水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)在某大型集裝箱碼頭工程中的應(yīng)用

余振剛，唐杰文

（1.中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司，浙江寧波 315000；2.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢 430061；）

引言

近年來(lái)，BIM（信息模型）技術(shù)在土木工程行業(yè)呈現(xiàn)出廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。水運(yùn)工程BIM 標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)較晚，為保證水運(yùn)工程的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，推進(jìn)信息模型在工程中的應(yīng)用，完善水運(yùn)工程標(biāo)準(zhǔn)體系，適應(yīng)水運(yùn)工程發(fā)展需要，交通運(yùn)輸部水運(yùn)局組織制定了首套水運(yùn)行業(yè)BIM 標(biāo)準(zhǔn)，已于2019 年12 月發(fā)布實(shí)施。為了加快標(biāo)準(zhǔn)的落地，將水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)中信息模型體系創(chuàng)建、協(xié)同內(nèi)容和要求、模型分類(lèi)編碼與應(yīng)用、模型的存儲(chǔ)與成果交付等相關(guān)內(nèi)容落實(shí)到實(shí)處，需要解決模型編碼復(fù)雜、模型合規(guī)性檢查效率低、模型成果交付整理繁雜、大體量模型展示體驗(yàn)差等問(wèn)題。解決上述問(wèn)題除了管理流程上的規(guī)范外，更需要有針對(duì)性的軟件技術(shù)工具來(lái)支撐。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

寧波—舟山港梅山港區(qū)6 號(hào)至10 號(hào)集裝箱碼頭工程新建5 個(gè)專(zhuān)業(yè)化集裝箱泊位及相應(yīng)的配套工程，可靠泊當(dāng)今世界上最大的載重量為2.2 萬(wàn)TEU的專(zhuān)用運(yùn)輸船舶。這里將建成年貨物吞吐量超1 000萬(wàn)TEU 的保稅港區(qū)。工程總概算為78.67 億元。碼頭岸線(xiàn)總長(zhǎng)度為2 150 m，寬59 m。碼頭采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，排架間距為10 m；基樁為Ф1 200 mm組合管樁，樁長(zhǎng)為77～85.5 m；上部縱橫梁系均為先張預(yù)應(yīng)力疊合梁，擱置于樁帽上；面板為先張預(yù)應(yīng)力疊合板，上部現(xiàn)澆面層、磨耗層。后方陸域總面積約178.4 萬(wàn)m2，沿縱深方向分為三個(gè)區(qū)域，由南往北依次為前方堆場(chǎng)及輔建區(qū)、重箱堆場(chǎng)區(qū)、空箱堆場(chǎng)及輔建區(qū)。本工程的特點(diǎn)：水上施工，安全風(fēng)險(xiǎn)大；施工工序需多單位配合，協(xié)調(diào)溝通多；品質(zhì)示范項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)要求高。

圖1 項(xiàng)目效果圖

2 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施的難點(diǎn)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)的體系分析

水運(yùn)行業(yè)BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。

1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為信息語(yǔ)義、協(xié)同、分類(lèi)與編碼、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳遞，其主要目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)水運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)模型信息的規(guī)范化。

2）實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)主要是從資源、行為、交付物三方面指導(dǎo)和規(guī)范水運(yùn)行業(yè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維實(shí)施BIM 標(biāo)準(zhǔn)。水運(yùn)工程新發(fā)布的BIM 標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 水運(yùn)行業(yè)BIM 標(biāo)準(zhǔn)

2.2 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施難點(diǎn)

建立滿(mǎn)足規(guī)范的BIM 模型是BIM 技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是本項(xiàng)目BIM 模型全生命周期數(shù)據(jù)互通的重要保障。結(jié)合工程特點(diǎn)，水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施有以下重難點(diǎn)：

1）項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)較多。項(xiàng)目包括了總圖、水工結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、固體裝卸工藝、工程地質(zhì)、建筑結(jié)構(gòu)等多個(gè)專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)間的溝通量大；

2）編碼錄入工作量大。項(xiàng)目新建5 個(gè)專(zhuān)業(yè)化集裝箱泊位及相應(yīng)的配套工程，構(gòu)件多達(dá)2 萬(wàn)多個(gè)，每個(gè)構(gòu)件需要針對(duì)規(guī)范要求錄入標(biāo)準(zhǔn)化的編碼；

