首都新機場北線高速廊坊段建養(yǎng)一體BIM技術應用

龔濤

（匯通建設集團股份有限公司，河北高碑店 074000）

1 工程概述

首都新機場（即北京大興國際機場）北線高速公路廊坊段項目是首都新機場“五縱兩橫”地面綜合交通體系的重要組成部分，是連接廊坊市區(qū)、臨空經(jīng)濟區(qū)和首都新機場的便捷高速通道。主線長9.971km，為雙向八車道高速公路，連接線長6.201km。項目設樞紐互通立交2處，服務型互通立交1處，分離立交213.06m/2座；主線端口收費站1座，匝道收費站1座；停車區(qū)1處，養(yǎng)護工區(qū)1處，路段監(jiān)控通信站1處?？刂菩怨こ听埡犹卮髽蛞?guī)模宏大，橋長5.283km，由預制箱梁、現(xiàn)澆箱梁、鋼混組合等多種結構形式組成，上跨龍河、廊涿高速、G105國道等，結構形式和功能形式都極其復雜。本項目具備以下突出特點：

（1）貫通廊坊及首都新機場，戰(zhàn)略地位高；項目目標建設智慧高速、車路協(xié)同，建設運營投入BIM數(shù)字化技術是必然需要。

（2）建設工期異常緊張。為配合大型機場交通，業(yè)主要求1年內(nèi)必須通車，而同類工程常規(guī)施工期為2～3年。受地位特殊、形勢復雜和工期極其緊張等因素影響，做到保質(zhì)、保量與首都新機場通航同時通車，基本上是不可能完成的任務。

（3）項目為PPP（Public-Private-Partnership）建設管理模式，該模式要求建設和運維養(yǎng)護管理必須達到一體化。建設工程的質(zhì)量要為運營養(yǎng)護期服務，工程投資建設要考慮建設期為運營期能夠提供盡量多的成果及數(shù)據(jù)，以支持運營養(yǎng)護期正確及有效的養(yǎng)護管理決策，降低運營成本。

（4）項目在建設養(yǎng)護期統(tǒng)一投入BIM技術，創(chuàng)新打造基于BIM的高速公路路橋集群工程建設及養(yǎng)護一體化BIM數(shù)字管理平臺模式。

2 工程建設及養(yǎng)護需求分析

首都新機場高速北線廊坊段高速公路項目為PPP建造運營模式，項目本身為路橋集群工程，雖然里程不長，但具有建設和養(yǎng)護一體化的需求。建設單位、施工單位、養(yǎng)護單位均為一個單位，建設期間的施工檔案和施工質(zhì)量控制程度對其養(yǎng)護階段的影響巨大。

而橋梁的養(yǎng)護工作需要投入大量的人力、物力。涉及養(yǎng)護制度建立、養(yǎng)護規(guī)劃、養(yǎng)護計劃制定、檢查、檢測、養(yǎng)護維修等工作。因此，如何確立養(yǎng)護策略、如果開展養(yǎng)護工作，在原來沒有建設基本信息的支持下，或信息很難獲取的情況下，均會對養(yǎng)護工作產(chǎn)生巨大的影響，往往會造成資源浪費、人員浪費等。

3 建養(yǎng)一體化需要

BIM技術為建設養(yǎng)護一體化提供了一個相對有效的數(shù)據(jù)載體和數(shù)據(jù)傳輸可能，建養(yǎng)一體需要見圖1。

國內(nèi)外對BIM技術的應用開展了相關標準研究和建立了一系列的標準，國外發(fā)展較早，國內(nèi)起步較晚，在建筑、鐵道、交通等領域均建立了一些標準，有的也形成了標準體系。但在建設與養(yǎng)護一體化方面，公路行業(yè)一直沒有相應的編碼標準以指導數(shù)據(jù)的存儲和傳遞[1-2]。

在建設階段已經(jīng)建立了BIM模型，BIM模型依據(jù)建養(yǎng)一體化需要進行劃分和建立，同時滿足建設和養(yǎng)護的工作信息管理需要。數(shù)據(jù)在建設期面向wbs（分部分項）劃分掛接在模型構件上，數(shù)據(jù)在養(yǎng)護階段即可直接通過構件索引查看[3]。

建設階段，工程施工中的工作是按照wbs（分部分項）劃分，wbs與BIM模型以EBS（構件編碼）關聯(lián)，數(shù)據(jù)即可以通過模型構件索引；在養(yǎng)護階段，養(yǎng)護數(shù)據(jù)可以直接與構件編碼關聯(lián)，建設期數(shù)據(jù)從建設期的構件編碼直接掛接到養(yǎng)護階段模型中。

