一標(biāo)-橋梁組裝-上部結(jié)構(gòu)為第五級(jí)設(shè)計(jì)模型文件。

（5）模型文件參考控制關(guān)系

根據(jù)上述設(shè)置需要專業(yè)負(fù)責(zé)人控制第四級(jí)別的文件嵌套參考層級(jí)，即限定為無嵌套參考。 如設(shè)定嵌套參考，將導(dǎo)致第五級(jí)別的設(shè)計(jì)文件當(dāng)中嵌套參考文件顯示到第四級(jí)文件當(dāng)中來，這樣容易造成同一個(gè)文件的重復(fù)參考，會(huì)造成出圖、設(shè)計(jì)檢視、渲染等出現(xiàn)不可預(yù)見的問題。

同理，第三級(jí)、第四級(jí)別的嵌套參考由專業(yè)負(fù)責(zé)人控制， 控制嵌套參考層級(jí)分別為1 和0 級(jí)嵌套，第一、二級(jí)別的嵌套參考由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人控制，控制嵌套參考層級(jí)分別為3 和2 級(jí)嵌套，可避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4 文件數(shù)據(jù)格式

模型文件的數(shù)據(jù)格式應(yīng)以簡單、快捷、實(shí)用為原則，文檔、表格、圖像和影像資料的交付格式宜采用常見的文件格式。

2.5 模型信息粒度

為滿足項(xiàng)目管理系統(tǒng)需要， 建設(shè)期BIM 深化模型至少需要包含單元分部分項(xiàng)編碼以及相應(yīng)的中文名稱內(nèi)容等屬性信息，其粒度要求見表4。

表4 BIM 模型的信息粒度要求

2.6 BIM 模型及模型應(yīng)用交付

（1）模型交付要求。提交模型源文件，且模型文件具有唯一可識(shí)別屬性信息，文件格式為dgn、ifc。BIM 模型交付報(bào)告，至少包括建模思路、模型內(nèi)容介紹、層級(jí)劃分等方面。 交付的模型文件應(yīng)經(jīng)咨詢單位審查合格。

（2）模型交付檢查。模型交付前，應(yīng)對交付物進(jìn)行正確性、協(xié)調(diào)性和一致性檢查，檢查應(yīng)包括下列內(nèi)容：①交付物經(jīng)過審核、清理；②交付物的信息完整度滿足本階段模型細(xì)度要求； ③交付物的內(nèi)容、格式符合數(shù)據(jù)互用標(biāo)準(zhǔn)或數(shù)據(jù)互用協(xié)議。

3 結(jié)語

高速公路工程大體量模型跨平臺(tái)整合技術(shù)解決方案從源頭保證了不同平臺(tái)創(chuàng)建的模型、 地形、實(shí)景、地物標(biāo)識(shí)、道路標(biāo)識(shí)及其他結(jié)構(gòu)可以集成整合至同一平臺(tái)， 在統(tǒng)一規(guī)則的約束下實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)、層級(jí)、文件、信息等的高度統(tǒng)一和可整合性，為實(shí)現(xiàn)高速公路工程全線模型的整體展示、工程應(yīng)用以及信息平臺(tái)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。