基于BIM的公路工程標準化EBS分解方法

何 飛，戴 瑋

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088)

0 引言

交通部《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》,明確提出采用數(shù)據(jù)化、全景式展現(xiàn)方式,提升綜合交通運輸運行監(jiān)測預(yù)警、在線監(jiān)測等支撐能力。《綱要》提出,我國數(shù)字交通發(fā)展要以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素,賦能交通運輸及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè),推動模式、業(yè)態(tài)、產(chǎn)品、服務(wù)等聯(lián)動創(chuàng)新,提升出行和物流服務(wù)品質(zhì),讓數(shù)字紅利惠及人民。要堅持世界眼光、國際標準、中國特色,以試點為重要手段,通過典型引路,逐步形成數(shù)字交通發(fā)展的中國經(jīng)驗和中國方案。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是我國經(jīng)濟社會未來發(fā)展的必由之路。未來,所有的企業(yè)都將成為數(shù)字化的公司,這不只是要求企業(yè)開發(fā)出具備數(shù)字化特征的產(chǎn)品,更指的是通過數(shù)字化手段改變整個產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)、制造和服務(wù)過程,并通過數(shù)字化的手段連接企業(yè)的內(nèi)部和外部環(huán)境。

為了提高高速公路建設(shè)期信息化水平,促進BIM信息模型技術(shù)應(yīng)用的各方協(xié)同工作,從標準化和實際工作需求角度出發(fā)[1-3],提出基于公路工程BIM模型標準化工程結(jié)構(gòu)分解方法(EBS)。公路工程BIM模型通常按分段和分節(jié)點工程進行創(chuàng)建,標準化EBS分解結(jié)構(gòu)可以統(tǒng)一項目中各分段工程BIM模型分解粒度,同時,企業(yè)級的標準化EBS分解粒度可以統(tǒng)一項目之間的模型分解方法,提高項目管理數(shù)字化,還能有效地歸集建設(shè)期數(shù)據(jù)資產(chǎn),為高速公路資產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型打下基礎(chǔ)[4]。

1 EBS分解基本原則

1.1 EBS分解內(nèi)容

EBS分解是一種依據(jù)行業(yè)規(guī)范對工程對象進行專業(yè)的系統(tǒng)分解,綜合各項目之間互相獨立又互相聯(lián)系的關(guān)系,按層級形成符合工程建設(shè)需求的工程項目結(jié)構(gòu)樹。工程實體結(jié)構(gòu)分解編碼的核心功能在于實現(xiàn)工程實體的分類、檢索、信息傳遞,應(yīng)用于工程建設(shè)管理信息化[5]。

1.2 標準化EBS分解原則

EBS采用一維表的數(shù)據(jù)組織方式,將公路工程項目各結(jié)構(gòu)分解至項目需求的最小單元[6]。標準化EBS結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足分解全面、層級分類固定以及適用面廣的特點。

1)分解全面。根據(jù)現(xiàn)階段道路、橋涵、附屬結(jié)構(gòu)等專業(yè)的特點,將各專業(yè)工程結(jié)構(gòu)分解至最小分解單元[7]。

2)層級分類固定。各專業(yè)EBS結(jié)構(gòu)分級每層對應(yīng)固定的分解原則,避免各項目之間分解標準不固定,降低項目信息管理效率[8]。

3)適用面廣。標準化EBS分解結(jié)構(gòu)應(yīng)最大程度地滿足不同場景的數(shù)字化應(yīng)用需求。

1.3 EBS結(jié)構(gòu)分解方法

為了便于標準化分解,以主線道路和樞紐互通為劃分節(jié)點,將高速道路劃分為若干個工程區(qū)間。再以道路工程、橋梁工程、涵洞工程、交通工程等專業(yè),對工程區(qū)間進行專業(yè)上的分解。其中,考慮到道路段施工方式區(qū)別,將道路工程細分成路基工程和路面工程。

