杭紹臺(tái)工程中的BIM技術(shù)應(yīng)用

文 / 高建 李瑞敏 陳延君

鐵路通信信號(hào)工程BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

海量的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未充分利用：設(shè)計(jì)單位掌握有大量的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，特別是通信信號(hào)專業(yè)，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部邏輯關(guān)系有著很高的要求，但是這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要以表格或二維圖紙形式進(jìn)行展示，暫未實(shí)現(xiàn)在三維軟件中進(jìn)行有效傳遞和互聯(lián)互通，未充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。

設(shè)計(jì)手段不足：目前市面上流行的BIM設(shè)計(jì)軟件基本上都是建筑行業(yè)內(nèi)的平臺(tái)以及軟件，缺乏按照鐵路通信信號(hào)工程特點(diǎn)開發(fā)的BIM平臺(tái)及軟件，建模工作量大，而且不易參數(shù)化，不利于鐵路工程設(shè)計(jì)的開展。

BIM為設(shè)計(jì)帶來的收益不明顯：雖然BIM技術(shù)有很多特點(diǎn)，但是由于鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)專業(yè)性、邏輯性、功能性強(qiáng)，而通信信號(hào)專業(yè)BIM設(shè)計(jì)軟件缺乏，采用BIM設(shè)計(jì)無法充分表達(dá)其專業(yè)、邏輯、功能特點(diǎn)和要求，鐵路通信信號(hào)設(shè)計(jì)采用BIM表達(dá)為設(shè)計(jì)帶來的收益不大，因此設(shè)計(jì)采用BIM主觀意愿不足。

在工程建造過程中智能化水平低：鐵路通信信號(hào)工程仍以傳統(tǒng)施工手段為主，智能化、無人化集成度較低，諸如BIM技術(shù)等施工領(lǐng)域新興熱點(diǎn)技術(shù)在鐵路通信信號(hào)工程領(lǐng)域尚未得到充分應(yīng)用，隨著人工成本的不斷提升以及傳統(tǒng)工藝發(fā)展進(jìn)入瓶頸，工程的成本與進(jìn)度控制受到制約。同時(shí)近年來高海拔惡劣環(huán)境的工程日益增多，傳統(tǒng)施工手段已漸漸難以滿足此類重難工程的要求，對(duì)工程施工機(jī)械化、智能化、無人化、數(shù)字化的需求與日俱增。

工程竣工材料數(shù)字化程度低：工程竣工后交付運(yùn)維單位的相關(guān)材料以紙質(zhì)材料為主，嚴(yán)重影響了后續(xù)維護(hù)、檢查時(shí)查找資料的效率，使得運(yùn)維人員很難有效的保障設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行提高設(shè)備使用壽命。

杭紹臺(tái)BIM技術(shù)應(yīng)用

通信信號(hào)工程BIM模型庫(kù)創(chuàng)建

鐵路通信信號(hào)工程建設(shè)中，工程實(shí)體數(shù)字化主要是利用BIM、VR、模擬仿真等技術(shù)依據(jù)圖紙和產(chǎn)品信息，建立模型，將此數(shù)據(jù)信息在施工和運(yùn)維階段應(yīng)用，并在施工技術(shù)和項(xiàng)目管理中產(chǎn)生價(jià)值。數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案是首先建立基礎(chǔ)模型庫(kù)，然后建立工程模型和附加信息，審核無誤后，交付應(yīng)用并產(chǎn)生價(jià)值。

1. 基礎(chǔ)模型庫(kù)實(shí)現(xiàn)形式

按照BIM模型建模方式和鐵路通信信號(hào)工程特點(diǎn)，基礎(chǔ)模型主要分為線式構(gòu)件和點(diǎn)式構(gòu)件，線式構(gòu)件以模板形式實(shí)現(xiàn)，需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行一定配置后方可用于工程建模，點(diǎn)式構(gòu)件模型作為單元可直接用于工程建模。根據(jù)鐵路通信信號(hào)工特點(diǎn)，可將室內(nèi)外工程模型總結(jié)提煉為典型配置，可根據(jù)實(shí)際工程，快速修改，搭建工程模型幾大要點(diǎn)，極大提高了工程建模效率。

線式構(gòu)件

施工材料模板具有截面相同、長(zhǎng)度不固定的特點(diǎn)，如走線架、走線槽、2M線等；其根據(jù)施工材料截面實(shí)際尺寸繪制，在模板庫(kù)中以二維圖形存在，如圖1-1所示。

施工材料模板有以下兩種調(diào)用方式：一種為調(diào)用后直接布放，例如走線架、走線槽根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)和線纜敷設(shè)路徑，在BIM軟件中直接精確建立工程模型；另一種為先規(guī)劃路徑后調(diào)用模板，如根據(jù)室內(nèi)線纜統(tǒng)計(jì)表，先在BIM軟件中以線放樣形式規(guī)劃走線路徑，經(jīng)調(diào)整確認(rèn)無誤后，再調(diào)用相應(yīng)規(guī)格線纜模板，生成工程線纜模型。