3）信息模型的校審工作量大。規(guī)范對(duì)不同類(lèi)型的構(gòu)件的模型粒度和信息細(xì)度各不一樣，包含的信息量較多。如本工程的樁基模型幾何信息包括尺寸、坐標(biāo)、高程、樁的截面尺寸、樁長(zhǎng)等，非幾何信息包括分類(lèi)碼、順序碼、清單工程量、材料的信息、樁基承載力、預(yù)應(yīng)力、樁身垂直度等；而橫梁模型的幾何信息包括尺寸、坐標(biāo)、高程、梁的截面尺寸、長(zhǎng)度、坡度等；非幾何信息包括分類(lèi)碼、順序碼、清單工程量、材料的信息、混凝土強(qiáng)度、承載力等信息；

4）成果整理繁雜。規(guī)范要求項(xiàng)目整個(gè)模型交付成果電子文件要按照項(xiàng)目、單體、專(zhuān)業(yè)、構(gòu)件與設(shè)備、鋼筋與零件的層級(jí)進(jìn)行組織，模型的交付成果文件夾及文件要采用信息模型的編碼進(jìn)行命名。然在本項(xiàng)目2 萬(wàn)多個(gè)構(gòu)件組成下，交付成果的整理變得十分繁重；

5）展示體驗(yàn)效果較差。各專(zhuān)業(yè)模型數(shù)據(jù)量加一起達(dá)到近1.1 G，用軟件打開(kāi)整個(gè)BIM 模型出現(xiàn)卡頓，影響交付后模型的使用。

3 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的解決方案

針對(duì)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的重難點(diǎn)，項(xiàng)目組提出了如下解決方案，詳見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施難點(diǎn)解決方案

3.1 協(xié)同環(huán)境

針對(duì)項(xiàng)目專(zhuān)業(yè)多、專(zhuān)業(yè)間溝通量大的難點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了高效的云服務(wù)協(xié)同環(huán)境平臺(tái)。水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，協(xié)同設(shè)計(jì)宜創(chuàng)建協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，使項(xiàng)目各相關(guān)方能夠共享模型數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目BIM 建模在二次開(kāi)發(fā)的SimCloud 云平臺(tái)桌面中運(yùn)行，相關(guān)模型、文檔等均存放于云平臺(tái)服務(wù)器中。該云平臺(tái)既降低了BIM 建模對(duì)PC 電腦配置要求，同時(shí)云平臺(tái)的統(tǒng)一維護(hù)為模型的數(shù)據(jù)安全提供保障。

水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)將模型體系層級(jí)劃分項(xiàng)目級(jí)、單體級(jí)、專(zhuān)業(yè)級(jí)、構(gòu)件與設(shè)備級(jí)、鋼筋與零件級(jí)五個(gè)層級(jí)進(jìn)行組織。根據(jù)原始數(shù)據(jù)創(chuàng)建寧波—舟山港梅山港的地形曲面模型和三維地物模型，再整合得到地形、地物模型。根據(jù)勘察鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)生成三維柱狀圖模型、三維地質(zhì)體模型，補(bǔ)充模型信息后，得到地質(zhì)信息模型。將設(shè)計(jì)內(nèi)容拆分為不同單體后，不同專(zhuān)業(yè)采用工作集或鏈接的方式進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)建模。以碼頭結(jié)構(gòu)為例，水工、金屬結(jié)構(gòu)、裝卸工藝、供電照明等專(zhuān)業(yè)的單體模型設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)文件鏈接的方式，集成整個(gè)項(xiàng)目的信息模型。

圖3 模型層級(jí)劃分

3.2 模型編碼工具

規(guī)范規(guī)定模型編碼分類(lèi)應(yīng)用采用面分類(lèi)法，分類(lèi)對(duì)象宜包括成果、進(jìn)程、資源和屬性等四類(lèi)，詳見(jiàn)表3。

表3 BIM 模型中信息分類(lèi)結(jié)構(gòu)

針對(duì)項(xiàng)目構(gòu)件多、分類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得編碼工作量大的難點(diǎn)，二次開(kāi)發(fā)了希迪模型編碼軟件，詳見(jiàn)圖4。編碼軟件將規(guī)范中編碼分類(lèi)的13 種表單錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，采用選擇的方式進(jìn)行編碼，大大提高了編碼的效率和準(zhǔn)確性。而且軟件自帶檢查功能，自動(dòng)檢查出未編碼的構(gòu)件，避免了編碼出現(xiàn)錯(cuò)漏的問(wèn)題。