路基工程/路面工程分段一般以橋梁為分段節(jié)點,根據(jù)道路段起點-伸縮縫、伸縮縫-道路段終點的方法分成不同的道路結(jié)構(gòu)段[9]。

橋梁工程和涵洞工程作為單點結(jié)構(gòu),按節(jié)點進行結(jié)構(gòu)分解。

交通工程的分解內(nèi)容主要包含護欄和交通標志,依據(jù)前文路基工程/路面工程和橋梁工程的劃分方法進行標準化分解。

2 各專業(yè)標準化EBS結(jié)構(gòu)

2.1 基礎(chǔ)層級劃分

基于EBS分解方法,分解體系前四級采用固定層級劃分形式:“①項目(標段)信息-②路段區(qū)間定位-③路段類別信息-④專業(yè)信息”。

①項目(標段)信息:包含項目按標段總分段內(nèi)容,如:××高速1標段。

②路段區(qū)間定位:根據(jù)前文所述,以主線與樞紐互通節(jié)點為劃分段,如:K0+000—K10+000以及K10+000—K15+000 ××樞紐。

③路段類別信息:針對主線節(jié)點,路段類別為“主線段”;針對樞紐互通節(jié)點,路段類別分為“主線段”以及對應(yīng)的各項“匝道段”。本文提供路段區(qū)間定位和路段類別示例如圖1所示。

④專業(yè)信息:項目主要專業(yè)分類,包含路基工程、路面工程、橋梁工程、涵洞工程、交通工程及沿線設(shè)施。如遇特殊情況,可根據(jù)需求進行相應(yīng)的專業(yè)增減。

2.2 路基工程層級劃分

路基工程EBS分解層級自第五級開始,采用“⑤專業(yè)細類-⑥構(gòu)件單元”的劃分形式。

其中,⑤專業(yè)細類根據(jù)④專業(yè)信息進行構(gòu)件類型的具體分類。路基工程的專業(yè)細類從空間上可以劃分至路床、邊坡、排水以及防護四大細類。如遇特殊情況,可根據(jù)需求在第四層級進行相應(yīng)的細類增減。⑥構(gòu)件單元作為EBS結(jié)構(gòu)樹的葉子節(jié)點,根據(jù)最細粒度構(gòu)件單元的空間位置信息及元素信息進行準確描述,從而達到細部構(gòu)件的分解目標[10]。路基工程具有帶狀工程特性,因此空間位置可采用起終點信息進行描述。

本文提供路基工程標準EBS分解結(jié)構(gòu)示例如圖2所示,本示例包含K0—K6,K6+030.000—K10段道路,以及K6+015.000一座梁橋。

2.3 路面工程層級劃分

路面工程EBS分解層級與路基工程一致,采用“⑤專業(yè)細類-⑥構(gòu)件單元”的劃分形式。

路面工程在⑤專業(yè)細類上區(qū)分為路面面層、路面基層、土路肩、中分帶以及路緣帶五大類,并針對特殊要求可進行增減[11]。⑥構(gòu)件單元劃分方法與路基工程一致,根據(jù)最細粒度構(gòu)件單元的空間位置信息及元素信息進行描述。例如,路面面層進行最細粒度構(gòu)件單元分解,可劃分為“左幅下/中/上面層”“右幅下/中/上面層”。

本文提供路面工程部分標準EBS分解結(jié)構(gòu)示例如圖3所示。

2.4 橋梁工程層級劃分

橋梁工程作為單點工程,區(qū)別于路基工程/路面工程這種典型的帶狀屬性。為了更好地進行構(gòu)件單元分解和區(qū)分,橋梁EBS第⑤級確定為橋梁的單點工程信息,主要包含了該路段區(qū)間中所有橋梁單點工程。第⑥級包含橋梁空間屬性,在空間上將橋梁工程劃分為上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)、橋面系和附屬結(jié)構(gòu)三類。根據(jù)專業(yè)使用習慣,上部結(jié)構(gòu)、橋面系及附屬結(jié)構(gòu)這兩類的下一級分解包含橋梁聯(lián)、跨屬性的定位信息;基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)專業(yè)分解下一級包含橋梁墩臺的定位信息。