在養(yǎng)護期需要對工程部件、構件開展檢查檢測或養(yǎng)護評價維修工作時，隨時可以調(diào)閱建設期數(shù)據(jù)，分析可能的質(zhì)量或其他方面的隱患問題，做到養(yǎng)護工作有依據(jù)、養(yǎng)護工作不盲目。

4 建養(yǎng)一體化模型構建編碼體系

為實現(xiàn)建設及養(yǎng)護一體化的工作，基于BIM技術，首先要實現(xiàn)數(shù)據(jù)與BIM模型有效掛接。建養(yǎng)一體的數(shù)據(jù)有效掛接包含數(shù)據(jù)可以在建設期或養(yǎng)護期分別在BIM模型平臺下準確索引到數(shù)據(jù)；在建設階段產(chǎn)生的有助于養(yǎng)護階段的數(shù)據(jù)可以有效傳遞到養(yǎng)護階段，可以隨時在工作中通過BIM模型查看。

為實現(xiàn)上述目標，需要面向建設養(yǎng)護一體的編碼體系，根據(jù)養(yǎng)護和建設工作目標，建立了適應本項目的模型編碼體系，編碼標準封面見圖2。

為適應系統(tǒng)需要和工作需要，本項目編碼分為6個區(qū)，編碼標準編碼分區(qū)見表1，包含橋梁編號、結構類型、結構組成、部件編碼、構建編碼、子構件編碼等分區(qū)，連續(xù)串起各個分區(qū)即實現(xiàn)通過編碼對某個構件的唯一描述。同時，根據(jù)不同的結構類型，制定了不同的編碼格式，實現(xiàn)了通過編碼掛接數(shù)據(jù)的重要基礎，編碼示例見表2。

表1 編碼標準編碼分區(qū)

表2 編碼示例

5 首都新機場高速建設養(yǎng)護一體化系統(tǒng)

基于web+GIS+BIM的底層技術，研發(fā)了建設及養(yǎng)護一體化系統(tǒng)，系統(tǒng)建設期BIM+GIS的數(shù)據(jù)關聯(lián)見圖3。建設期通過編碼將質(zhì)量、安全、進度等各方面的數(shù)據(jù)與BIM模型相關聯(lián)，數(shù)據(jù)可以隨時通過點擊BIM構件實現(xiàn)查看。該功能與大量的項目應用的功能類似，例如虎門二橋項目、深中通道項目、溫州甌江北口大橋項目、南京長江五橋項目等[4-6]。

圖3 系統(tǒng)建設期BIM+GIS的數(shù)據(jù)關聯(lián)

在建設及養(yǎng)護一體化的模式和編碼作用下，數(shù)據(jù)實現(xiàn)了有效的建設期到養(yǎng)護期的數(shù)字移交，移交工作主要是在建設期的大量數(shù)據(jù)下，找到符合養(yǎng)護期需要的，將相關數(shù)據(jù)通過編碼關聯(lián)到養(yǎng)護階段，通過平臺隨時隨地用構件索引數(shù)據(jù)。在搭建的養(yǎng)護期系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)工程養(yǎng)護管理的基于三維BIM模型的檢查維修管理，在運營期工程各類事件的管理實現(xiàn)追溯和多維定位。由此積累了養(yǎng)護工作中的各項數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)即可以實現(xiàn)基礎設施的全要素、全過程和全方位的數(shù)字化[7]。

在養(yǎng)護階段，運行的基于一個平臺、一個模型、一套數(shù)據(jù)庫的模式，養(yǎng)護階段的模型同建設階段的模型做了部分深化工作。養(yǎng)護階段的數(shù)據(jù)庫與建設階段為一套數(shù)據(jù)庫，但其中包含了建設期數(shù)據(jù)可以索引過來的功能。如系統(tǒng)建設期BIM+GIS的數(shù)據(jù)關聯(lián)（見圖4），建設期的數(shù)據(jù)可以在養(yǎng)護系統(tǒng)中隨時隨地點擊構件進行查閱。相關數(shù)據(jù)可以包含建設檔案、質(zhì)量管理信息、隱蔽工程管理信息等。

圖4 系統(tǒng)建設期BIM+GIS的數(shù)據(jù)關聯(lián)

6 結語

本文介紹了在首都新機場高速北線廊坊段項目開展的基于BIM建設養(yǎng)護一體化技術研究，并介紹了技術相關成果，包含編碼體系及系統(tǒng)情況。BIM技術在建設及養(yǎng)護一體化工作的應用中，具有數(shù)據(jù)傳遞和有效利用的優(yōu)勢；通過有效的編碼可以將數(shù)據(jù)與BIM模型有效掛接，并從建設期有效傳遞到養(yǎng)護階段。該項技術可以幫助有建設及養(yǎng)護一體需求的項目提高管理工作效率和規(guī)劃策略的準確性。