點(diǎn)式構(gòu)件

點(diǎn)式構(gòu)件主要分為施工材料、設(shè)備板卡模型、設(shè)備機(jī)柜模板三類：

施工材料模型具有尺寸結(jié)構(gòu)固定的特點(diǎn)，如固線器、墊塊、螺絲、安裝支架等，在工程建模中可直接調(diào)用，如圖1-2所示。

設(shè)備板卡模型為機(jī)柜內(nèi)部插裝部件，是設(shè)備最小建模單元，需配合設(shè)備機(jī)柜模板使用，如圖1-3 所示。

設(shè)備機(jī)柜模板負(fù)責(zé)對(duì)通用型機(jī)柜進(jìn)行建模，需與板卡級(jí)模型配套使用，如圖1-4 所示。設(shè)備機(jī)柜模型包括柜體、子框、設(shè)備板卡等，是具備完整設(shè)備功能的機(jī)柜，可由設(shè)備板卡模型和設(shè)備機(jī)柜模板總裝或獨(dú)立建模而成。設(shè)備機(jī)柜模型使用時(shí)，可根據(jù)工程實(shí)際，對(duì)設(shè)備板卡模型進(jìn)行刪減。

典型站段模板

站段模板包括中繼站模板、車站模板、室外信號(hào)點(diǎn)模板和室外通信點(diǎn)模板。在工程建模時(shí)，調(diào)用站段級(jí)模板后，可根據(jù)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行刪減。模板可復(fù)制性高，模板中配置了完整的設(shè)備、材料、走線槽架和線纜，可減少建模工程師的建模時(shí)間，提高建模效率。

2. 基礎(chǔ)模型庫(kù)應(yīng)用

基礎(chǔ)模型庫(kù)可以根據(jù)其應(yīng)用階段和目標(biāo)以及業(yè)主和運(yùn)維單位的要求，著眼于全生命周期應(yīng)用，進(jìn)行模型屬性配置。例如附加生產(chǎn)廠家、物料編碼、規(guī)格型號(hào)等信息，為施工、運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支持。

利用基礎(chǔ)模型庫(kù)可快速搭建鐵路通信信號(hào)工程模型，設(shè)計(jì)階段可快速實(shí)現(xiàn)正向設(shè)計(jì)，方便協(xié)同管理和信息存儲(chǔ)，施工階段可基于模型數(shù)據(jù)強(qiáng)化源頭管控，利用碰撞檢查快速發(fā)現(xiàn)圖紙中差錯(cuò)漏碰的特性，及時(shí)優(yōu)化施工圖，從源頭上提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；施工過程中，深化BIM建模和應(yīng)用，提早發(fā)現(xiàn)施工組織和關(guān)鍵工序可能存在的問題，及早消除隱患。工程信息可作為竣工交付和運(yùn)維階段的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

建立BIM空間模型，深化模型設(shè)計(jì)，集成工程實(shí)體信息

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的施工圖紙或模型初步設(shè)計(jì)模型，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工環(huán)境，設(shè)備外形等等數(shù)據(jù)，完善深化BIM模型。在深化設(shè)計(jì)的過程中，將設(shè)備材料屬性，設(shè)備廠家信息等集成到BIM模型之中。按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備空間位置、設(shè)備間連接關(guān)系等屬性，對(duì)BIM模型進(jìn)行模擬布置，利用設(shè)計(jì)圖紙中的方位坐標(biāo)、結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)留孔洞以及與相鄰區(qū)間、周邊建筑物的關(guān)系等，進(jìn)行施工圖審查。對(duì)于檢查出的問題進(jìn)行錯(cuò)誤反饋處理，減少施工階段中有可能出現(xiàn)的接口問題和質(zhì)量問題，減少返工和成本浪費(fèi)。

基于BIM技術(shù)開展施工過程模擬

結(jié)合以往項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，利用BIM技術(shù)向現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)班組及作業(yè)人員進(jìn)行形象化施工過程模擬展示，將施工作業(yè)相關(guān)注意事項(xiàng)，關(guān)鍵卡控要點(diǎn)認(rèn)真講解。針對(duì)施工人員的問題，進(jìn)行詳細(xì)解答。將施工的工序步驟通過三維模型變換的方式，形象直觀地展現(xiàn)在施工人員的眼前，讓現(xiàn)場(chǎng)施工人員在施工前，對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)有更加直觀深入的了解，明確最后施工達(dá)到的工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

在鐵塔基礎(chǔ)施工前，通過BIM技術(shù)結(jié)合進(jìn)度軟件對(duì)關(guān)鍵施工步驟進(jìn)行視頻技術(shù)交底，強(qiáng)調(diào)每個(gè)施工過程中需要預(yù)防的措施，保證施工質(zhì)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