因此,根據(jù)劃分方法,確定從第五級開始,橋梁工程標準EBS結(jié)構(gòu)分解如下所示:

上部結(jié)構(gòu):“⑤單點工程信息-⑥橋梁空間定位信息-⑦橋梁聯(lián)信息-⑧橋梁跨信息-⑨專業(yè)細類-⑩構(gòu)件單元”。

橋面系及附屬結(jié)構(gòu):“⑤單點工程信息-⑥橋梁空間定位信息-⑦橋梁聯(lián)信息-⑧專業(yè)細類-⑨構(gòu)件單元”。

基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu):“⑤橋單點工程信息-⑥橋梁空間定位信息-⑦橋梁墩號信息-⑧專業(yè)細類-⑨構(gòu)件單元”。

上部結(jié)構(gòu)專業(yè)細類應(yīng)根據(jù)不同橋梁類型進行區(qū)分,如梁橋?qū)?yīng)的⑤專業(yè)細類可包含主梁、橋面板、縱橫梁、濕接縫、橫隔板、支座等,而斜拉橋?qū)?yīng)的⑤專業(yè)細類還需添加索相關(guān)等內(nèi)容。

本文提供橋梁工程標準EBS分解結(jié)構(gòu)示例如圖4所示。

2.5 涵洞工程層級劃分

涵洞工程與橋梁工程類似,EBS第五級確定為涵洞的單點工程信息,并采用“⑤單點工程信息-⑥專業(yè)細類-⑦構(gòu)件單元”的劃分方式。

涵洞⑥專業(yè)細類從空間上劃分至洞口、洞身兩類。⑦構(gòu)件單元劃分至最細粒度單元。本文提涵洞工程標準EBS分解結(jié)構(gòu)示例如圖5所示。

2.6 交安工程

交通工程及沿線設(shè)施采用“⑤專業(yè)細類-⑥構(gòu)件單元”的劃分方式。

本文以交通標志和護欄欄桿作為交通工程標準EBS分解結(jié)構(gòu)⑤專業(yè)細類的示范案例,提供示例如圖6所示。

3 公路標準化EBS分解體系應(yīng)用

G4211寧蕪高速項目起點位于皖蘇省界處,路線終點位于蕪湖市鳩江區(qū)。高速公路數(shù)字化交付平臺以寧蕪高速為試點應(yīng)用,平臺提供了一個可對接項目業(yè)主、設(shè)計方、施工方以及運營方等各參與方的工程實施協(xié)同平臺,并具備對應(yīng)項目、區(qū)位、設(shè)施或構(gòu)件的瀏覽、查詢、檢索和定位等功能。

平臺中內(nèi)嵌三維場景展示平臺,采用標準化EBS分解體系,統(tǒng)一項目BIM信息模型的構(gòu)建粒度。并通過EBS構(gòu)件樹、模型以及項目信息的數(shù)據(jù)連接,在平臺中可以利用樹結(jié)構(gòu)查找對應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,快速準確地定位至查詢構(gòu)件,并顯示該構(gòu)件所攜帶的工程信息,如樁號、結(jié)構(gòu)類型、長寬高以及材料信息。同一性的EBS分解體系可以保證該項目數(shù)據(jù)格式協(xié)同共享,也利于平臺后期整合其他項目中的數(shù)據(jù),確保統(tǒng)一格式。

本文提供寧蕪高速試點工程中,橋梁工程基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)中40號墩中4號墩身的構(gòu)件信息如圖7所示。

4 結(jié)語

高速公路項目全過程管理包含的信息量和數(shù)據(jù)量極大,其中信息模型中數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用只是其中一小部分。目前標準化EBS結(jié)構(gòu)樹創(chuàng)建過程中,主要以項目中出現(xiàn)的道路、橋梁等形式為案例對象,在后期進一步的數(shù)據(jù)處理以及標準建設(shè)工作中,應(yīng)加強項目數(shù)據(jù)的規(guī)劃研究,擴大數(shù)據(jù)案例范圍,真正提高公路建設(shè)期信息化水平。