圖4 模型編碼工具（局部）

3.3 合規(guī)性檢查工具

規(guī)范的附錄表規(guī)定了模型構(gòu)件的信息細(xì)度，合規(guī)性檢查即檢查項(xiàng)目中的構(gòu)件與設(shè)備是否包含了標(biāo)準(zhǔn)所要求的信息細(xì)度。然項(xiàng)目的模型量多、各類(lèi)型模型信息要求不一，信息錄入易出現(xiàn)錯(cuò)漏信息，為此二次開(kāi)發(fā)了模型合規(guī)檢查軟件，見(jiàn)圖5。軟件將標(biāo)準(zhǔn)的各類(lèi)構(gòu)件信息細(xì)度要求錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，依據(jù)模型的編碼及模型的精度要求，可自動(dòng)對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，檢查出不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的模型，提高模型信息的檢查效率和準(zhǔn)確性。

圖5 合規(guī)性檢查軟件界面（局部）

3.4 成果交付工具

規(guī)范規(guī)定交付成果按模型體系五個(gè)層級(jí)進(jìn)行交付，交付成果文件應(yīng)包括信息模型及其屬性數(shù)據(jù)、信息模型、交付成果清單等，交付文件夾結(jié)構(gòu)按照體系層級(jí)進(jìn)行組織，并以編碼進(jìn)行命名。針對(duì)成果整理繁雜的難題，二次開(kāi)發(fā)了成果交付工具，見(jiàn)圖6。通過(guò)交付工具選擇輸出模型，選取目標(biāo)文件夾，點(diǎn)擊輸出，所有單體級(jí)、構(gòu)建與設(shè)備級(jí)、零件級(jí)均有序存儲(chǔ)于指定文件夾中，大大提高了成果整理的效率。

圖6 成果交付平臺(tái)

3.5 輕量化模型展示平臺(tái)

針對(duì)設(shè)計(jì)成果模型體量大，業(yè)主瀏覽體驗(yàn)差的難點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了輕量化模型展示平臺(tái)。輕量化的模型在保障模型展示效果和數(shù)據(jù)信息的前提下，進(jìn)行輕量化轉(zhuǎn)換。輕量化軟件選取了國(guó)產(chǎn)的citymaker 軟件，進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，對(duì)水運(yùn)工程的適應(yīng)性更強(qiáng)，并結(jié)合項(xiàng)目的需求，滿(mǎn)足測(cè)量、展示和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等要求，可與項(xiàng)目的安全、質(zhì)量、進(jìn)度和成本的數(shù)據(jù)掛接，直觀(guān)地展示項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，見(jiàn)圖7。展示平臺(tái)對(duì)PC 電腦的配置要求不高，而且展示可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的隨時(shí)隨地進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，讓用戶(hù)體驗(yàn)更好。

圖7 輕量化模型展示平臺(tái)界面

4 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目結(jié)合水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展了BIM 技術(shù)應(yīng)用，項(xiàng)目的成果模型層級(jí)組織鮮明、模型屬性信息全面、模型分類(lèi)編碼科學(xué)。應(yīng)用過(guò)程中開(kāi)發(fā)了協(xié)同環(huán)境、編碼工具、合規(guī)核查工具、交付工具和輕量化展示平臺(tái)，提高了規(guī)范應(yīng)用的效率，讓標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用能夠落地。水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)在本項(xiàng)目應(yīng)用總結(jié)如下：

1）按照規(guī)范的五個(gè)層級(jí)進(jìn)行信息模型創(chuàng)建、存儲(chǔ)和交付，層級(jí)結(jié)構(gòu)清晰明了，便于項(xiàng)目管理和應(yīng)用；

2）按照規(guī)范的信息模型編碼，可快速實(shí)現(xiàn)依據(jù)單體、專(zhuān)業(yè)、特征等對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)、查找和定位等；

3）按水運(yùn)規(guī)范建立的信息模型，可以采用合規(guī)性檢查工具進(jìn)行核查工作，減少模型校審工作量；

4）信息模型的存儲(chǔ)和交付按照標(biāo)準(zhǔn)體系層級(jí)進(jìn)行組織，采用編碼進(jìn)行命名，便于企業(yè)信息模型數(shù)據(jù)成果的規(guī)范化管理；

5）按照水運(yùn)BIM 標(biāo)準(zhǔn)的建立的建筑信息模型，從全生命周期應(yīng)用統(tǒng)籌考慮，可適應(yīng)未來(lái)建筑行業(yè)信息化的深層次應(yīng)用要求，滿(mǎn)足數(shù)字化智慧水運(yùn)交通的需求。