通信信號(hào)機(jī)械室室內(nèi)線纜數(shù)量多、種類雜、空間布放要求嚴(yán)格，要利用BIM技術(shù)提前對(duì)線纜模擬施工，規(guī)劃分層與路徑，進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)，規(guī)避線纜交叉。

基于BIM技術(shù)開展工藝首件定標(biāo)

在施工工藝標(biāo)準(zhǔn)確定后，通過BIM技術(shù)模擬展示全線施工標(biāo)準(zhǔn)，以可視化的手段向全體施工人員、技術(shù)人員、管理人員統(tǒng)一工藝標(biāo)準(zhǔn)，確保施工工藝的一致性。

基于BIM模型的工程計(jì)算與結(jié)算

在BIM模型建立時(shí)，通過賦予模型相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過程中的原材料消耗，項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，從而可以對(duì)項(xiàng)目實(shí)施成本進(jìn)行預(yù)評(píng)估和統(tǒng)計(jì)分析，增強(qiáng)項(xiàng)目經(jīng)理部對(duì)于項(xiàng)目實(shí)施全過程累計(jì)成本的把控和某一施工方案的成本分析，為項(xiàng)目成本管理提供依據(jù)。

將利用BIM建模軟件建立的中繼站通信基礎(chǔ)工程量明細(xì)表和BIM模型一一對(duì)照，結(jié)果清晰準(zhǔn)確反映了工程部位的統(tǒng)計(jì)情況。

通過施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)度在BIM信息模型中的實(shí)時(shí)更新，可以利用BIM模型進(jìn)行施工過程中的實(shí)時(shí)工程量統(tǒng)計(jì)，同時(shí)可以直觀形象的反映實(shí)時(shí)工程進(jìn)度形象圖。

工程資料可視化索引

將信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的電子施工日志填報(bào)、檢驗(yàn)批、工程影像資料、設(shè)備管理信息等電子日志文檔資料與BIM可視化模型相結(jié)合，在BIM模型形象展示平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)相關(guān)工程資料快速檢索，可提高資料的利用率。以可視化的BIM模型為載體，將BIM模型對(duì)應(yīng)工程實(shí)體的產(chǎn)地、檢測(cè)報(bào)告、施工記錄、影像資料等在形象展示平臺(tái)中進(jìn)行連接。項(xiàng)目管理人員或運(yùn)行維護(hù)人員在使用形象展示平臺(tái)時(shí)，可以通過BIM模型，快速檢索到對(duì)應(yīng)工程實(shí)體的檢驗(yàn)、施工、驗(yàn)收等信息。并隨時(shí)可以將新的施工、維保信息關(guān)聯(lián)到BIM模型中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程實(shí)體的全生命周期管理。

BIM+GIS傾斜攝影運(yùn)用

傾斜攝影作為全球測(cè)繪行業(yè)中的新興技術(shù)，用三維成像替代了單一角度成像的模式，在杭臺(tái)鐵路運(yùn)用此技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合用于記錄施工過程中的精準(zhǔn)地貌信息，包含開工前的原始地貌數(shù)據(jù)，過程中的里程碑節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，竣工交付地貌數(shù)據(jù)，關(guān)鍵隱蔽工程數(shù)據(jù)等。對(duì)工程周期中的數(shù)字化信息保存、四電接口對(duì)接、地質(zhì)勘探、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)具有積極指導(dǎo)作用。

結(jié)語(yǔ)

BIM的發(fā)展是隨著信息數(shù)字化以及工程信息化發(fā)展的一個(gè)必然產(chǎn)物，未來工程行業(yè)的BIM技術(shù)將用來滿足施工方和業(yè)主對(duì)項(xiàng)目的要求，它將承載的信息技術(shù)應(yīng)用到工程領(lǐng)域，在一個(gè)項(xiàng)目中，BIM做為橋梁傳遞著一個(gè)項(xiàng)目的各方面信息，達(dá)到預(yù)期預(yù)覽作用，推動(dòng)著整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)行，但是隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，BIM面臨著一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)機(jī)遇，未來的施工操作將愈加趨向數(shù)字信息化。所以工程設(shè)計(jì)需要不斷更新與發(fā)展去滿足未來的需求，實(shí)現(xiàn)未來的發(fā)展。

通過加強(qiáng)創(chuàng)新體系建設(shè)、深化創(chuàng)新機(jī)制改革不斷提高鐵路通信信號(hào)工程全生命周期各階段的數(shù)字化、信息化、智能化程度，和高鐵建設(shè)全過程融合，推進(jìn)鐵路建設(shè)智能發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工程精細(xì)、精益管理。

應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行初期預(yù)覽分析與計(jì)量，對(duì)建模問題進(jìn)行處理改善。通過對(duì)BIM模型的處理，提出較為優(yōu)化的解決方法，以提高項(xiàng)目管理水平和所需計(jì)算量效率，打破傳統(tǒng)施工流程，提高施工方的精確度。從實(shí)際項(xiàng)目及其施工條件出發(fā)，保證項(xiàng)目的落實(shí)完善與優(yōu)化。